Applikationsbericht AS-Interface

Transkript

1 Applikationsbericht AS-Interface Well done Material Handling by AS-i AS-i Sicherheitsmonitore mit integriertem Muting ermöglichen wirtschaftliche Sicherheitslösungen im Handlingbereich Durch die überwachte und zeitlich begrenzte Unterdrückung von Schutzfunktionen lässt sich die Produktivität automatisierter Anlagen signifikant erhöhen. Mit der von Leuze electronic für den AS-i Sicherheitsmonitor entwickelten Muting-Technologie ist dies mit AS-Interface Safety at Work jetzt bis Kategorie 4 gemäß EN bzw. Pl e gemäß EN ISO problemlos möglich. Dies zeigt sehr anschaulich eine Applikation bei Getriebebau NORD (NORD DRIVESYSTEMS), die vom Systemhersteller Daifuku in Zusammenarbeit mit UCS und Leuze electronic realisiert wurde. Getriebebau NORD in Bargteheide Für die Umsetzung einer Sorting Transfer Vehicle (STV) Applikation bei Getriebebau NORD entschied sich UCS gemeinsam mit dem Systemhersteller Daifuku zur Realisierung des Sicherheitskreises auf Basis von AS-Interface. Ausschlaggebend dafür war die von Leuze electronic im AS-i Sicherheitsmonitor integrierte Muting- Funktion (siehe Kasten 1 AS-i, Kasten 2 Getriebebau NORD, Kasten 3 Daifuku, Kasten 4 UCS, Kasten 5 Leuze electronic, Kasten 6 Muting ). Christian Fornée, Projektleiter und zuständig für die Softwareentwicklung bei UCS, sagt hierzu: Wir realisieren viele AS-i Anwendungen, zumeist in der Fördertechnik. Dort kommen immer öfter frequenzgeregelte Motoren zum Einsatz. Hier ist AS-i die kostengünstigere und funktional ausreichende Variante zu Profibus, weil oft nur zwei Geschwindigkeiten mit Drehrichtungsumkehr gefordert sind. Seite 1 von 7

2 Systemaufbau Die gesamte Applikation bei Getriebebau NORD umfasst fünf Not-Halt-Bereiche drei auf AS-i Safety at Work basierende Bereiche und zwei konventionelle Bereiche über hartverdrahtete Signalgeber. Ein typischer Not-Halt-Bereich mit Muting bei Getriebebau Nord beinhaltet: 2 x AS-i Sicherheitsmonitoren 9x Mehrstrahl-Sicherheits-Lichtschranken 9x Muting-Sensoren 3x AS-i Not-Halt-Taster Jeder Not-Halt-Bereich wirkt auf seinen Arbeitsbereich und auf den STV-Loop. Links und rechts vom Sicherheits-Lichtgitter befinden sich Stellplätze auf den Ketten- und Rollenförderern. Der STV-Loop ist eingezäunt und kann zu Servicezwecken nur durch eine hierfür vorgesehene Zugangstür betreten werden. Dies wurde mit einem Schlüsselkonzept realisiert, so dass auch nach dem Betreten des Gefahrenbereichs der Loop wieder unter Spannung versetzt werden kann. Das gibt dem Service Mitarbeiter Gelegenheit, die Fahrzeuge im Einrichtbetrieb zu verfahren. Ablauf und Anforderungen Auf den Rollenbahnen werden Euro-Paletten und Gitterboxen gefahren. Die STV geben entsprechende Ladehilfsmittel (LHM) an die Fördertechnik ab. Aufgrund des räumlich knapp bemessenen Anlagenaufbaus bestand die Hauptproblematik darin, eine automatisierte Übergabe vom STV zur Fördertechnik über Muting-Bereiche reibungslos umzusetzen. Das LHM kommt vor dem Schutzzaun zum Stehen, denn es kann nicht gleich einfahren, da sonst ein Stellplatz verloren gehen würde. Vor dem Schutzzaun ist kaum Platz und das LHM stoppt erst 12 cm vor dem Schutzfeld des für die Übergabebereichsüberwachung eingesetzten Sicherheits-Lichtgitters. Während dieser Wartephase dürfen beide Muting-Sensoren (Lichtschranken) nicht bedämpft sein, da es sonst bei der