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Mit konfigurierbaren Schaltgeräten ist alles paletti

Bild 1. Der Einsäulen-Palettierer ESS 15/250 bietet hohe Präzision und Flexibilität bei geringen Anschaffungskosten

Bild 2. PSR-Trisafe erlaubt eine schnelle Erstdiagnose per LED, sodass auf den Anschluss eines Diagnose-Tools verzichtet werden kann

Bild 3. Die Sicherheitsmodule lassen sich mit der kostenfrei erhältlichen Konfigurations-Software Safeconf einfach in Betrieb nehmen

Bild 4. „Für uns stellt das konfigurierbare Sicherheitsmodul PSR-Trisafe-S von Phoenix Contact die optimale Lösung dar“, resümieren Huw-Geschäftsführer Hans-Ulrich Wienke und sein Sohn Michael Wienke, der das Industrial Engineering verantwortet

Um seinen neuen Einsäulen-Stapler einfach und schnell in die Gesamtapplikation des Endanwenders einzubinden, suchte der Robotersystemehersteller Huw nach einer Safety-Lösung. An diese stellte er in punkto Handhabung, Flexibilität, Sicherheit und Kosten hohe Anforderungen. Erfüllt werden sie von den konfigurierbaren Sicherheitsmodulen PSR-Trisafe-S von Phoenix Contact .

Die familiengeführte Huw Roboter-Systeme Komplettlösungen GmbH entwickelt, projektiert und produziert bereits seit 1984 Roboter für verschiedene Branchen. Der eigene Anlagenbau ist dabei auf anwenderorientierte Systeme für das Palettieren, Depalettieren, Kommissionieren und Beladen von Maschinen spezialisiert. Zur Kernkompetenz von Huw gehören darüber hinaus Sonderlösungen, die sich aus speziellen Applikationsanforderungen ergeben.
Der neue Einsäulen-Stapler ESS 15/250 ist ein präziser und schneller Zwei-Achsen-Palettierer (Bild 1). Neben den moderaten Anschaffungskosten zeichnet er sich durch seine hohe Qualität sowie die einfache Montage und Inbetriebnahme durch den Anwender aus. Bedingt durch seine Bauform und den Schwenkradius von 1,53 m kann der Stapler auf zwei Palettierplätze gleichzeitig zugreifen. Eine Vielzahl unterschiedlicher Greifer erlaubt eine schnelle Nachrüstung, um Lasten mit einem Gesamtgewicht von maximal 250 kg zu heben. Bei der Inbetriebnahme lässt sich das Robotersystem ohne Programmierung an die jeweilige Aufgabe anlernen.

Schnelle Anpassung an geänderte Anforderungen
Während der Konzeptionsphase und im Design kam neben dem Palettieren mit genauen und schnellen Bewegungen auch der Sicherheitstechnik eine große Bedeutung zu. Schließlich lassen sich mit der funktionalen Sicherheit eine Gefährdung des Bedienpersonals und die Beschädigung der Maschine verhindern. Deshalb muss nicht nur die Standardfunktion des Roboters, sondern auch die Sicherheitstechnik das Konzept der Einfachheit, Flexibilität und Qualität bei niedrigen Kosten erfüllen. Da der Palettierer in verschiedenen Umgebungen verwendet wird, soll die Sicherheitstechnik zudem schnell an die geänderten Anforderungen anpassbar sein.
Kommen herkömmliche Sicherheitsrelais zum Einsatz, hängt die Anzahl und die Art der Relais erheblich vom Umfeld des Palettierers sowie von den in der Applikation des Endanwenders genutzten Schutzmaßnahmen, wie Lichtgitter, Schutztüren oder Not-Halt, ab. Gemäß seiner Anforderungen müssen unterschiedliche Sicherheitsschaltgeräte eingebaut und in der Gesamtanwendung entsprechend verdrahtet werden. Dabei ist eine hohe Anpassungsfähigkeit und Einhaltung der Qualitätsanforderungen bei gleichzeitiger Kostensenkung nur dann möglich, wenn das Design des Robotersystems flexibel ausgelegt ist und für jeden Kunden gleich aufgebaut werden kann. Da sich dies mit klassischen Sicherheitsrelais nicht umsetzen lässt, suchten die Huw-Entwickler für den Einsäulen-Stapler ESS 15/250 nach einer anderen Safety-Lösung.

