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Aufwand und Kosten reduzieren

Konfigurierbare Steuerungssysteme erleichtern die Installation (Hannover Messe: 9-D17)
Aufwand und Kosten reduzieren

Die neue Norm DIN EN ISO 13849-1 stellt erhöhte Anforderungen an Steuerungs- und Sicherheitstechnik gleichermaßen. Wenn bei Maschinen oder Anlagen sicherheitsrelevante Signale im Feld eingesammelt werden müssen, sorgt das konfigurierbare Steuerungssystem Pnozmulti in Verbindung mit den PDP67-Modulen von Pilz für einfache und klare Verhältnisse. Ein Hersteller modular aufgebauter Spezialmaschinen hat damit den Verkabelungsaufwand reduziert, die erforderlichen Berechnungen vereinfacht und die Flexibilität für seine Kunden erhöht.

Hans-Dieter Deutschmann ist Mitarbeiter im Technischen Büro Saarbrücken der Pilz GmbH & Co. KG in Ostfildern www.pilz.de

Von servogetriebenen Materialrollen mit einem Durchmesser von bis zu 150 cm führen die Rohstoffbahnen mit Airlaid, Nonwoven, Folie und anderen Vliesstoffen über mehrere Prozessstationen. Dort werden sie geschnitten, geformt, verklebt und geprägt, bis am Ende der Produktionslinie Hygieneartikel vom Band laufen. Anschließend werden diese gezählt und gestapelt, von einer integrierten vollautomatischen Füll- und Verschließmaschine je nach Produkt in PE-Beutel oder Kartonagen und schlussendlich in transporttaugliche Kartoneinheiten verpackt. Auf kompakten 16 m Länge produziert die Anlage Hygieneprodukte quer zu deren Längsrichtung, materialeffizient und besonders wirtschaftlich. Bei bis zu 1.600 Produkten pro Minute hat das Auge kaum eine Chance, die einzelnen Fertigungsschritte im Detail nachzuvollziehen. Personal benötigt die Anlage lediglich für den Materialnachschub sowie für den Abtransport der fertig verpackten Ware.
Produktivität und Sicherheit sind kein Widerspruch
Bikoma mit Sitz in Mayen bei Koblenz stellt Spezialmaschinen für die Hygiene- und Papierindustrie her. Seit der Gründung im Jahr 1961 hat sich das weltweit tätige Unternehmen mit derzeit rund 70 Mitarbeitern mit Zuverlässigkeit und technologischer Kompetenz einen Namen gemacht. Seit der Allianz mit der US-amerikanischen Curt G. Joa Inc firmiert das Unternehmen als Bikoma GmbH Spezialmaschinen. Bikoma steht für produktive, modular aufgebaute und am Bedarf ihrer Kunden ausgerichtete Maschinen, die rasch in Betrieb genommen werden können, wobei innovative Lösungen hierbei im Mittelpunkt stehen. Im Rahmen der langjährigen Unternehmenspartnerschaft mit dem Automatisierungsspezialisten Pilz gelang es immer wieder, gemeinsam neuartige Lösungen mit faktischem Mehrwert für den Endkunden zu entwickeln. Produktivität und Sicherheit standen bei Bikoma nie im Widerspruch, mit der konsequenten Anwendung von Typ-C-Normen wie der DIN EN 1010-1 und DIN EN 1010-4 hatte man diesen Anspruch bereits in der Vergangenheit umgesetzt. Mit der rechtlichen Bindungswirkung der DIN EN ISO 13849-1 kamen nun neue Aufgaben und Herausforderungen hinzu.
Verdrahtungsaufwand reduzieren
Als im vergangenen Jahr die Neukonzeption einer Maschine anstand, galt es neben neuen Produktivitätsstandards auch aktuelle Sicherheitsstandards zu definieren und diese im Rahmen der Realisierung umzusetzen. „Eine Aufgabe, bei der uns Pilz mit umfangreichem Produkt- und Lösungs-Know-how hilfreich zur Seite stand. Bis dahin hatten wir sämt- liche Schutzeinrichtungen und Not-Halt-Taster in den Busgehäusen der Anlagenbaugruppen gesondert verdrahtet. Die Meldekontakte der Sicherheitssensorik und Not-Halt-Taster wurden separat auf die dezentralen Eingänge der Standardsteuerung gelegt.“, erläutert Thomas Thierfeld, Leiter der Elektrotechnik bei Bikoma. Ziel war, den im Laufe der Zeit ständig gestiegenen Verdrahtungsaufwand zu reduzieren, die Betrachtung von Leitungsfehlern respektive Querschlüssen sowie die Berechnungen nach DIN EN ISO 13849-1 zu vereinfachen. Schließlich hatte man es mit einer modular aufgebauten Maschine zu tun, die 51 trennende verriegelte Schutztüren, 18 Not-Halt-Taster sowie 44 Servoantriebe aufwies. Gleichzeitig ermittelte man einen erforderlichen Performance-Level d, der mit einer Sicherheitsarchitektur der Kategorie 3 realisiert werden sollte.
Integriertes Installationskonzept