vorliegenden Muting-Betriebsart Parallel-Muting zu einem Muting-Fehler kommen würde. Deshalb müssen, bedingt durch den AS-i Abfragezyklus, die Muting-Lichtschranken leicht versetzt angeordnet werden. Da die LHM mit einer Geschwindigkeit von 0,5 m/s einfahren, muss auch beim Passieren des Schutzfelds auf ein rechtzeitiges Einleiten der Muting-Sequenz geachtet werden. Eine große Herausforderung hierbei war das versetzte Schalten der Muting-Sensoren, da nicht alle LHM immer parallel zur Fördertechnik stehen. Seite 2 von 7

3 AS-i Muting-Lösung im Detail Nach vielen Testeinstellungen hat sich UCS entschieden, das parallele Muting über ein Sensor- und ein Maschinensignal zu realisieren. Dadurch ist ein nicht parallel stehendes LHM trotzdem in der Lage, das Schutzgitter zu passieren. Christian Fornée sagt zum prinzipiellen Aufbau: AS-i Safety kam hier zum ersten Mal zum Einsatz. Wir haben uns hierfür entschieden, da wir 20 Mehrstahl-Sicherheits-Lichtschranken zur Überwachung der Übergabebereiche und acht Not-Halt-Taster über den sicheren AS-i Bus auswerten. Die Sicherheitssensoren mit AS-i Anschaltung sind eine sehr günstige Lösung, wenn man die Muting-Funktionalität in den AS-i Sicherheitsmonitor verlegt. Dann bleibt der Verdrahtungsaufwand sehr gering gegenüber einer konventionellen Verdrahtung. UCS hat mit Leuze electronic einen kompetenten Partner an seiner Seite, der für die beschriebene Muting-Applikation mit dem AS-i Sicherheitsmonitor ASM die genau passende Lösung liefern kann (siehe Kasten 7 ASM ). Denn die Sicherheitsmonitor- Varianten ASM1E-m und ASM2E-m sind mit wählbaren Muting-Funktionen ausgestattet. Damit ermöglichen sie auf AS-i Basis die zeitlich überwachte Überbrückung der Schutzeinrichtung während des Materialtransports ohne Prozessunterbrechung. Die komplette Muting-Parametrierung erfolgt einfach und schnell über die Konfigurations- und Diagnosesoftware asimon (siehe Kasten 8 asimon ). Kostengünstig bis Sicherheitskategorie 4 Die Integration der Muting-Funktion in den AS-i Sicherheitsmonitor ergibt eine besonders kostengünstige und flexible Automatisierungslösung durch AS-Interface, da die für die Muting-Auswertung benötigte Sensor-Peripherie der Anlage aus Muting- und Sicherheitssensor direkt über AS-Interface abgefragt und durch den AS-i Sicherheitsmonitor ausgewertet werden kann. Der hauptsächliche Kostenvorteil liegt hierbei in der möglichen Realisierung von mehreren Muting-Bereichen mit nur einem AS-i Sicherheitsmonitor. Bislang war hierfür die Muting-Funktion in jedem Sicherheitssensor selbst oder pro Muting-Bereich jeweils ein eigener Muting-Controller als Schaltschrankeinbaugerät notwendig. Zudem bietet Leuze electronic zur Zugangssicherung Mehrstrahl-Sicherheits- Lichtschranken mit integrierter AS-i Schnittstelle und M12-Anschluss sowie sichere elektronische AS-i Eingangsmodule zum Anschluss von kostengünstigen Sicherheits- Lichtvorhängen an. Die Muting-Sensoren werden einfach über Standard-AS-i Eingangsslaves in das AS-i Netz eingebunden. Die Mehrstrahl-Sicherheits- Lichtschranken mit integrierter AS-i Schnittstelle können direkt an das AS-i Kabel angeschlossen werden. Das reduziert den Verkabelungsaufwand erheblich. Seite 3 von 7

