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Der gemeinsame Nenner ist Safety

Text: Mathis Bayerdörfer, A&D Fotos: ABB
Der Markt fordert heute integrierte Sicherheitskonzepte. Der zeitgemäßen Fabrikautomatisierung folgend, müssen die verschiedenen Safety-Disziplinen aber an vielen Stellen eng zusammenarbeiten. Gut, wenn man alle Bauteile der Sicherheitstechnik aus einer Hand anbieten kann.

ABB hat seit mehr als 30 Jahren programmierbare Sicherheitssysteme im Programm. Mit der Übernahme des schwedischen Sicherheitsanbieters Jokab Safety im Jahr 2010 wurde eine letzte Lücke geschlossen. Seitdem präsentiert sich das Unternehmen mit einem vollständigen Produktportfolio im Bereich Maschinen- und Personensicherheit - von einzelnen Niederspannungskomponenten bis zu Komplettlösungen für Hochgeschwindigkeitsapplikationen.

Modulare Steuerungstechnik

Schon seit der ersten Installation einer Sicherheitslösung für die Prozessindustrie im Jahr 1979 gilt ABB als Experte für diese Branche. Aber auch in der diskreten Fertigung ist das Unternehmen mit seinem heutigen Safety-Programm gut aufgestellt. Ein hoher Sicherheitslevel ist in diesem Bereich kein leichtes Unterfangen, denn Anlagen und Maschinen werden immer komplexer und der Automatisierungsgrad steigt. Deshalb wurde Sicherheit in der Vergangenheit meist durch separate Systeme gewährleistet. Heute zeichnet sich eine verstärkte Integration von Sicherheit, Steuerung und Überwachung ab. Sie erleichtert nicht nur den Aufbau von Sicherheitssystemen, sondern vereinfacht auch das Engineering. Diesem Trend folgend, sind Standard und Safety auch im modularen Steuerungssystem von ABB kombinierbar. Zentrales Element ist dabei die neue AC500-S als hochfunktionale Sicherheits-SPS. Sie erfüllt Safety-Anforderungen der Kategorie SIL 3 / PLe und verknüpft komplexe Sicherheits- und Betriebsfunktionen problemlos miteinander oder überwacht mehrere Antriebe zentral. Der Maschinenbauer kann innerhalb dieses Systems Standard- und Sicherheits-Module durch einfaches Anklicken kombinieren. Seine Steuerung ergänzt er auf diese Weise einfach um die benötigte Sicherheitsfunktionalität. Via Realtime-Ethernet werden die Safety-Signale auch dezentral erfasst und redundant verarbeitet. Auch die Programmierung erfolgt in ein und der selben Umgebung. Dabei stehen dem Anwender umfangreiche Bibliotheken wie PLCopen Safety zur Verfügung. Sehr komplexe Aufgaben kann er zudem in der sehr flexiblen IEC-Sprache Structured Text realisieren. Dem Integrationsgedanken entsprechend, erfolgt auch die sichere Kommunikation schnell und direkt via Profisafe über Profinet.

