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Die Kostenvorteile nutzen

Drahtlose Übertragung von Safety-Signalen in Sandgussanlagen
Die Kostenvorteile nutzen

Omega Foundry Machinery ist Anbieter von Komponenten für Sandgussanlagen. Das Unternehmen in Großbritannien hat sich auf die Entwicklung und Herstellung von Maschinen für Gießereien spezialisiert, die in der ganzen Welt eingesetzt werden. Damit die Effizienz der Maschinen erhöht wird, nutzt Omega Foundry Machinery eine innovative Bluetooth-Lösung von Phoenix Contact.

DER AUTOR Simon Davis ist Manager im Produktmarketing Safety bei Phoenix Contact Electronics GmbH in Bad Pyrmont.

Das Unternehmen im englischen Peterborough hat sich auf die Realisierung von Applikationen für das Sandgussverfahren spezialisiert. Die Maschinen und Anlagen für die Bereiche Sandmischung, Formbeförderung, Sandrückgewinnung, Beschichtung und Kernherstellung werden von einem global agierenden Sales-Netzwerk vertrieben.
Zuverlässige Abschaltung der Transportfunktionen
Der Sandguss-Bereich des Gießereiprozesses besteht im Wesentlichen aus zwei Schritten: Im Rahmen der Sandmischung wird der Sand unter Zuhilfenahme von Maschinen in einer Kammer mit chemischen Bindemitteln oder Harzen durchmengt. Anschließend wird das auf Anforderung von einem kontinuierlich arbeitenden Mixer erzeugte Gemisch in hölzerne Formkästen gefüllt, die sich auf einem schnell laufenden Transportband befinden. Die Formkästen nehmen die Hälfte des Profils auf, das später das fertige Erzeugnis bilden wird. Sie werden danach durch Ablöse-, Beschichtungs- und Trocknungsprozesse zur Abfertigungsstelle befördert und dort mit anderen Formkästen verbunden, um das Profil vor dem Einfüllen des Metalls zu vervollständigen. Die Größe und Kapazität der Sandmischer und Abfertigungsanlagen für die Formen richtet sich nach der Sandmenge, die in Tonnen pro Stunde angegeben wird. Ausschlaggebend sind zudem das Gewicht und die Abmessungen der Formkästen, wobei durchaus eine Länge bis zu 7 m und eine Breite von maximal 1,5 m erreicht wird.
Zur Automatisierung des Prozessablaufs bringen Transportwagen die Formkästen von einem Transportband-System zum nächsten. Im normalen Betriebsmodus sammelt der Transportwagen die Formkästen an einer Ausgabestation auf und verfrachtet sie automatisch zum nächsten Schritt des Verfahrensablaufs. Von einem Steuerpult neben der Fertigungslinie kann der Anlagenführer die Transportfunktionen allerdings auch manuell übersteuern, einen Start oder Stopp auslösen sowie den Wagen in die gewünschte Position bewegen. Falls eine Gefahrensituation eintritt, lässt sich außerdem eine Notabschaltung durch den Bediener vornehmen.
Höhere Produktivität durch funkbasiertes Steuerungskonzept
Die Steuerung des Transportwagens, die Energieversorgung und die Sensoren sind über eine Energieführungskette mit dem Schaltschrank verbunden. Sandgießereien erweisen sich für Maschinen und Fördersysteme jedoch als raue Umgebung, was dazu führt, dass der Verschleiß hoch ist und sich letztlich auf die Produktivität der gesamten Fertigungslinie auswirkt.
Auf der Suche nach einer Alternative entdeckte Omega Foundry Machinery ein Steuerungskonzept von Phoenix Contact, mit dem sämtliche Steuer- und Sensordaten per Bluetooth übertragen werden können. Die als Komplettpaket angebotene Lösung, die sich zudem für die raue Industrieumgebung eignet, besteht aus einem Inline Controller, Standard- und Sicherheits-I/O-Modulen sowie einem Bluetooth-Adapter mit Ethernet-Anschluss aus der Produktfamilie Factoryline.
Keinerlei Programmierkenntnisse erforderlich
