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Bild: Kleinsteuerung PNOZmulti - Pilz GmbH & Co. KG

| von Dörte Neitzel
Welche Sicherheitsanforderungen gemäß EN ISO 13849-1 und EN IEC 62061 im Hinblick auf die Bedienung und Funktion von Maschinen erfüllt sein müssen, stellt die Risikobeurteilung dar. In der Praxis entscheiden die Anzahl der Sicherheitsfunktionen, die notwendigen Schnittstellen, Peripheriemodule sowie die Zahl erforderlicher Ein- und Ausgänge über die Wahl des Steuerungssystems. In aller Regel verlangen Einzelmaschinen weniger Sicherheitsfunktionen als verkettete Anlagen und benötigen meist keine übergeordnete Sicherheitsbereichsabschaltung.

Überwiegend sind es Sicherheitsfunk­tionen wie Not-Halt, Schutztüren, -hauben oder Lichtschranken, die sicher überwacht werden müssen. Gleich aber, wie die Anforderungen aussehen mögen: Wenn Steuerungssysteme sich den geforderten technischen Gegebenheiten anpassen lassen, bringt dies Vorteile. Je nach Anwendung kann so auch das jeweilige Basisgerät bedarfsabhängig um einzelne Module ergänzt werden.

Die konfigurierbaren sicheren Kleinsteuerungen machen grundsätzlich für Maschinen mit Sicherheitsfunktionen Sinn. Bei der neuesten Generation PNOZmulti 2 von Pilz beispielsweise können Anwender aus gleich zwei Basisgeräten wählen. Das Basisgerät PNOZ m B0 – das universelle – verfügt über 12 sichere Eingänge und zusätzlich 8 frei konfigurierbaren Ein-/Ausgänge, 4 sichere Halbleiterausgänge und 4 konfigurierbare Ausgänge. Auf der rechten Seite lassen sich bis zu 6 Erweiterungsmodule anreihen, sodass eine Vielzahl an Applikationen mit nur einem Gerät umsetzbar ist. Das Basisgerät PNOZ m B1 dagegen erlaubt eine feinere Granularität des Aufbaus, da die Anzahl der Ein- und Ausgangsmodule bzw. Mo­tion-Monitoring-Module applikationsbezogen gewählt werden kann. Auch größere Projekte sind deshalb mit diesem flexibel umsetzbar beziehungsweise es lassen sich mehrere Projekte parallel verwalten.

Bild: Kleinsteuerung PNOZmulti – Pilz GmbH & Co. KG

Allrounder für Sicherheit

Oft steht die Sicherheit im Fokus, wenn automatisiert wird. Möchten Anwender jedoch eine Steuerung, die über Sicherheitsfunktionen hinaus auch nicht sichere Funktionen abdeckt, sind konfigurierbare Steuerungssysteme, die die Sicherheit von vorneherein berücksichtigen und zusätzlich auch nicht sichere Aufgaben erledigen können, die bessere Wahl. Es stehen gleichermaßen Module für die Überwachung von Sicherheits- und Automationsfunktionen zur Verfügung. So lassen sich entweder die Ein- und Ausgänge frei konfigurieren oder aber das entsprechende Modul für Sicherheits- oder Automatisierungsfunktionen wählen, um die gewünschte Funktion umzusetzen.

Flexibilität und die damit verbundenen Kosten sollten Anwender im Blick haben, soll die Anlage unkompliziert angepasst werden können. Die konfigurierbaren Systeme sind daher modular und flexibel aufgebaut: Der Anwender erwirbt und bezahlt nur jene Ein-/Ausgangsmodule mit den zugehörigen zertifizierten Software-Bausteinen, die er für seine Applikation braucht. Auf der sicheren Seite ist er damit allemal: Ändern sich die Anforderungen oder wird die Maschine erweitert, ist das Basisgerät mit zusätzlichen Modulen und gegebenenfalls softwareseitigen Anpassungen rasch auf dem Stand der Dinge. Das schließt zum Beispiel auch Maschinen mit komplexen Antriebsapplikationen ein: Spezielle Motion-Monitoring-Module überwachen angetriebene Achsen auf Sicherheitsfunktionen nach EN 61800-5-2.

Software, die alle Fehler ausräumt

Konfigurierbare sichere Kleinsteuerungen sollten über eine Software verfügen, die von der Planung bis zur Umsetzung gut unterstützt: Bei PNOZmulti ist dies über das Softwaretool PNOZmulti Configurator gewährleistet: Es kann projektieren, konfigurieren, dokumentieren, diagnostizieren sowie visualisieren und in Betrieb genommen werden. Bereits vorkonfigurierte Funktionen stehen zur Verfügung, die ein schnelles Umsetzen der Anforderungen ermöglichen. Die intuitive grafische Zuordnung sicherer Funktionsbausteine macht Parametrierung und Inbetriebnahme dabei fehlersicher. Im Vergleich zur herkömmlichen Handverdrahtung sparen Maschinenhersteller durch das ‚Verdrahten mit der Maus‘ Zeit und Kosten. Weiterer Vorteil: Selbst größere Projekte können damit immer noch flexibel umgesetzt, mehrere Projekte parallel verwaltet werden.