Sicherheit im Antrieb integriert

Nicht nur auf der SPS-Seite, auch in der Antriebstechnik fordert der Markt integrierte Sicherheit. Für Elektromotoren als potenzielle Gefahrenquelle werden heute hohe Anforderungen gestellt. Im Zuge der neuen Maschinenrichtlinie modernisieren viele Maschinenbauer ihr Sicherheitskonzept. Dabei bietet es sich an, die klassische Sicherheitsverdrahtung, Relais oder Schütze durch im Umrichter integrierte Safety-Funktionen zu ersetzen. Dann kann über den Antrieb zum Beispiel sichergestellt werden, dass ein Motor nicht über die definierte Drehzahl hinausläuft: In diesem Fall müssen Maschinen für Wartungs- oder Reinigungsarbeiten nicht mehr komplett abgeschaltet werden, sondern können trotz angelegter Spannung sicher stillgelegt werden. Die Maschine lässt sich somit schnell wieder starten. Für diese Art von Anwendungen hat ABB im vergangenen Jahr unter der Bezeichnung ACS880 eine neue Generation seiner Antriebe eingeläutet. Bei dieser Baureihe ist die Funktion Safe Torque Off bereits standardmäßig integriert, andere Sicherheitsfunktionen werden je nach Applikation über ein optionales Steckmodul realisiert. Dazu gehören Safe Stop 1, Safe Limited Speed, Safe Brake Control, Safe Maximum Speed und Safe Stop Emergency. Die Funktionen genügen den Anforderungen der Kategorie SIL 2 / PLd, die Safe-Torque-Off-Funktion erfüllt sogar SIL 3 / PLe.Eine weitere Besonderheit liegt darin, dass die neuen Umrichter nicht auf eine Geberrückführung am Motor angewiesen sind. Das spart einerseits Verkabelungsaufwand und Kosten, andererseits wird eine potenzielle Schwachstelle im Antriebsverbund ausgeschlossen. Technische Voraussetzung dafür ist das Direct-Torque-Control-Konzept DTC, das mit einem Zeitzyklus von 25 Mikrosekunden gut dafür geeignet ist.

Das komplette Spektrum der Safety

Sichere Steuerungs- und Antriebstechnik sind aber nicht alles. Obwohl viele Anlagen und Bereiche hochautomatisiert sind, bleiben menschliche Fehler die Hauptursache bei Unfällen. Deswegen muss in Industriezweigen, in denen Menschen in unmittelbarer Nähe zu Maschinen arbeiten, funktionale Safety-Technik die Arbeitssicherheit und einen fortlaufenden Betrieb gewährleisten. Fest in die Arbeitsabläufe integriert, sind weitere Sicherheitsprodukte in der Peripherie ein wichtiger Teil des Prozesses.So müssen zum Beispiel Sicherheitsschalter verhindern, dass eine Maschine weiterläuft, sobald die Tür einer Schutzumhausung geöffnet wird. Zweihandsteuerungen stellen sicher, dass der Bediener nicht versehentlich in die Presse greift. Um sein Angebot in dieser Hinsicht zu vervollständigen, hat ABB vor zwei Jahren den schwedischen Safety-Anbieter Jokab Safety übernommen und im Konzernverbund integriert. Das neu hinzugekommende Safety-Portfolio umfasst Notausschalter, Sensoren, Lichtschranken und Laserscanner, aber auch Handsteuerungen, Umhausungen, Trittmatten sowie einfach Sicherheitssteuerungen, die Safety-Daten autark auswerten und an die übergeordnete Steuerungsebene weiterleiten.

Sichere Interaktion von Mensch und Maschine

Mit seinem Portfolio sieht sich ABB gut für die Zukunft gerüstet, zumal sich der Markt für Sicherheitstechnik bis zum Jahr 2015 vermutlich verdoppeln wird. Zudem hat sich in den vergangenen Jahren die Robotersicherheitstechnik rasant weiterentwickelt. Mit Sicherheitssteuerungen lassen sich moderne Industrieroboter ohne trennende Schutzeinrichtungen betreiben und erlauben erste Möglichkeiten der Mensch-Roboter-Kollaboration. Die wirtschaftlich sinnvollen Einsatzmöglichkeiten zur skalierbaren Automatisierung von beispielsweise Montageanwendungen sind jedoch aufgrund der dafür erforderlichen, meist permanenten Interaktion mit Menschen heute sehr begrenzt. In verschiedenen Forschungsprojekten arbeitet ABB derzeit an alternativen Sicherheitsansätzen gearbeitet, die harmlose Zusammenstöße zwischen Mensch und Roboter durchaus erlauben. Dabei rückt neben der sicheren Überwachung des Manipulators und seiner Umgebung vor allen die Analyse des biomechanischen Gefährdungspotentials eines Roboters sowie dessen Design und Bewegungsverhalten in den Vordergrund.

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