Im neuen Kommunikationsansatz wird im Prinzip ein Steuerkabel durch eine drahtlose Punkt-zu-Punkt-Verbindung ersetzt. Der Anwender benötigt keinerlei Programmierkenntnisse, da der Inline-Controller über eine SD-Karte verfügt, auf der das ab Werk vorkonfigurierte Steuerprogramm abgelegt ist. Im ersten Schritt wählt er die Anzahl der I/O-Punkte aus, die zur Übertragung der Steuersignale zwischen den Stationen erforderlich sind. Das System unterstützt hier bis zu 248 einkanalige Safety-I/O-Punkte. An jeder Inline-Station wird die gleiche Anzahl an I/O-Punkten angelegt, sodass sich eine gespiegelte Konfiguration ergibt. Wenn also an einer Inline-Station Sensorsignale in das Eingangsmodul eingespeist werden, gibt sie das jeweilige Ausgangsmodul an der zweiten Station aus.
Die paarweise erhältlichen drahtlosen Bluetooth-Adapter werden mit dem in die Inline-Controller integrierten Ethernet-Port verbunden. Die Funkkomponenten, die in einem IP67-Gehäuse mit eingebauter Antenne untergebracht sind, senden im lizenzfreien 2,4-GHz-Frequenzband. Zum Aufbau der drahtlosen Verbindung muss lediglich an beiden Einheiten der entsprechende Betriebsmodus eingestellt werden. Anschließend initiieren die Geräte eine Datenverbindung und zeigen dies durch LEDs an. Dabei lassen sich Entfernungen bis 200 m überbrücken. Der Mechanismus für den Bluetooth-Parallelbetrieb erkennt automatisch andere in der Umgebung betriebene WLAN-Kanäle und schließt sie aus der Bluetooth-Kanalliste aus. Auf diese Weise ist eine zuverlässige Datenübertragung sichergestellt.
Einfache Konfiguration
Die Erfahrung im Unternehmen hat gezeigt, dass die Umstellung auf ein Funksystem Kostenvorteile bringt. Da das System die drahtlose Weiterleitung von Sicherheitssignalen ermöglicht, konnten auf der Basis der Safety-Bridge-Technology (SBT) auch Sicherheits-I/O-Module an die In-line-Bluetooth-Station angekoppelt werden, um Sicherheitssensoren zu überwachen und deren Signale an ein sicheres Ausgangsmodul zu senden.
Weil er in Bewegung ist, stellt der Transportwagen eine potentielle Gefahr für die Personen dar, die in unmittelbarer Nähe tätig sind. Neben der Gefahr eines Zusammenstoßes könnten sie sich am Transportwagen verfangen oder unter ihn gezogen werden. Deshalb sind die Transportwagen mit Stoßleisten ausgestattet, die den Wagen im Fall eines Aufpralls sofort stoppen. Zusätzlich zu dieser Sicherheitsmaßnahme befindet sich an einem in einigem Abstand installierten Steuerpunkt ein Not-Halt-Taster. Die Sicherheitsanwendung umfasst das SBT-Mastermodul mit acht sicheren Ausgängen, das am Transportwagen befestigt ist. Das Gegenstück mit acht sicheren Eingängen, an welche die Not-Halt-Taster angeschlossen sind, ist in einem entfernten Schaltschrank montiert.
Das Mastermodul und die Eingangsmodule werden über einen DIP-Schalter, der an der Seite der Geräte angebracht ist, für den MUX-Modus konfiguriert. Anschließend übernimmt das Sicherheitsprotokoll die aktive Überwachung der Eingänge. Es schaltet sofort in den ausfallsicheren Modus, wenn einer der Eingänge in den Low-Zustand versetzt wird, also der Kontakt des Not-Halt-Schalters offen ist. Das System geht ebenfalls in den ausfallsicheren Zustand über, sofern es zu einer Störung oder kompletten Unterbrechung der Bluetooth-Verbindung kommt.
Hohe Sicherheit bis PL e
Das beschriebene System auf Basis der Inline-Steuerung, Standard- und Sicherheits-I/O-Modulen sowie eines Bluetooth-Adapters ist TÜV-zertifiziert. Es unterstützt mit nur einem Safety-Eingangsmodul bis zu vier Sicherheitsfunktionen mit zwei Kanälen, um die Anforderungen der EN ISO 13849-1 bis PL e zu erfüllen. Die Sicherheitsanwendung wird durch ein Sicherheitsrelais vervollständigt, das die Stoßleisten überwacht und den Transportwagen abschaltet, wenn sie betätigt werden. ge
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