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Sicherheitsrelevante Engineering-Kosten um bis zu 60 % reduziert

Bild 1. Takt-Waschanlage für Waschprozesse mit integriertem Wasserrückgewinnungs-System

Bild 2. Durchgängige Komplettlösung von Phoenix Contact: Schaltschrank für Jensen-Trocknersysteme

Bild 3. Konfigurierbares Sicherheitsschaltgerät Trisafe

Bild 4. Ralf Matzat: „Mit Trisafe haben wir unsere Engineering-Kosten um bis zu 60 % gesenkt.“

Im Zuge der Normenumstellung hat die Jensen-Group die Sicherheitskonzepte ihrer industriellen Waschraum-Systeme optimiert. Konfigurierbare Sicherheitsschaltgeräte Trisafe vereinfachen die Handhabung, reduzieren Engineering-Kosten und sorgen für hohe Sicherheit.

Die Jensen-Group hat sich seit vielen Jahren als einer der Technologieführer auf dem Markt für industrielle Großwäschereien etabliert. Die Fachkompetenz des 1937 auf der dänischen Insel Bornholm gegründeten Unternehmens deckt dabei den gesamten Wäschereiprozess von der Schmutzwäsche-Sortierung über den Waschraum- und Finish-Bereich bis zum Transport zu den Kunden ab. Dazu planen, entwickeln, produzieren, installieren und warten die Mitarbeiter Maschinen und Systeme, die weltweit von Miettextilbetrieben, Industrie- und Zentralwäschereien sowie Krankenhaus- und Hotelwäschereien eingesetzt werden. Technologiezentren in Deutschland, Dänemark, China, Schweden und den USA unterstützen die regionalen Anwender bei der Umsetzung ihrer Aufgabenstellungen. Zu den Kernbereichen der Jensen-Group gehören die Waschraum-Technologie, der Bereich Flachwäsche-Finish-Systeme sowie Sortier- und Finish-Systeme für Formteile.

Bestehendes Safety-Konzept optimiert
Die deutsche Tochtergesellschaft Jensen GmbH, die in Harsum bei Hildesheim ansässig ist, gehört seit 1998 zur Jensen-Group. Sie ist wichtiger Stützpunkt für den Bereich Waschraum-Technologie, der alle notwendigen Komponenten bereitstellt. „In Harsum werden vornehmlich Transport- und Speichersysteme, Takt-waschanlagen, Pressen, Zentrifugen und Trockner konstruiert und gebaut“, erklärt Ralf Matzat, als Leiter der Automation-Produktion für die Steuerungs- und Automatisierungskonzepte von Jensen zuständig (Bild 1). Die Kommunikation zwischen den einzelnen Anlagenteilen erfolgt über Ethernet TCP/IP. Zur Steuerung der Waschraum-Systeme setzt Jensen die bewährten Inline Controller ILC von Phoenix Contact ein, die einen Datenaustausch mit beliebigen TCP/IP-fähigen Geräten ermöglichen. Über die Interbus-Schnittstelle lassen sich die Anwendungen einfach in die Feldbus-Umgebung integrieren (Bild 2).
Die Kunden der Jensen-Systeme erwarten qualitativ beste Waschergebnisse. Da ist es fast selbstverständlich zu erwähnen, dass auch das Bedienpersonal bestmöglich vor Gefahr bringenden Bewegungen der Anlagen geschützt wird. Die funktionale Sicherheit macht folglich einen wesentlichen Aspekt bei ihrer Konstruktion aus. „Wir haben die Normenumstellung zum Anlass genommen, um unsere bestehenden Sicherheitskonzepte zu optimieren“, erläutert R. Matzat. „Seit 2008 arbeiten wir hier in enger Kooperation mit den Safety-Fachleuten von Phoenix Contact an der Erstellung sicherheitstechnischer Lastenhefte.“

Bild 5. Taktdurchgangstrockner der Baureihe DT erfordern ein Höchstmaß an Sicherheit

