Analogwertverarbeitung spart Kosten
Voraussetzung für die effiziente Safety-Lösung war die Fähigkeit der eingesetzten Beckhoff-Klemmen vom Typ Twinsafe-Logic EL6910 zur Verarbeitung analoger Signale. „Zuvor bestand an dieser Anlage ein Sicherheitsdefizit, auch wenn die Rollenbahn nicht begehbar ausgeführt wurde“, erklärt Michael Gube, Softwareentwickler bei IMA und als Inbetriebnahmeleiter verantwortlich für das Projekt. „Ein Betreten war allerdings in Einzelfällen dennoch möglich, z.B. wenn nur eine sogenannte Schonerplatte transportiert wurde. Die zum Schutz eingesetzte Sicherheitslichtschranke befand sich in zu geringem Abstand zum sich bewegenden Portal, sodass dieses im Gefahrenfall nicht schnell genug anzuhalten war. Erste Lösungsansätze wie Schutztore oder Radarscanner wären nur mit einem hohen mechanischen bzw. finanziellen Aufwand möglich gewesen. Die Alternative mit Twinsafe SC und Lichtlaufzeitsensoren ist einfacher und flexibler sowie deutlich kostengünstiger.“
Safety-Bausteine für analoge Sensorsignale
Die Sicherheitsfunktionen basierend auf den Analogsignalen der Lichtlaufzeitsensoren konnten mit entsprechenden Safety-Funktionsbausteinen in Twincat 3 einfach und skalierbar umgesetzt werden. Auch die Komplexität der Anlage stellte kein Problem dar. Sie besteht aus zwei hard- wie softwareseitig gleichen Maschinen, in denen je ein Embedded-PC CX9020, eine Twinsafe-Logic EL6910 sowie sechs – für jede Rollenbahn eine – analoge Twinsafe-SC-Eingangsklemmen EL3124-0090 zum Einsatz kommen. Weiterhin werden pro Maschine vier Twinsafe-Digital-Eingangsklemmen EL1904 für die Sicherheitsquittierung und die zweikanaligen Mutingeingänge sowie eine Twinsafe-Digital-Ausgangsklemme EL2904 zur Ansteuerung der Sicherheitsschütze verwendet. „Alle notwendigen Funktionen, z.B. die maximal zulässige Dauer eines Mutingvorgangs, ließen sich komfortabel mit den Twinsafe-Funktionsbausteinen konfigurieren“, ergänzt Bettina Keller, Applikation/Support von Beckhoff. „Mit den Safety-Bausteinen lassen sich auf einfache Weise vielfältige Sicherheitsfunktionen realisieren“, bestätigt Gube. „Ein besonderer Vorteil liegt darin, dass dies durchgängig, also auch für die analogen Eingangssignale gilt.“ Kern für die einfache Safety-Umsetzung ist die erweiterte Sicherheitsfunktionalität der Twinsafe-Logic EL6910. Sie bietet – zusätzlich zu den Bausteinen der EL6900 – zertifizierte Safety-Funktionen u. a. für die Verarbeitung von analogen Signalen. Hierzu zählen auch komplexere Funktionen wie Zähler, Grenzwert oder Vergleich. Zudem ermöglicht die Klemme mit Twinsafe-SC eine gesicherte Datenübertragung von Standard-Ethercat-I/Os. „Damit können nun analoge Signale innerhalb der Logik analysiert, plausibilisiert und einer Bewertung unterzogen werden, wobei aus Sicherheitsgründen mindestens eine der Datenquellen eine Twinsafe-SC-Komponente sein muss“, erklärt Keller.
Integrierbare und skalierbare Lösung
Ein großer Vorteil bei der Installation der neuen Sicherheitstechnik ergab sich durch die feine Skalierbarkeit der PC-basierten Steuerungstechnik von Beckhoff. „Die gesamte Produktionsanlage wird über Twincat 2 gesteuert. Um allerdings die Analogsensorik über die EL6910-Klemme direkt einbinden zu können, ist die Softwaregeneration Twincat 3 erforderlich“, führt Gube weiter aus. „Mit der modularen und skalierbaren Steuerungstechnik war das einfach und kostengünstig möglich, indem die neuen Sicherheitsfunktionen über ein eigenständiges Subsystem – bestehend aus dem Embedded-PC CX9020 mit Twincat 3 sowie den Twinsafe- und Twinsafe-SC-Klemmen – realisiert wurde.“ Die Lösung erweist sich noch in einer weiteren Hinsicht als flexibel: „Gemäß den geltenden Sicherheitsvorschriften muss der gefährdende Bereich in seiner Breite im 250mm-Abstand überwacht werden. Daher setzen wir bei den 700mm breiten Rollenbahnen jeweils drei Lichtlaufzeitsensoren ein“, so Gube. „Sollte sich nun zukünftig aufgrund größerer Werkstücke ein Bedarf an breiteren Rollenbahnen ergeben, muss nur die Anzahl der Sensoren erhöht werden.“ Die Anpassung der Safety-Funktionalität lässt sich dann ohne großen Aufwand über Twincat konfigurieren.
