Konfigurieren statt Verdrahten

Dipl.-Ing. Bernd Slezak

Die Glatt Systemtechnik in Dresden hat mit PNOZmulti von Pilz ein komplexes Sicherheitskonzept für ein Handlingssystem realisiert. Das Unternehmen ist einer der Marktführer im Bereich der traditionellen Wirbelschichttechnik und stellt auch verfahrenstechnische Anlagen, u. a. in den Bereichen Pharmazie, Chemie/Feinchemie sowie Nahrungs- und Futtermittelindustrie, her. Für ein Pharmaunternehmen integrierte Glatt mehrere Produkthandlinganlagen, bestehend aus verschiedenen Hub- und Schwenkeinrichtungen, zu einem vertikalen Einwaage- und Fließprozess über zwei Etagen. Für die Überwachung der Sicherheitsfunktionen stellt das multifunktionale Sicherheitssystem durch die Einbindung und logische Verknüpfung von sicherheitsrelevanten Sensoren und Funktionen entsprechende Lösungsmöglichkeiten bereit.

Von Seiten des Anwenders gab es anspruchsvolle sicherheitstechnische Vorgaben. Gefordert war ein Höchstmaß an Personen- und Maschinensicherheit der hebenden, senkenden und schwenkenden Handlingeinrichtungen. Gleichzeitig sollte der Bediener zu jedem Betriebszeitpunkt uneingeschränkten Zugang haben. Gefahr für das Bedienpersonal geht von den Maschinenbewegungen im sowie unter dem Produktionsbereich aus. Weiterhin galt es, die Bodenöffnung zum 3 m tiefen Untergeschoss sicher zu überwachen und stets so verschlossen zu halten, dass nur unkritische Falltiefen entstehen konnten.

Jeder Anlagenteil ist entsprechend der Maschinenrichtlinie mit den vorgeschriebenen Sicherheitsfunktionen ausgestattet. Dabei gilt es, jeden Teil der Anlage konstruktiv und sicherheitstechnisch als autark zu betrachten.

Aus der Komplexität der Anlage ergaben sich weitere Anforderungen an die Sicherheitstechnik, wie beispielsweise ein gesicherter Handbetriebsmodus, in dem sich die einzelnen Maschinenkomplexe wahlfrei, sicher und ohne Kollisionsgefahr betreiben lassen. Zu gewährleisten war auch das sichere Zu- und Abschalten eines Laserdistanzsensors zur Kontrolle des Bodenlochverschlusses beim Heben und Senken verschiedener Containergrößen.

Mit relaisbasierter Sicherheitstechnik lässt sich diese Anforderung nur sehr schwer und mit einem erheblich größeren Aufwand umsetzen. Aufgrund der Vielzahl der Sicherheitsfunktionen kamen zwei Basismodule PNOZm1p mit insgesamt 38 Eingängen zum Einsatz.

Im Gegensatz zur konventionellen Sicherheitstechnik muss der Anwender bei PNOZmulti die Sicherheitsfunktionen nicht mehr verdrahten, sondern er konfiguriert sie mit Hilfe eines entsprechenden Tools auf einfache Weise am PC. Spezielle Programmierkenntnisse sind dafür nicht erforderlich.

Der Konfiguration geht eine Risikoanalyse voraus, in der die Maschinenfunktionen definiert werden, die eine Gefahr für das Bedienpersonal darstellen. Je nach Sicherheitskategorie muss der Hersteller entsprechende Maßnahmen ergreifen. Nachdem die Sicherheitsfunktionen bestimmt sind, werden sie mit dem PNOZmulti-Konfigurator parametriert. Das heißt, für jede Sicherheitsfunktion werden die benötigten Ein- und Ausgänge frei konfiguriert und über logische Verknüpfungen miteinander verbunden. Für eine Not-Aus-Funktion wird beispielsweise festgelegt, ob diese ein- oder zweikanalig, mit oder ohne Querschlusserkennung und mit manuellem oder automatischem Start funktionieren soll. Auf diese Art und Weise konfiguriert der Anwender alle benötigten Sicherheitsfunktionen. Im nächsten Schritt erfolgt die logische Verknüpfung dieser Funktionen untereinander. Hierzu stehen Und/Oder-Verknüpfungen, Zeitverzögerungen und Negationen zur Verfügung. Ausgewählte Verknüpfungsergebnisse lassen sich dann zu beliebigen Ausgängen des PNOZmulti verbinden, die in dieser Anlage in Reihe mit den SPS-Ausgängen liegen, die Befehls-Einfluss auf die Maschinenfunktion/-technologie haben können.

Die fertige Konfiguration kann der Anwender ausdrucken, so dass das Zeichnen von Schaltplänen entfällt. Sie wird auf einer handelsüblichen Chipkarte gespeichert, die dann in das PNOZmulti-Basisgerät eingelegt wird.

Die Sicherheitsfunktionen sind so konfiguriert, dass Maschinenfunktionen funktionsorientiert freigegeben oder gesperrt werden können, ohne den sonst bei gleicher Funktionalität überproportional wachsenden Aufwand an Hardware. Beim Ansprechen eines Sensors werden also gezielt die Funktionen bzw. Anlagenteile stillgelegt, die der Sensor schützen soll. Die Anlage bleibt mit den Funktionen in Betrieb, die nicht zu einer Personengefährdung führen können.

Ein großer Vorteil für den Anwender ist die Flexibilität, die das Sicherheitssystem bietet, da sich auch nachträgliche Änderungen ohne großen Aufwand realisieren lassen.

Die einfache Verdrahtung ermöglicht zudem eine kurze Inbetriebnahmezeit. Während der Inbetriebnahme der Anlage ergaben sich Funktionsmodifikationen, die sich über entsprechende Programmänderungen im Konfigurationstool problemlos und innerhalb weniger Minuten umsetzen ließen. Die Änderungswünsche konnten nahezu wahlfrei integriert werden, ohne dass auch nur ein Draht bewegt werden musste. Auch Änderungen am fertigen Schaltschrank verursachen nur geringfügigen Aufwand.

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