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Schmersal ermöglicht die Zustandsüberwachung von Sicherheitsschaltgeräten

Der nächste Schritt der Konnektivität
Schmersal ermöglicht die Zustandsüberwachung von Sicherheitsschaltgeräten

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Mit der SD-4.0-Plattform treibt die Schmersal-Gruppe die Konnektivität und Vernetzung von Sicherheitsschaltgeräten voran. Dies bietet klare Vorteile für die Entwickler, Hersteller und Anwender von Maschinen und Anlagen.

Tobias Thiesmann, Produktmanager Programmierbare Steuerungen, K.A. Schmersal GmbH & Co. KG, Wuppertal/ Wettenberg

Inhaltsverzeichnis

1. Die Optimierung der Produktion durch Vernetzung
2. Einfache Installation und Predictive Maintenance
3. Von SD zu SD 4.0: Anbindung an OPC UA
4. Der Blick ins Sicherheitsschaltgerät

Digitalisierung und Vernetzung sind auch in der Maschinensicherheit wichtige Themen, die Schmersal unter anderem mit der aktuellen Generation des SD-Bus adressiert. Über dieses Bussystem können elektronische Sicherheitssensoren und -zuhaltungen, die mit einem integrierten SD-Interface ausgestattet sind, umfassende Status- und Diagnosedaten an eine übergeordnete Maschinensteuerung übertragen. Dazu gehören, um nur Beispiele zu nennen, die Anzahl von Schaltzyklen sowie Grenzbereichswarnungen und Abstandswarnungen. Über das SD-Interface ist es außerdem auch möglich, Sicherheitsschaltgeräte einzeln zu sperren, zu entsperren oder zu konfigurieren. So kann der Anwender zum Beispiel die Rastkraft der elektromagnetischen Sicherheitszuhaltung MZM 100-SD über den SD-Bus einstellen.

Die Optimierung der Produktion durch Vernetzung

Diese Lösung bewährt sich inzwischen weltweit in der industriellen Produktion. Aus Sicht der Anwender bietet sie unter anderem den Vorteil, dass sie die Produktivität der jeweiligen Maschine steigert, weil Unregelmäßigkeiten frühzeitig erkannt werden. Außerdem kann man gegebenenfalls Schwachstellen in der Produktion erkennen oder das Personal nachschulen, wenn man anhand der Auswertung der Diagnosedaten erkennt, dass die Bediener an einer Schutztür oder in einem Gefahrenbereich häufig in den Prozess eingreifen. Kurz gesagt: Dem Anwender stehen zusätzliche Informationen zur Verfügung, die er auswerten und anhand der Ergebnisse die Produktion optimieren kann.

Doch wie werden die im Feld gesammelten Daten weitergegeben? Hier stehen dem Maschinenbauer beziehungsweise dem Anwender verschiedene Möglichkeiten zur Auswahl – zum Beispiel die Installationssysteme. Mit ihrer Hilfe werden sowohl die sicheren Ein- und Ausgänge als auch der SD-Bus in Reihe geschaltet. Dabei stehen drei verschiedene Installationslösungen zur Verfügung: zunächst ein als Y-Adapter ausgeführter SD-Verteiler, eine passive Feldbox (PFB) sowie ein passives Verteilermodul (PDM). Alternativ dazu kann der Anwender ein Profibus-Gateway oder ein Universal-Gateway für die gängigsten Bussysteme wie Profinet, EtherCAT, Ethernet IP, DeviceNet, CC-Link oder Modbus TCP nutzen. Die dritte Möglichkeit besteht im Einsatz der Sicherheitssteuerung Protect PSC1 mit integriertem SD-Interface. Sie kann zusätzlich sicherheitsgerichtete Signale verarbeiten und bietet Schnittstellen für Profinet, Ethernet/IP, EtherCAT und OPC UA.

Einfache Installation und Predictive Maintenance

Neben der höheren Informationsdichte, auf deren Basis sich die Produktivität der Maschinen steigern lässt, bietet die Nutzung des bewährten SD-Bus im Sinne der Vernetzung weitere Vorteile. So vereinfacht sich die Installation, weil die Sicherheitsschaltgeräte über M12-Stecker verdrahtet werden. Zudem kann man mit der Bildung von sicheren Abschaltkreisen die Anzahl der Eingänge reduzieren, ohne das Performance Level zu verringern. Pro Sicherheitskreis lassen sich maximal 31 Geräte anschalten – auch im „gemischten“ Betrieb. Das heißt: Verschiedene Bauarten von Sicherheitsschaltgeräten (elektromechanische Sicherheitsschalter, Sicherheitssensoren, Sicherheitszuhaltungen) können in einen Sicherheitkreis integriert werden.