Sicherheitsfunktionen offline simuliert
Die Herausforderung bestand unter anderem darin, neben der Berücksichtigung der normativen Anforderungen aus der DIN EN ISO 13849-1 für eine möglichst effiziente konzernweite Umsetzung der Safety-Konzepte zu sorgen. „Je nach Sicherheitsfunktion variiert das erforderliche Sicherheitsniveau zwischen Performance Level (PL) c und d“, stellt Benjamin Grüne fest, der bei Jensen für die Erarbeitung der sicherheitstechnischen Spezifikation verantwortlich zeichnet. Als Ergebnis stellten die Konstrukteure ein Konzept vor, dessen Kernelement das konfigurierbare Sicherheitsschaltgerät Trisafe ist (Bild 3).
Nachdem das sicherheitstechnische Pflichtenheft vorlag, wurde für jeden Maschinentyp eine individuelle Failsafe-Konfiguration entwickelt, die nach Abschluss der Integrationstests zur Serienreife gelangt ist. Einen wichtigen Beitrag dazu hat der Simulationsmodus von Safeconf geleistet, der kostenfrei erhältlichen Konfigurations-Software für Trisafe. Bevor die Waschraum-Systeme in der Applikationsumgebung in Betrieb genommen werden, lassen sich mit Safeconf sämtliche Funktionen offline, also ohne physische Anbindung an das Sicherheitsschaltgerät simulieren. Im Expertenmodus können sogar dynamisierte Testfolgen abgebildet werden, um das System vom Schreibtisch aus zu optimieren. Zu diesem Zweck greift der Anwender auf umfangreiche Funktionsbaustein-Bibliotheken gemäß „PLCopen“-Standard zurück. Das minimiert Fehlerquellen bereits bei der Erstellung der Konfiguration. Die TÜV-zertifizierten Funktionsbausteine vereinfachen zudem die abschließende Validierung erheblich.

Sicherheitsschaltgeräte einfach integriert
Ein weiterer Grund, weshalb sich die Verantwortlichen bei Jensen für Trisafe entschieden haben, ist die einfache Einbindung des konfigurierbaren Sicherheitsschaltgeräts in das Automationskonzept, und das unabhängig von der vorhandenen Infrastruktur. Dies vor dem Hintergrund, weil es sich bei rund 30 % der Projekte um Um- oder Nachrüstungen handelt, die unterschiedliche Automatisierungslösungen beinhalten können. Ralf Matzat: „Mit Trisafe haben wir die funktionale Sicherheit in einer Weise umgesetzt, wie sie mit der bisherigen Technologie der Sicherheitsrelais nur umständlich möglich gewesen ist. So sind die sicherheitsrelevanten Engineering-Kosten um bis zu 60 % reduziert worden.“ (Bild 4)
In erster Linie werden bei Jensen Not-Halt-Signale und Schutztür-Verriegelungen überwacht, wobei das in jeder Anlage verbaute Trisafe-Modul bis zu zehn ein- und zweikanalige Sicherheitsfunktionen verarbeitet. Damit die übergeordneten Not-Halt-Signale der Linien möglichst einfach integriert werden können, werden die lokalen Not-Halt-Befehle den anderen Maschinen über ein Kontakterweiterungs-Modul PSR-URM4B in Form eines potentialfreien Signals als Eingangsinformation zur Verfügung gestellt.
Eine besondere Herausforderung hinsichtlich der funktionalen Sicherheit ergibt sich bei den Trocknern. Hier müssen neben den klassischen Schutzanforderungen zur Verhinderung eines unerwarteten Anlaufs bei mechanischen Gefährdungen auch Schutzanforderungen bezüglich der Ansteuerung des Gasbrenners beachtet werden. Vor dem Zünden des Gasbrenners wird dazu ein Ventilator angesteuert, um so eine eventuell bestehende explosionsfähige Atmosphäre aus dem Trockner herauszuspülen. Die Dauer des Durchspülungs-Vorgangs richtet sich gemäß der C-Norm EN ISO 10472 nach dem Volumen der Trocknerkammer. Zu diesem Zweck stellt eine Klappensteuerung die Zu- und Abluft sicher. Ihre Position wird durch mechanische Sicherheitsschalter überwacht. Zusätzliche Sicherheit bietet eine Temperaturüberwachung mittels eines Sicherheits-Temperaturschalters (Bild 5).