Darüber hinaus sollten Steuerungssysteme eine handhabbare und flexible Diagnose bieten, die den Fehlerfall klar anzeigt: Bei PNOZmulti kann diese über ein integriertes Display, die Pilz-Diagnoselösung PVIS auf OPC/OPC UA-Basis oder über die webbasierte Visualisierungssoftware PASvisu genutzt werden. Fehler werden eindeutig angezeigt, sodass eine klare Diagnose und eine eindeutige Verortung von Störungen die Voraussetzungen schafft für schlussendlich kurze Stillstandszeiten der Maschine.

Globaler Sicherheits-Standard

Die Zertifikation nach weltweiten Standards erweist sich als globaler Vorteil, insbesondere, wenn Serienmaschinen mit hohem Exportanteil im Zielland auf unterschiedliche Maschinensteuerungen mit Blick auf die Trennung von Sicherheit und Automation treffen. Nach wie vor setzen zahlreiche Maschinenhersteller auf solche getrennten Steuerungskonzepte. Da die konfigurierbaren sicheren Kleinsteuerungen aber alle gängigen Feldbus- und Ethernet-Systeme unterstützt, ist die Anpassung an länderspezifische Vorgaben keine Herausforderung. Wo und wann auch immer das konfigurierbare Steuerungssystem an ein ‚fremdes‘ Feldbussystem angeschlossen werden muss: auf die Konfiguration hat dies keinen Einfluss. So ist das Steuerungssystem de facto in jedem Maschinentyp beziehungsweise in jeder Branche einsetzbar.

Konfigurierbare sichere Kleinsteuerungen schließen die Lücke zwischen den herkömmlichen Sicherheitsrelais und großen, programmierbaren Steuerungssystemen. Sie haben zeitaufwendiges Verdrahten durch intuitives Konfigurieren ersetzt, dazu kommen eine komfortable Diagnose und eine Visualisierung für eine hohe Anlagenverfügbarkeit. So können kurze Stillstandszeiten schlussendlich für ein Maximum an Produktionseffizienz sorgen. Auch deshalb sind Lösungen mit den konfigurierbaren sicheren Kleinsteuerungen  zigtausendfach im Einsatz.

Autoren: Andreas Volland (Pilz GmbH & Co. KG) und Kathrin Irmer

Bilder: Pilz GmbH & Co. KG


Checkliste für den Einkauf konfigurierbarer Kleinsteuerungen

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Welche Sicherheitsanforderungen (Anzahl Funktionen, Schnittstellen, Anzahl Ein-/Ausgänge) soll die Kleinsteuerung erfüllen?

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Sollen neben sicheren auch nicht sichere Funktionen bedient werden?

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Steht eine Software zur Verfügung, die schon ab der Planung unterstützt?

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Kann die sichere Kleinsteuerung an weltweit unterschiedliche Standards (z. B. Protokolle) angepasst werden?

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Welche weiteren Dienstleistungen bietet der Hersteller?


Drei Fragen an Bernhard Dettling, Homag GmbH

Für welche Maschinen kauft Homag Kleinsteuerungen ein?

Wir setzen konfigurierbare Kleinsteuerungen in den Kantenlaseranlagen unserer Kantenanleimmaschinen, zum Beispiel unserer neuen KAL 370 profiLine, ein. Je nach Anforderung ist diese bis zu 10 Meter lange Durchlaufmaschine sowohl mit einer Verleim- als auch mit einer Laserstation ausgestattet und das Zuführmagazin kann bis zu 24 unterschiedliche Kantenbänder aufnehmen.

Nach welchen Kriterien wählen Sie Ihre Kleinsteuerung aus?

Bei unseren Laser-Kantenleimmaschinen geht die größte Gefahr vom Laserlicht aus. Daher leitet uns einerseits der Sicherheitsgedanke: Die sicheren Kleinsteuerungen müssen die Vorgaben der Maschinenrichtlinie bis zur höchsten Sicherheitsstufe erfüllen. Andererseits muss die Sicherheitssteuerung modular erweiterbar sein, um sich flexibel an veränderte Produktionsanforderungen anpassen zu lassen.

Warum haben Sie sich für das konfigurierbare Steuerungssystem PNOZmulti  entschieden?

Mit der intuitiv bedienbaren Software PNOZmulti Configurator konnten wir Projekte schneller und kostengünstiger umsetzen. Uns war eine einfache und klare Diagnose wichtig, das muss über das Softwaretool und die Visualisierung gewährleistet sein, um Stillstandszeiten kurz zu halten.


Einkaufsführer in Zusammenarbeit mit Pilz GmbH & Co. KG

Pilz schafft mit seinen Lösungen Sicherheit für Mensch, Maschine und Umwelt. Neben dem Stammhaus in Ostfildern ist das Automatisierungsunternehmen mit über 2 200 Mitarbeitern in 40 Tochtergesellschaften und Niederlassungen auf allen Kontinenten vertreten. Zu den Produkten zählen Sensorik, elektronische Überwachungsgeräte, Sicherheitsschaltgeräte, konfigurierbare und programmierbare Steuerungssysteme, Automatisierungslösungen mit Motion Control, Systeme für die industrielle Kommunikation sowie Visualisierungslösungen und Bedienterminals.