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DER KONSTRUKTEUR 11/2019

DER KONSTRUKTEUR 11/2019

MASCHINENSICHERHEIT

MASCHINENSICHERHEIT SKALIERBARE SICHERHEITSTECHNIK Turcks Konzept einer modularen IP67-IO-Link-Safety Lösung überzeugte AWL: Den Kern der Lösung bildet das hybride Safety- I/O-Modul TBPN. Das Modul hat einen integrierten Sicherheitscontroller, der Profisafe über Profinet zur Steuerung spricht. Das Modul verfügt jeweils über vier sichere I/Os, zwei klassische digitale I/Os und zwei I/O-Link-Ports. An einem der sicheren I/Os hängt die Safety-Abschaltbox TBSB, die im Ernstfall die Aktorspannung V2 sicher abschaltet. Die Spannungsversorgung für alle Module läuft ebenfalls über die Safety-Abschaltbox. So ist sichergestellt, dass beispielsweise bei einem Not-Halt kein Aktor mehr versorgt ist und sich nichts mehr in der Maschine bewegen kann. Die Sensorik bleibt aktiv, da sie über V1 versorgt wird. So ist die Maschine in der Steuerung immer sichtbar. Die digitale Sensorik und Aktorik der Schweißkappenfräser ist an I/O-Hubs angeschlossen, die wiederum mit Turcks IO-Link-Master TBEN-L-8IOL kommunizieren. Der IP67-Block stellt vier IO-Link-Ports nach dem Class-A- und vier nach dem Class-B- Standard bereit. Der Class-B-Standard trennt die Spannung für Sen- sorik (V1) von der Aktorik (V2). So kann auch über IO-Link die Stromzufuhr sicher abgeschaltet werden. In ähnlichen Projekten in den USA setzte AWL bereits das Schwester-Modul TBIP ein. Es ist hardwareseitig baugleich mit dem TBPN, jedoch für EtherNet/IP und CIP- Safety-Kommunikation ausgelegt. SENSOR- UND AKTORSPANNUNG KONSEQUENT GETRENNT „Andere Hersteller haben auch solche Module, die angeblich V1 und V2 getrennt haben. Aber wenn man sich das genau ansieht, ist es nicht 01 DEZENTRALE SICHERHEITSABSCHALTUNG Das Konzept der dezentralen Sicherheitsabschaltung basiert auf der Idee, im Sicherheitsfall nicht die Spannung jedes Aktors einzeln abzuschalten, sondern in Gruppen von Aktoren. So spart man kostspielige sichere Ausgänge, denn pro Gruppe ist dazu nur ein sicherer Ausgang nötig. Damit nicht alle Sensoren und Aktoren einer Gruppe spannungsfrei geschaltet werden, müssen die I/O-Komponenten die Versorgungsspannung der Sensoren (V1) von der Versorgung der Aktoren (V2) trennen. Die Aktorspannung kann dann sicher abgeschaltet werden. Wie bei klassischer Sicherheitstechnik kann die Sensorik, die über V1 gespeist wird, nach einem Not-Aus weiterhin Signale senden. Mit Turcks dezentraler Abschaltbox TBSB in IP65 ist das Konzept nun erstmalig auch im Feld außerhalb eines Schaltschranks verfügbar. 02 01 Die Signale der Schweißkappenfräser bringt ein I/O-Hub TBIL (r.) zum IO-Link-Master (im Hintergrund) SPECIAL 02 Die gesamte Sicherheitstechnik des Moduls läuft über das TBPN (unten links); der IO-Link- Master (unten Mitte) wird durch die Safety-Box (Mitte) versorgt und kann so sicherstellen, dass alle Aktoren an den Class-B-Ports im Notfall abgeschaltet werden 03 Gähnende Leere: Dank dezentralem I/O-Konzept ist im Schaltschrank der modularen Maschine viel Luft 03 80 DER KONSTRUKTEUR 11/2019

konsequent und V1 und V2 teilen zum Beispiel den Minuspol“, formuliert van Kooij seine Kritik. Die geteilte Erde kann im Fall eines Kurzschlusses fatal sein. Ein einfacher Isolationsfehler reicht dann, um die gesamte Sicherheitslösung auszuhebeln. Einer der Gründe für das konsequent galvanisch getrennte System. „Das komplette Angebot und konsequent getrennte V1- und V2-Kreise konnte nur Turck bieten.“ IO-LINK STÄRKT STANDARDISIERUNG Durch den Einsatz der konsequenten IP67-Lösung inklusive Safety und I/O-Hubs mit IO-Link spart AWL viel Verdrahtungsarbeit. Die Verteiler übertragen als IO-Link-Device digitale Signale von Aktoren und Sensoren im IO-Link-Protokoll und bringen sie zum IO-Link-Master, von wo aus sie per Ethernet zur Steuerung gelangen. Ein weiterer Grund war für van Kooij und Varwijk, dass die bidirektionale Schnittstelle die Standardisierung der M-Line befeuert. Die sichere Signalübertragung über Dreidrahtleitungen macht viele speziell geschirmte Leitungstypen und Spezialkabel überflüssig. IO-Link sorgt auch für eine höhere Verfügbarkeit der Maschine: Teil der M-Line ist das Dashboard-System Lyla. Es sammelt Daten von verschiedenen Maschinen, wertet sie aus und überwacht so Funktion und Leistung der Maschine. Möglich wird das auch durch die Diagnosedaten über IO-Link. www.DerKonstrukteur.de „WIR WAREN AUF DER SUCHE NACH EINEM GLOBALEN AUTOMA- TIONSPARTNER“ Matthijs Varwijk, Projekt-Manager R&D, AWL-Techniek Die aktuelle M-Line-Maschine bauen wir für einen deutschen Autobauer bzw. seinen Zulieferer. Neben dem IP67-Konzept schätzen wir an unserem Projektpartner Turck, dass er als global aufgestellter Automationspartner auch bei Automotive-Projekten in den USA, Mexiko und China dieselben Lösungen anbieten und supporten kann wie in Europa. Wir brauchen einen Partner, der auch global zu uns passt. Den haben wir mit Turck gefunden. SKALIERBARKEIT KOMMT AN Die Modularisierung der Steuerungsebene steht noch aus. Bislang muss noch jedes Steuerungsprojekt neu aufgesetzt werden, lediglich Funktionsbausteine lassen sich wiederverwenden. 04 Im Modell sieht man, wie die verschiedenen Module zu einer Produktionslinie kombiniert werden können 05 Das Dashboard-System Lyla sammelt Daten von verschiedenen Maschinen, wertet sie aus und überwacht so Funktion und Leistung Das Modularisierungsprojekt ist aber ohnehin nie abgeschlossen. AWL-Kunden nehmen die M-Line bereits sehr gut an. Einen großen Vorteil sehen sie in der Skalierbarkeit der Maschinen. Es ist kein Problem, ein Operator-Modul später durch eine automatisierte Lösung zu ersetzten, um den Ausstoß zu erhöhen. Das ist wie bei den Küchen: Beim Umzug nimmt man die Küche einfach mit und ergänzt ein paar Module. Bilder: Turck www.turck.de 05 04

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