Ein Modul für alle Sicherheitsfunktionen
Um die angestrebten Ziele erreichen zu können, entschieden sich die Huw-Verantwortlichen für PSR-Trisafe-S von Phoenix Contact. Das per Software konfigurierbare Sicherheitsschaltgerät kann individuell an die jeweiligen Umgebungsbedingungen angepasst werden. Weil es so einfach zu handhaben ist wie ein Relais, aber genauso flexibel wie eine sichere Steuerung ist, stellt das Safety-Modul insbesondere für kleine bis mittlere Maschinen und Anlagen eine praxisgerechte Lösung dar. Sein Einsatz rechnet sich bereits ab einer Anzahl von drei bis vier klassischen Sicherheitsrelais, die zur Auswertung der Schutzeinrichtungen installiert sind (Bild 2).
Mit den konfigurierbaren Sicherheitsschaltgeräten lassen sich Safety-Funktionen einfach und flexibel kontrollieren. Ein Modul überwacht den kompletten Sicherheitskreis von der Not-Halt- über die Schutztürauswertung bis zum Muting. Auf einer Baubreite von 67,5 mm werden bis zu 20 sichere Eingangssignale ausgewertet. Darüber hinaus sind vier sicherheitsgerichtete Ausgänge bis Kat. 4 sowie Takt-, Melde- und Masseschaltausgänge integriert. Die Gerätefunktion kann der Anwender in drei Schritten erstellen: Nachdem er die Sicherheitsfunktionen ausgewählt und konfiguriert hat, werden die Ein- und Ausgänge des Moduls mit ihnen verbunden. Abschließend sind die Sicherheitsfunktionen zu prüfen und zu speichern. PSR-Trisafe-S erfüllt hier die höchsten Sicherheitsanforderungen, wie PL e gemäß DIN EN ISO 13849-1 und SIL 3 nach DIN EN 61508 (VDE 0803). Internationale Zertifizierungen erlauben zudem eine weltweite Verwendung.

Keine Neuverdrahtung bei Modifikationen
Die Huw-Entwickler haben sich die Vorteile, die aus der hohen Flexibilität der Sicherheitsmodule PSR-Trisafe-S resultieren, zu nutze gemacht. Der Einsäulen-Palettierer ESS 15/250 wird bereits mit vorkonfigurierter Sicherheitslogik an den Endanwender ausgeliefert. Aufgrund des umfassenden Applikations-Know-hows der Huw-Mitarbeiter ist die Ausgangskonfiguration der Sicherheitslogik so gewählt, dass sie alle gängigen Kundenanforderungen abdeckt. Die intelligente Einbindung der 20 sicheren Ein- sowie der vier sicheren Ausgänge des Sicherheitsschaltgeräts in die Sicherheitslogik vereinfacht die weitere Inbetriebnahme, da der Anwender nur die Sensoren, wie Not-Halt-Taster oder Schutztüren, an PSR-Trisafe-S anschließen muss. Eine zusätzliche Konfiguration ist in der Regel nicht erforderlich.
Machen besondere Anforderungen der Endanwendung oder die Erweiterung der Anlage eine Modifikation der Sicherheitslogik notwendig, lassen sich die Änderungen mit der kostenfrei erhältlichen Konfigurations-Software Safeconf auch nachträglich ohne Probleme realisieren (Bild 3). Auf eine umständliche Neuverdrahtung kann verzichtet werden. Für die Huw-Mitarbeiter ist PSR-Trisafe-S die beste Lösung, um die Sicherheitssysteme an dem Einsäulen-Stapler ESS 15/250 zu überwachen (Bild 4).

Auf bis zu 140 sichere Eingänge erweiterbar
Erfordert die Applikation eine höhere Anzahl sicherer Ein- und Ausgänge, erweist sich PSR-Trisafe modular als passende Lösung. Das Master-Modul bietet dabei ebenso viele Safety-Ein- und Ausgänge wie PSR-Trisafe-S. Zusätzlich zu den 20 sicheren Ein- und vier sicheren Ausgängen sowie den Meldeausgängen lässt sich die modulare Version sicherheitsgerichtet ausbauen. Diesem Zweck dient das digitale Erweiterungsmodul PSR-SDI8-SDIO4, das das Master-Modul um bis zu 140 sichere Eingänge ergänzt. Das Erweiterungsmodul wird einfach über den sicheren Tragschienen-Connector PSR-TBUS an das Master-Modul angeschlossen. Zur nicht-sicheren Kommunikation über den Tragschienen-Connector kann außerdem ein Feldbus-Gateway an das PSR-SDI8-SDIO4 angekoppelt werden.

PSR-Trisafe: einfach, flexibel und sicher
Mit den konfigurierbaren Sicherheitsmodulen PSR-Trisafe-S als Stand-Alone-Lösungen und dem erweiterbaren Sicherheitsschaltgerät PSR-Trisafe modular lassen sich Sicherheitsanforderungen im Maschinen- und Anlagenbau wirtschaftlich umsetzen. Dazu wird die Logik per Mausklick am PC erstellt, ohne dass Programmierkenntnisse erforderlich sind. Die „virtuelle“ Verdrahtung der Sicherheitsfunktionen bietet ein hohes Maß an Flexibilität: Modifikationen in der Anwendung oder die Einbindung neuer Schutzeinrichtungen sind jederzeit einfach und ohne großen Installationsaufwand möglich. Eine automatische Logikprüfung sowie der integrierte Simulationsmodus sorgen bei dem Anwender bereits bei der Logikerstellung für Sicherheit. PSR-Trisafe reduziert den Installationsaufwand, minimiert Fehlerquellen und erlaubt damit die effiziente Umsetzung von Sicherheitsprojekten – von der Planung und Projektierung über die Installation bis zur Inbetriebnahme der Maschine oder Anlage.

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Autor: Tjark Höltkemeier ist Mitarbeiter im Produktmarketing Interface Safety bei der Phoenix Contact Electronics GmbH in Bad Pyrmont.