Basisgerät flexibel erweitert
Das Production Engineering Center am dänischen Standort, das den Produktbereich Flachwäsche-Finish-Systeme verantwortet, ist ebenfalls von Trisafe überzeugt. In Rønne werden vornehmlich Maschinen für das Vereinzeln, Falten und Stapeln von Flachwäsche wie Handtüchern und Bettlaken entwickelt und gebaut. Das konfigurierbare Sicherheitsschaltgerät ist somit zu einem wichtigen Bestandteil des Corporate-Sicherheitsstandards der Jensen-Group geworden. Denn durch den Einsatz von Trisafe lassen sich komplexe Sicherheitsfunktionen komfortabel realisieren. Das Basismodul umfasst bereits 20 sichere Eingänge und vier sichere Ausgänge. Takt- und Masseschaltausgänge erhöhen die Systemsicherheit weiter. Für umfangreichere Anwendungen lässt sich das Basisgerät flexibel auf insgesamt 100 sichere Eingänge und 44 sichere Ausgänge erweitern. Standardmäßig vorhandene Meldeausgänge dienen der Diagnose. Darüber hinaus ist die Anbindung des Sicherheitsschaltgeräts über ein Profibus-DP-Gateway an das Feldbussystem möglich.
Von klassischen Sicherheitsrelais und Koppelrelais für die Prozesstechnik über die konfigurierbaren Trisafe-Module bis zur verteilten Sicherheitslösung Safetybridge deckt das Produkt-Portfolio von Phoenix Contact die sicherheitstechnischen Anforderungen aller Applikationen ab. In Kombination mit einem umfassenden Dienstleistungs-Angebot erhalten Anwender wie die Jensen-Group daher eine optimal auf ihre Anforderungen abgestimmte Safety-Lösung für den gesamten Lebenszyklus der Maschine oder Anlage.

Dienstleistungsangebot für funktionale Sicherheit
Die Sicherheit von Maschinen und Anlagen hängt im Wesentlichen von der korrekten Umsetzung der relevanten Normen ab. Für die Maschinensicherheit kommen hauptsächlich zwei Normen zur Anwendung. Zum einen ist dies die DIN EN 62061, die elektrische, elektronische und programmierbare elektronische Systeme abdeckt. Gemäß der DIN EN 62061 wird für jede Sicherheitsfunktion ein so genannter Safety Integrity Level (SIL) definiert. Bei der zweiten Norm handelt es sich um die DIN EN ISO 13849-1 als Nachfolge-Standard der EN 954-1. Statt des SIL legt die DIN EN ISO 13849-1 einen Performance Level (PL) fest.
Im Gegensatz zur EN 954-1 sind die DIN EN 62061 und die DIN EN ISO 13849-1 unter der Maschinenrichtlinie harmonisiert. Das bedeutet, dass bei ihrer korrekten Anwendung eine Vermutungswirkung ausgeht – ein wichtiger Beitrag für das Inverkehrbringen von Maschinen im europäischen Wirtschaftsraum. Umfragen aus der Praxis zeigen jedoch, dass sich noch viele Fragen bei der applikativen Umsetzung ergeben. Hier stellt Phoenix Contact mit seinem am Sicherheits-Lebenszyklus ausgerichteten Dienstleistungsangebot umfassende Unterstützung zur Verfügung.

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Autor: Dipl.-Ing. (FH) Carsten Gregorius ist verantwortlich für das Produktmarketing Safety bei der Phoenix Contact Electronics GmbH in Bad Pyrmont.