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Zwei Funktionen in einem Modul

Text: Oliver Merget, Turck
Bei der Wahl seiner I/O-Module musste der Maschinenbauer bislang entscheiden: Safety oder Standard? In der Regel waren sogar beide Komponenten nötig, mit entsprechend hohen Kosten. Ein hybrider I/O-Block nach IP67 macht günstigere Sicherheitsinstallationen direkt auf der Maschine möglich.

Sicherheit wird in der Automation großgeschrieben. In Europa regelt die Maschinenrichtlinie, wie die Gefährdung von Personen durch industrielle Technik zu minimieren ist. Andere große Wirtschaftsräume haben ähnliche Normen erlassen, die Vorgaben zur Safety machen. In der Praxis haben sich die Komponenten für sichere und nicht-sichere Signale bislang getrennt entwickelt, obwohl fast immer beide Varianten benötigt werden. So gibt es auf der einen Seite Safety-I/O-Module, auf der anderen Standard-Module für diverse Ethernet- und Feldbusprotokolle. Der Maschinenbauer musste dementsprechend jeweils die erforderlichen I/O-Blöcke kombinieren, nur um die benötigten Funktionen zu erhalten, auch wenn er dadurch viel mehr Kanäle installierte als tatsächlich benötigt wurden.

Hybrides I/O-Modul

Turck schließt diese Lücke jetzt mit dem hybriden I/O-Modul TBPN-L1-FDIO1. Es vereint vier sichere Profisafe-Kanäle mit vier Profinet-I/Os. Zwei Kanäle dienen als klassische sicherheitsgerichtete Eingänge für Profisafe, an denen zweikanalige mechanische Sicherheitskomponenten wie Sicherheitsschalter oder elektronische Sicherheitssensoren mit OSSD-Signalen angeschlossen werden können. Zusätzlich stehen zwei sichere universelle digitale Kanäle als sicherheitsrelevante Ein- oder Ausgänge zur Verfügung.

Auf der Standardseite bietet das TBPN-L1-FDIO1 vier universelle Ein- oder Ausgänge. Zwei von ihnen können alternativ auch als IO-Link-Master definiert werden, was die Einsatzmöglichkeiten der Module potenziert. Durch den Einsatz von Turck-I/O-Hubs an den beiden IO-Link-Mastern reduzieren Anwender den Verkabelungsaufwand für zusätzliche Standardsignale auf ein Minimum. Über zwei I/O-Hubs können bis zu 32 digitale Signale angebunden werden. Das vereinfacht die Projektierung von Maschinen und reduziert die Anzahl von nicht genutzten Kanälen auf ein Minimum.

Für Christian Wolf, Geschäftsführer von Hans Turck, ist IO-Link die Technik der Zukunft: „Wir machen ja im Prinzip kein Feldprodukt mehr ohne IO-Link. Nach unserer Überzeugung bietet diese Technik enorme Vorteile auf dem Weg zu Industrie 4.0 und wird über kurz oder lang überall zum Einsatz kommen. Auch wenn der Kunde diese Funktion heute noch nicht nutzt, ist er damit zukunftssicher aufgestellt.“ Zudem seien die Kosten für die Integration in Sensoren und Feldgeräte vernachlässigbar gering. Im Fall des hybriden I/O-Blocks lasse sich über IO-Link sicherstellen, dass die Zahl der benötigten Ein- und Ausgänge, sicher und nicht-sicher, passgenau erreicht wird.

Abseits des Schaltschranks

Eine weitere Besonderheit: Das Modul entspricht den Schutzklassen IP65, IP67 und IP69K und muss daher nicht im Schaltschrank montiert werden, sondern kann zur dezentralen Installation direkt auf der Maschine genutzt werden. Laut Turck gibt es diese Kombination – Safety und Non-Safety, Unterstützung für IO-Link, Profinet sowie das Sicherheitsprotokoll Profisafe und der Schutzart IP67 – bislang noch nicht auf dem Markt. Die meisten Komponenten seien lediglich in IP20 erhältlich.

Insbesondere in der Automobilindustrie ist die Nachfrage nach entsprechenden Geräten hoch. Deshalb wurde im ersten Schritt das Modul für M12-Stecker fertiggestellt. Wie Oliver Merget, Geschäftsbereichsleiter Automation Systems, im Gespräch mit A&D ankündigt, soll auch eine Variante für M8-Steckverbinder folgen. „Die wird im Maschinenbau verlangt – bei Verpackungsmaschinen, Werkzeugmaschinen, Pressen oder Drehmaschinen. Eben überall, wo Safety-Komponenten wie Lichtgitter und Notaus-Schalter zum Einsatz kommen.“

Drei der vier universellen Kanäle können als abschaltbare Standard-Ausgänge mit bis zu 2 A verwendet werden. Dabei koppelt das Modul intern die Versorgungsspannung sicher ab, ebenso die der beiden IO-Link-Master. Dadurch wird das sicherheitsgerichtete Abschalten von Hilfsantrieben, Ventilinseln oder anderen Aktuatoren möglich. Die maximal zwei sicheren Ausgänge können per Konfigurations-Software als zweikanalige unipolare (P-schaltend) oder bipolare (P/N-schaltend) Ausgänge konfiguriert werden. Sie können beispielsweise mechanische Kontakte von Sicherheitsschützen, aber auch elektronische Sicherheitssignale für Antriebssysteme ansteuern und sicher abschalten.

Die Konfigurations-Software, die Turck zusammen mit dem Hybrid-Modul eingeführt hat, dient nicht nur der Programmierung des I/O-Blocks, sondern kann die Konfiguration auch auf einem speziellen Speicherstick sichern. Sollte ein Gerät ausfallen und ersetzt werden müssen, ist die Konfiguration mit Hilfe des Speichersticks in kurzer Zeit wieder hergestellt.

Entwicklung geht weiter

Das Hybrid-Modul wird erstmals zur SPS IPC Drives präsentiert und soll dann auch kurzfristig erhältlich sein. „Die Hardware ist fertig, derzeit laufen noch die letzten Zertifizierungen“, so Merget. Doch dann geht es weiter. Neben den unterschiedlichen Formfaktoren für verschiedene Steckverbindergrößen sollen Varianten für den US-Markt folgen.

Zudem sind weitere Safety-Komponenten in Vorbereitung, um den Kunden ein umfassendes Lösungskonzept präsentieren zu können. Dazu gibt es entsprechende Dienstleistungen, kündigt Merget an: „Kleinere Maschinenbauer, die von proprietären Sicherheitslösungen auf busgesteuerte Lösungen umsteigen wollen, unterstützen wir gerne, zum Beispiel mit Consulting oder der Berechnung der Auslegung von Sicherheitskreisen.“

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