Stecken statt klemmen, rasche und einfache Inbetriebnahme beim Kunden, lautete die Devise. Sowohl die Sensoren zur Überwachung der Schutztüren als auch die Not-Halt- und Reset-Taster sollten mit vorgefertigten Leitungen und Standard-Steckern nur noch auf IP67-Module gesteckt werden. Gemeinsam mit Pilz entwickelte man eine integrierte Installationslösung: Das konfigurierbare Steuerungssystem Pnozmulti in Kombination mit PDP-IP67-Modulen von Pilz. Das konfigurierbare Steuerungssystem Pnozmulti ersetzt Relais, Schaltungen und verzichtet auf aufwendige Verdrahtung. Als zentrale Sicherheitsinstanz überwacht Pnozmulti sämtliche sicherheitsrelevanten Funktionen wie beispielsweise Not-Halt, Sensoren, Lichtschranken, Servoantriebe aber auch Betriebsartenanwahl, sichere Zweihand-Bedienung oder Positionierungssysteme über ein integriertes Wegmesssystem. Pnozmulti schaltet alle Sensoren direkt über sichere Ein- und Ausgänge, verschleißanfällige Hardware entfällt. PDP-Module von Pilz sammeln in der Peripherie die sicheren Signale ein und sind in platzsparenden Installationskästen nahe bei den Sensoren untergebracht.
Das konfigurierbare Steuerungssystem verknüpft sämtliche Eingänge, die nun einzeln auf der Sicherheitssteuerung zur Verfügung stehen, zu Sicherheitsfunktionen mit den Halbleiterausgängen. Sofern erforderlich, leiten diese einen Stopp Kategorie 1 nach DIN EN 60204-1 ein, um anschließend die Regler in ein sicher abgeschaltetes Moment zu überführen. Durch die in Verbindung mit dem Profibus-Feldbusmodul realisierte Einzelauswertung entfällt nun die Verdrahtung der Meldekontakte, jederzeit lassen sich nun neue Abschaltgruppen bilden. Bei den verriegelten und trennenden Schutzeinrichtungen (Schutztüren) kommen die auf RFID-Technik basierenden codierten Sicherheitsschalter Psencode von Pilz zum Einsatz. Diese sind aufgrund ihrer kompakten Bauform einfach montierbar und verfügen über Sicherheitsstandards der Kategorie 4. Gleichzeitig lassen sich damit die seit 2008 bestehenden Anforderungen der DIN EN 1088 „Konstruktion zum Verringern von Umgehungsmöglichkeiten“ umsetzen.
Intuitiv zu bedienen
Die Vorteile: Erhebliche Zeit- und Kostenersparnis bei der Installation. Sämtliche Meldeleitungen entfallen, dank Pnozmulti gelangen jetzt detaillierte Statusmeldungen über das Feldbusmodul auf den Profibus und von dort an die übergeordnete Steuerung. Die im Zuge der DIN EN ISO 13849-1 erforderlichen Berechnungen sind deutlich einfacher, PDP-Module, Linkmodul, CPU, Halbleiterausgänge haben nun durchgängig feste PFH-Werte. Früher musste man sich Gedanken darüber machen, wie sich Querschlüsse auf den Leitungen auswirken könnten. Mit der Anbindung der PDP67-Eingangsmodule über einen sicherheitsgerichteten Bus ist dies hinfällig.
Dabei macht das dazugehörige Softwaretool Pnozmulti Configurator nicht nur das Erstellen der sicherheitsgerichteten Anwendersoftware SRASW einfacher, sondern auch die Validierung sowie die in der DIN EN ISO 13849-1 Abschnitt 4.6 geforderten Maßnahmen. Die Berechnung von MTTFd-Werten (Mean Time To Failure) sowie die Abschätzung des Diagnosedeckungsgrad nach Anhang E sind hinfällig, da durchgängig baumustergeprüfte und zertifizierte Bauteile zum Einsatz kommen. Eine Betrachtung der Anforderungen der Sicherheits-Kategorien sowie die Ausfälle mit einer gemeinsamer Ursache (CCF) wurden durch konsequentes Umsetzen der Datenblätter und Betriebsanleitungen der verwendeten Bauteile vereinfacht. Somit muss auch keine Fehlermöglichkeits- und Einflussanalyse (FMEA) mehr durchgeführt werden, was wiederum eine erhebliche Zeitersparnis mit sich bringt.
„Mit den innovativen Produkten und Lösungen von Pilz haben wir einen neuen Maschinentyp geschaffen, der unsere Wettbewerbsfähigkeit auch in Zukunft sichern wird. Sehr geschätzt haben wir die ausgeprägte Beratungskompetenz des Unternehmens“, fasst Thomas Thierfeld zusammen. Eine gute Basis, auf der man die erfolgreiche Partnerschaft mit Pilz auch in Zukunft fortsetzen wird. ge

PRAXIS PLUS
Der Pnozmulti Configurator ist ein grafisches Softwaretool zur Konfiguration und Programmierung der konfigurierbaren Steuerungssysteme Pnozmulti. In der mehrsprachigen Version 8.1.1 können Projektierung, Konfigurationserstellung, Dokumentation und Inbetriebnahme ganz einfach durchgeführt werden. Die Version 9.1.1 steht neben deutsch und englisch auch in den Sprachen französisch, italienisch, spanisch, japanisch und chinesisch zur Verfügung.

INFO-TIPP
Bikoma ist ein Hersteller von Spezialmaschinen für die Hygiene- und Papierindustrie. Das Unternehmen, das heute weltweit präsent ist, wurde 1997 zur Bikoma AG. 2011 kam es im Zuge einer Allianz mit der Curt G. Joa Inc. in den USA zu einem Wechsel der Rechtsform in Bikoma GmbH Spezialmaschinen:
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