4 Ergebnis Mit UCS und Leuze electronic an der Seite konnte Daifuku für Getriebebau Nord eine maßgeschneiderte Muting-Lösung basierend auf AS-i realisieren. Alle Antriebe in der Applikation bei Getriebebau Nord sind mit hauseigenen Getriebemotoren mit dezentraler Umrichtertechnik (SK 200E) mit AS-i Anschaltung ausgestattet. Damit hat man eine sehr wirtschaftliche Lösung realisiert. Die gute Zusammenarbeit mit Leuze electronic hat dazu geführt, dass das gesamte Projekt schnell, wirtschaftlich und reibungslos abgewickelt werden konnte. Textmodule Kasten 1: AS-i AS-Interface gibt es seit Beginn der neunziger Jahre. Das Konzept hat sich als einer der wenigen Standards durchgesetzt. Heute ist AS-Interface marktführend in der Sensor-/Aktuator-Ebene und zahlreiche Automatisierer nutzen das System zur Optimierung ihrer Verdrahtungsaufgaben. Kosteneinsparungen von über 30 % sind dabei keine Seltenheit. Die Erfolgszahlen sprechen eine eindeutige Sprache: mehr als 16 Millionen AS-Interface Knoten im Einsatz, mehr als 1500 zertifizierte Produkte sind verfügbar, mehr als 300 Mitglieder unterstützen das System. Es ergibt sich ein Jahresumsatz bei AS-Interface Produkten von etwa 300 Millionen Euro wurde die erste Spezifikation von AS-Interface verabschiedet. Seitdem erschließt das System mit unveränderter Innovationskraft immer wieder neue Anwendungsbereiche. Nachdem AS-Interface mit der Safety at Work Technologie einer der treibenden Wegbereiter für sicherheitsgerichtete Bussysteme überhaupt war, bildet es heute das Rückgrat der modernen Sensor-/Aktuator-Kommunikation. Das AS-Interface System zeichnet sich durch die einfache Anwendung und seine Offenheit aus. In der Sensor-/Aktuator-Ebene ist die Offenheit besonders wichtig, denn nur dann kann erfolgreich mit der Vielfalt der Systeme in der Steuerungs-Ebene kommuniziert werden. AS-Interface bietet heute Gateways zu allen wesentlichen Hostsystemen. Die Kompatibilität, die AS-Interface auszeichnet, basiert auf der AS-Interface Zertifizierung. Das AS-Interface Zertifikat bestätigt die Übereinstimmung mit der AS-Interface Spezifikation. Das Zertifizierungszeichen auf den Produkten bestätigt die Einhaltung des AS-Interface Standards. AS- Interface hat damit eine durchgängige Systemqualität erreicht, die nicht an einzelne Herstellern gebunden ist. ((Ende Kasten)) Kasten 2: Getriebebau NORD NORD DRIVESYSTEMS mit dem Hauptsitz in Bargteheide bei Hamburg zählt weltweit zu den Branchenführern in der Antriebstechnik und beschäftigt sich seit langem mit AS-Interface. Zum einen stellt das Unternehmen Getriebemotoren und Frequenzumrichter mit Onboard-AS-i-Technik her. Zum anderen nutzt man bei NORD DRIVESYSTEMS selbst die Vorteile von AS-Interface in den eigenen Fertigungs- und Logistikbereichen. Für das Handling der Antriebsprodukte setzt man bei NORD heute ein System von Daifuku ein. Beispielsweise kommt für den Transport von Paletten das so genannte Sorting Transfer Vehicle (STV) von Daifuku zum Einsatz, da dieses System einen wesentlich höheren Palettendurchsatz gewährleistet als herkömmliche Palettenförderanlagen. NORD wurde 1965 gegründet und verzeichnet inzwischen einen Gruppenumsatz von ca. 264 Millionen Euro. Der erfolgreiche Aufstieg in die kleine Spitzengruppe der führenden Hersteller auf dem Antriebssektor gründet sich vor allem auf der ausgeprägten Kundenorientierung. Neben dem Hauptsitz in Bargteheide bei Hamburg ist man in über 60 Ländern der Welt vertreten. Mehr als Mitarbeiter der Unternehmensgruppe sorgen mit 35 eigenen Tochterunternehmen für minimale Lieferzeiten und maximale Serviceleistungen in jedem Winkel dieser Erde. Die Produkte von NORD DRIVESYSTEMS kombinieren kompakte Mechanik mit intelligenter Elektronik. Ob hochwertige Getriebe und Getriebemotoren, Frequenzumrichter, Servoregler oder Peripherietechnik - man entwickelt, produziert und vertreibet das komplette Programm mechanischer und elektronischer Antriebskomponenten. ((Ende Kasten)) Seite 4 von 7

