Sicher und klug integriert

Um die Dynamik im automatischen Kleinteile-lager möglichst gefahrlos zu betreiben, bedarf es eines ebenso qualitativen wie durchgängigen Sicherheitskonzepts (Bild: Klug)

Damit die Servo Drives 9400 die Funktion Safe Torque Off integriert zur Verfügung stellen können, muss lediglich das Sicherheitsmodul SM100 – für weitere Funktionen Modul SM301 – in einen für die Sicherheitstechnik reservierten Slot des Grundgeräts gesteckt werden (Bild: Lenze)

Drei Spezialisten im Gespräch (v.l.): Michael Weiherer, Leiter der Automatisierungstechnik bei Klug, Lenze-Vertriebsingenieur Axel Köller sowie Ambros Kienberger, Leiter Abteilung Generalunternehmen Abwicklung bei Kug (Bild: Lenze)

Immer schneller, immer produktiver, immer stärker – so lässt sich der Trend in der Handlingstechnik und im allgemeinen Materialfluss zusammenfassen. Umso wichtiger ist, dass dabei das Thema Sicherheit nicht ins Hintertreffen gerät, wofür nicht zuletzt die neue europäische Maschinenrichtlinie sorgt. Die Firma Klug integrierte Systeme hat dementsprechend eine Mechatroniklösung konzipiert, die bei gleichem Komfort und vergleichbaren Kosten normkonform die Sicherheit für Mensch und Maschine gewährleistet. Eine zentrale Rolle spielen darin Servoantriebe von Lenze.

Einblicke ins Logistikzentrum: Mit bis zu 6 m/s sind die Regalbediengeräte in den Gassen automatischer Kleinteilelager (AKL) unterwegs. „Um diese Dynamik möglichst gefahrlos zu betreiben, bedarf es eines ebenso qualitativen wie durchgängigen Sicherheitskonzepts", erläutert Ambros Kienberger, zuständig für die reibungslose Abwicklung der Logistikprojekte, bei denen Klug als Generalunternehmer auftritt. Innerhalb des Steuerungsaufbaus sind die Servo Drives 9400 von Lenze ein wichtiger Grundbaustein. Ihre Einbindung erfolgt per Profibus mit Profisafe-Protokoll. Das System ist so konzipiert, dass sich ohne großen Anpassungsaufwand auch zukünftige Ethernet-Standards integrieren lassen.

Der Erfolg liegt in der Mechatronik

Das Beispiel Klug belegt, dass sich rundum gelungene Sicherheitslösungen am besten mit mechatronischen Systemen erzielen lassen. „Die Struktur ist maßgeblich", unterstreicht Michael Weiherer, Leiter der Automatisierungstechnik bei Klug. Folglich dreht sich alles um das perfekte Zusammenspiel von Software, Elektronik, Antriebsregler, Elektromechanik mit dem Motor einschließlich des Rückführsystems.

Darüber stehen generelle Ziele. Drei maßgebliche haben die intensive Projektzusammenarbeit mit Lenze bestimmt: höheres Sicherheitsniveau zum Schutz von Menschen und Maschinen entsprechend der EU-Norm, gleicher Komfort und vergleichbare Kosten. Die vom TÜV Süd schließlich abgenommene Lösung ist ihrerseits dreischichtig aufgebaut: Antrieb, Steuerungshardware und Software. „Wir verfügen jetzt dank rechtzeitiger intensiver Vorbereitungen über einen kompletten Sicherheitsstandard, der erprobt ist und sich vor allem auch Branchen übergreifend einsetzen lässt", zeigt sich Ambros Kienberger zufrieden. „Nehmen wir die Automatisierung als Maßstab, dann holt die Sicherheitstechnik mit der Maschinenrichtlinie im Grunde genommen technologisch und konzeptionell auf", ist Michael Weiherer überzeugt. Weil Anlagen oder Maschinenmodule immer häufiger bis an die physikalischen Leistungsgrenzen herangefahren werden, seien ‚Worst- Case-Betrachtungen' unvermeidlich.

Bewegungen sicher einschränken

Allgemein betrachtet, ist es das vornehmliche Ziel aller Sicherheitsfunktionen, die Bewegungen des Antriebs auf Anforderung oder im Fehlerfall sicher einzuschränken. Zu den wichtigsten zählen daher die Stoppfunktionen. Entsprechend der Gefahrensituation erfolgt hierbei ein Stillsetzen des Antriebs – beispielsweise in Form des ‚Sicher abgeschalteten Moments' (Safe Torque Off, STO), bei dem die Energieversorgung des Motors sicher unterbrochen wird. Die Servo Drives 9400 stellen diese Funktion mit dem Sicherheitsmodul SM100 unmittelbar im Antriebsregler zur Verfügung. Das gelbe Modul wird dafür in einen für die Sicherheitstechnik reservierten Slot des Grundgeräts gesteckt, anschließend die extern verwendete Sensorik direkt am Sicherheitsmodul angeschlossen. Sind weitergehende Sicherheitsfunktionen erforderlich, kommt das funktional höher skalierte Modul SM301 zum Einsatz. Mit diesem lassen sich beispielsweise Drehzahlen und Positionen der Fahr- und Hubantriebe von Regalbediengeräten sicher erfassen und überwachen.

Die Integration der funktionalen Sicherheit in die Antriebsregler bietet im Vergleich zu konventionellen Lösungen viele Vorteile. Die ‚Drive-based Safety' macht die Realisierung der Sicherheitstechnik übersichtlicher und vereinfacht dabei gleichzeitig die Systemstruktur. Unter Kostenaspekten wirken sich die Einsparung externer Komponenten – z.B. Sicherheitsschaltgerät, Drehzahlwächter und Schütze – sowie der Verzicht auf ein zweites Gebersystem bei ‚Sicher begrenzter Geschwindigkeit' positiv aus. Funktional betrachtet, führt das schnellere Abschalten auf Anforderung und im Fehlerfall zu einem Plus an Sicherheit, da keine kontaktbehafteten Trennstellen erforderlich sind. Da alle Statusinformationen der Sicherheitstechnik auch im Grundgerät, dem Servo-Umrichter, zur Verfügung stehen – und somit auch der überlagerten SPS – verbessern sich die Diagnosemöglichkeiten.

Wettbewerbsvorteile

Das Beispiel Klug zeigt, wie sich mit innovativen Lösungen gerade vor dem Hintergrund der neuen Maschinenrichtlinie Wettbewerbsvorteile generieren lassen. Wer sich frühzeitig auf die neue Richtlinie einstellt, kann seine Anlagen in Europa leichter vermarkten. Damit es bei Inbetriebnahmen nicht zu bösen Überraschungen kommt, ist bereits in der Planungsphase gute Vorbereitung und eine partnerschaftliche Zusammenarbeit mit den Antriebstechnikspezialisten gefragt. Lenze arbeitet deshalb innerhalb der Verbände VDMA und ZVEI aktiv mit bei der Umsetzung und Interpretation der Richtlinie. „Besonders an der Diskussion über die Einordnung von Getrieben in die Anwendungsbereiche ‚ Komponenten/Baugruppen' oder ‚unvollständige Maschinen' beteiligen wir uns und können so sicherstellen, dass wir auf dem neuesten Stand sind", verdeutlicht Martin Grosser, Produktmanager für Sicherheitstechnik bei Lenze.

Axel Köller, Lenze Vertrieb Martinsried, Lenze SE in Aerzen ( www.lenze.de )