Die bereits erwähnte vereinfachte Fehlersuche ist zudem nicht der einzige Vorteil, den die SD-Infrastruktur aus Sicht der Instandhaltung bietet. Die Konnektivität und Vernetzung schafft auch die Voraussetzung für eine wirkungsvolle vorausschauende Wartung (Predicitive Maintenance), die zurzeit in vielen Produktionsunternehmen als einer der ersten Use Cases für Industrie 4.0 erprobt wird. Um diese und weitere Möglichkeiten bestmöglich zu nutzen, hat Schmersal das Konzept des SD-Bus jetzt wesentlich erweitert und zur SD-4.0-Plattform ausgebaut. Ein wesentlicher Baustein dieser Weiterentwicklung ist die Offenheit nach oben, konkret zu OPC UA, einem standardisierten Protokoll für die M2M-Kommunikation.

Von SD zu SD 4.0: Anbindung an OPC UA

Das bedeutet unter anderem: Die Diagnoseinformationen können auf Bildschirmen visualisiert und über mobile Endgeräte wie Tablets oder Handys abgerufen werden. Damit wird eine standortunabhängige Kontrolle von Fertigungsprozessen ermöglicht, und den Maschinenbauern und -betreibern steht eine systemunabhängige Lösung für die durchgängige Kommunikation von Diagnoseinformationen zur Verfügung. Die Vorteile der Anbindung an OPC UA über die Sicherheitssteuerung Protect PSC1 mit integriertem OPC-UA-Server gehen aber noch weiter: Der Server ermöglicht einen HMI-Zugang, IBS- und Service-Support- sowie Asset-Dienste im Sinne des Digital Asset Management (DAM).

Für den Anwender bedeutet das: Umfangreiche Datensätze aller Sicherheitssensoren aus dem Schmersal-Portfolio können zukünftig maschinenlesbar und mit semantischer Beschreibung über das M2M-Kommunikationsprotokoll abgerufen werden – zum Beispiel Zustandsdaten der Sicherheitsausgänge, sicherheitstechnische Kennwerte, Informationen zur Lebensdauer der Sensoren, aber auch Bestellinformationen, Datenblätter, Zeichnungen und Bilder.

Sicherheitssensoren, die über eine Anbindung zum SD-Bus verfügen, können darüber hinaus Informationen zum Betätiger, zur Temperatur im Sensor, zur Seriennummer des Gerätes sowie Fehlermeldungen wie etwa Querschluss, Übertemperatur, interner Gerätefehler, Kommunikationsfehler oder Ausgang Y1/Y2 übermitteln.

Der Blick ins Sicherheitsschaltgerät

Diese Daten erlauben es beispielsweise, Sicherheitsschaltgeräte im Sinne der Precitive Maintenance noch vor dem Erreichen ihrer Lebensdauer auszutauschen. Besonders interessant ist das bei verschleißbehafteten elektromechanischen Sicherheitsschaltgeräten. Bei ihnen ergibt sich der Austauschzeitpunkt über die MTTFd-Werte. Die tatsächlichen Werte (Schalthäufigkeit etc.) werden ermittelt, gespeichert und können vom Anwender abgeglichen werden.

Ein weiterer ganz konkreter Vorteil der Funktionserweiterung von SD zu SD 4.0 besteht zum Beispiel in der Möglichkeit, die RFID-Targets von Sicherheitssensoren und –zuhaltungen von der Steuerung aus anzulernen. Der Anwender kann somit wichtige individuelle Parameter bequem über die Steuerung einstellen und muss dies nicht mehr vor Ort, am Schaltgerät, erledigen. Auch das verkürzt die Installationszeit und verringert den Aufwand, wenn diese Parameter bei vorhandenen Maschinen verändert werden müssen.

Die Integration von OPC UA in die PSC1 schafft außerdem die Voraussetzung dafür, dass die aktuellen Daten der Sicherheitsschaltgeräte von Schmersal (und damit deren digitaler Zwilling) für einen herstellerunabhängigen Austausch zur Verfügung stehen – zum Beispiel von einer Maschine zur anderen oder für die fabrikübergreifende Kommunikation. Damit geht die Schmersal-Gruppe den nächsten logischen Schritt auf dem Weg zur durchgängigen Datenkommunikation – und bietet den Anwendern von Maschinen und Anlagen einen echten Mehrwert. Parallel dazu wird auch die Konnektivität und Vernetzung auf der Ebene der Maschinensicherheit vorangetrieben. (ik)


Weitere Informationen zum SD-Interface von Schmersal finden Sie unter:

Kontakt:

K. A. Schmersal Holding GmbH & Co. KG
Möddinghofe 30
42279 Wuppertal
Tel.: +49 202 6474-0
E-Mail: info@schmersal.com
Website: www.schmersal.com

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