5 Kasten 3: Daifuku 1937 gegründet, beschäftigt das Unternehmen heute mehr als Mitarbeiter und realisiert ein jährliches Geschäftsvolumen von circa 1,6 Milliarden Euro. Als einer der international führenden Anbieter von Material-Handling- Systemen beläuft sich der Anteil am Weltmarkt auf circa 20 Prozent; in Japan und Spanien liegt der Marktanteil bei 50 Prozent oder mehr. Neben drei hochmodernen Produktionsstandorten in Japan besitzt die Unternehmensgruppe weitere Fertigungsstandorte in Malaysia und in den USA. Selbstständige Niederlassungen in Großbritannien und Deutschland (Mönchengladbach) sowie Vertragspartner in Spanien, Portugal und Skandinavien sind ebenfalls Teil der Unternehmensgruppe. Weltweit sind derzeit über Regalbediengeräte und mehr als Sorting Transfer Vehicle, kurz STV, im Einsatz. Zu den Referenzkunden gehören unter anderem ICA, Netto, SuperGros, Canon, Samsung, DeLaval, Levi Strauss, Lever Fabergé, Nissin, IBM und Opel. Weitere Informationen zu DAIFUKU Europe Ltd. unter ((Ende Kasten)) Kasten 4: UCS Die U.C.S. Industrieelektronik GmbH, auch einfach UCS genannt, zählt mittlerweile zu den führenden Automatisierungsspezialisten. UCS in Wedel bietet leistungsstarke, hochverfügbare SPS-Systeme für Ablaufsteuerung und Prozessvisualisierung sowie Leitsysteme. Das Unternehmen entwickelt innovative, maßgeschneiderte Lösungen und vernetzt Anlagen über alle gängigen Bus- und Netzwerksysteme. Dabei hat sich das Unternehmen die Flexibilität und Kundennähe eines Mittelständlers bewahrt. UCS unterstützt seine Kunden mit individuellen Systemlösungen für die unterschiedlichsten Anwendungsbereiche, beispielsweise mit automatischen Steuerungssystemen, die leicht zu handhaben sowie sicher und zuverlässig in der Anwendung sind. Das Unternehmen in Wedel rüstet zudem vorhandene Anlagen um und modernisiert sie, ohne den Prozess- und Produktionsablauf zu stören. ((Ende Kasten)) Kasten 5: Leuze electronic Das umfangreiche Sensorik-Produktprogramm von Leuze electronic aus Owen/Teck wird weltweit in der Automobilindustrie, der Förder-/Lagertechnik und der Verpackungstechnik genauso eingesetzt wie in Druckmaschinen oder in der Analysetechnik. Dazu zählen technologisch richtungweisende Identifikations-, Datenübertragungs- und Bildverarbeitungssysteme, die mittlerweile aus den automatischen Abläufen in Industrie und Logistik nicht mehr wegzudenken sind. Optoelektronische Schutzeinrichtungen für Arbeitssicherheit und industrielle Automation runden das Lösungsspektrum ab. ((Ende Kasten)) Kasten 6: Muting In zahlreichen sicherheitsrelevanten Automatisierungsapplikationen mit optoelektronischen Sensoren wird heutzutage die Funktion Muting angewandt. Muting bedeutet die bestimmungsgemäße und zeitlich begrenzte Unterdrückung der Schutzfunktion einer vertikal angebrachten optoelektronischen Schutzeinrichtung, ohne dass ein Abschaltsignal erzeugt wird. Muting wird dabei immer durch mindestens 2 Muting-Sensorsignale eingeleitet, z.b. durch den Einsatz von Funktions-Lichtschranken. Der Vorteil für den Anwender liegt auf der Hand: durch Muting wird eine direkte Verbesserung des Automatisierungs-Prozesses erreicht, indem der Transport z. B. von Paletten in oder aus dem Gefahrenbereich ohne Unterbrechung des Materialflusses und bei Gewährleistung des Personenschutzes schneller erfolgen kann. Dadurch ergibt sich fast zwangsläufig eine Erhöhung der Bearbeitungstaktrate. ((Ende Kasten)) Kasten 7: ASM Mit dem Leuze electronic Sicherheitsmonitor ASM lassen sich sicherheitsgerichtete AS-i Aktoren als Aktorgruppe überwachen und sicher stillsetzen. Besonders wirtschaftlich ist die direkte Kopplung mit einem zweiten AS-i Netz für bereichsübergreifende Not-Halt Applikationen. Alle Leuze electronic Sicherheitsmonitore erfüllen Kategorie 4 und Performance Level PL e gemäß EN ISO sowie SIL 3 gemäß IEC/EN Sowohl der ASM1E-m als auch der ASM2E-m sind mit wählbaren Muting-Funktionen (2-Sensor parallel, 4-Sensor sequentiell) ausgestattet. Damit ermöglichen sie auf AS-i Basis die zeitlich überwachte Überbrückung der Schutzeinrichtung während des Materialtransports ohne Prozessunterbrechung. Mit nur einem AS-i Sicherheitsmonitor sind mehrere Muting-Bereiche realisierbar. Die komplette Muting-Parametrierung erfolgt einfach und schnell über die Konfigurations- und Diagnosesoftware asimon. ((Ende Kasten)) Kasten 8: asimon Der Sicherheitsmonitor verfügt über eine RS232-Diagnoseschnittstelle für die PC-gestützte Konfiguration und Diagnose. Logische Verknüpfungen lassen sich durch die grafische Bedieneroberfläche der Windows basierten Software einfach erstellen. Der Anwender kann Sicherheitssensoren und Befehlsgeräte per Mausklick kombinieren und verschiedenen Freigabekreisen zum Abschalten der gefahrbringenden Bewegung zuordnen. Je nach Gerätevariante stehen bis zu zwei abhängige oder unabhängige Freigabekreise mit konfigurierbarer Schützkontrolle zur Verfügung. Die asimon Bausteinebibliothek enthält sogenannte Funktionsbausteine. Mit den Funktionsbausteinen Muting und Muting-Start kann eine Muting-Applikation sehr einfach per Drag & Drop konfiguriert werden. Auch Änderungen der Muting-Parameter können schnell erfolgen. Mit dem Funktionsbaustein Muting werden verschiedene Applikations- Modi ausgewählt bzw. parametriert. Mit dem Baustein Muting-Start wird der Freifahrmodus des Transportguts aus dem Muting-Bereich realisiert: Falls z. B. eine Palette aufgrund einer Unterbrechung der Anlagen- Versorgungsspannung im Muting-Bereich festsitzt, kann per Befehl durch eine sogenannte Muting-Restart-Taste die Palette kontrolliert aus dem Bereich herausbefördert werden. Für diese Funktion kann sowohl ein Funktionstaster durch die Konfiguration eines Standard AS-i Slaves oder ein sicherheitsgerichteter Schlüsselschalter ausgewählt werden. Der Baustein wird dabei direkt an den Muting-Baustein angedockt. ((Ende Kasten)) Seite 5 von 7

6 Bildauswahl Christian Fornée von UCS ist begeistert von der AS-i Lösung Übergabestationen im Überblick mit STV und LHM Sicherheits-Sensoren mit integrierter AS-i Schnittstelle Übergabe von Gitterboxen Seite 6 von 7

7 Übergabe von Euro-Paletten AS-i Sicherheitsmonitor steuert das Muting Einfache Muting-Konfiguration mit asimon Software Presseanfragen Leuze electronic GmbH + Co. KG Matthias May, Tel matthias.may@leuze.de, Seite 7 von 7