Optimierung der Produktionssicherheit durch intelligente Automatisierung und robuste Kommunikationsschnittstellen

Richard Dumas, ABB Food and Beverage, Beynost, Frankreich

© ABB Stotz

Bei unsachgemäßem Management kann eine Produktionsanlage für Lebensmittel und Getränke aufgrund vorhandener Maschinen, Chemikalien, Staub usw. eine Gefahr für die Gesundheit und die Sicherheit darstellen. Hierfür bietet ABB eine Reihe von Lösungen, die die Maschinenautomation und Sicherheit in Anlagen verschiedener Komplexität – von sehr einfach bis hin zu sehr komplex – gewährleisten:

◾ Kleine Maschinen und einfache Sicherheitsanwendungen

◾ Von der Steuerungsplattform unabhängige Standalone-Sicherheit

◾ Komplette Produktionslinien mit fabrikweiter integrierter Automatisierung und Sicherheit

Effiziente Sicherheitslösungen für einfache bis komplexe Anlagen: ABB Sentry, Pluto und B&R X20 im Überblick

Für die einfachsten Sicherheitssysteme mit nur wenigen E/As und begrenzten Anforderungen sind standardmäßige Sicherheitsrelais ausreichend. In diesen Fällen haben sich die Relais der Sentry-Reihe von ABB vielfach bewährt. Die Relais zeichnen sich durch ihr wirtschaftliches, einfaches Design aus und können sofort eingesetzt werden, da sie einfach einzurichten sind und keine Programmierung erfordern.

Wird eine größere Anzahl von Sicherheitssensoren und E/As benötigt oder sind erweiterte Funktionen – insbesondere im Hinblick auf die Kommunikation mit der SPS – erforderlich, sind programmierbare Sicherheitssteuerungen eine gute Wahl. Ein Beispiel hierfür sind die Steuerungen der ABB Pluto-Reihe, die direkt an die gängigsten Sicherheitseinrichtungen angeschlossen werden können. Pluto ist eine leistungsstarke Sicherheitssteuerung, die einfach zu verwenden ist und mit einer kostenlosen Programmiersoftware geliefert wird.

Bei komplexen Anlagen kommen SPS-Systeme mit integrierter Sicherheit zum Einsatz. Diese sind vielseitig und bieten die gleiche Anzahl von Sicherheitsfunktionen wie Sicherheitssteuerungen. Da sowohl die Maschinensteuerung als auch die Sicherheitsfunktionen in derselben SPS ausgeführt werden, erleichtert dies die zuverlässige Kommunikation zwischen diesen Funktionen, und die gesamte Konfiguration kann in einer einheitlichen Programmierumgebung durchgeführt werden. Darüber hinaus unterstützen die fortschrittlichen Diagnosefunktionen dieser SPS die tägliche Arbeit von Ingenieuren und Endanwendern.

Das B&R X20-System ist ein äußerst leistungsstarkes und kompaktes Beispiel für eine bewährte SPS mit integrierter Sicherheit, die mit den Sicherheitssensoren von ABB kompatibel ist.

Robuste Kommunikationslösungen für die Sicherheit in Lebensmittel und Getränkeanlagen: OSSD und DYNlink im Vergleich

In der zum Teil rauen Umgebung einer Lebensmittel- und Getränkeanlage ist eine robuste Kommunikation unerlässlich, wenn es darum geht, die Sicherheit von Personen und Daten zu gewährleisten. Gehen Compliance-Daten verloren, die zur Erfüllung gesetzlicher Vorschriften erforderlich sind, ist möglicherweise die Rückverfolgbarkeit nicht mehr gegeben, und Zertifizierungen sind in Gefahr. ABB bietet zwei Kommunikationsschnittstellen für den zuverlässigen Anschluss von Sicherheitssensoren an Sicherheitssteuerungen: OSSD und DYNlink.

OSSD ist ein überwachtes Ausgangssignal, das verbreitet für verschiedene Arten von Sensoren eingesetzt wird. Es ermöglicht den Anschluss mehrerer Sensoren in Reihe, wobei das höchste Sicherheitsniveau gewährleistet bleibt. Die meisten auf dem Markt erhältlichen Sicherheitssteuerungen können an OSSD-Sensoren angeschlossen werden und diese überwachen.

DYNlink ist ein ABB-spezifisches Kommunikationsprotokoll. Mit der Sensorkommunikations- und Verkabelungslösung lässt sich ebenfalls das höchste Sicherheitsniveau mit einem Minimum an Kabeln und Steuerungseingängen erreichen. DYNlink ist kompatibel mit den Steuerungen Pluto und Vital von ABB sowie mit der X20 von B&R.

Im Vergleich zu OSSD benötigt DYNlink dank Reihenschaltung nur die Hälfte der Eingänge, um das höchste Sicherheitsniveau zu erreichen. Darüber hinaus ermöglicht Kommunikationsprotokoll Zusatzfunktionen wie StatusBus, mit denen Statusinformationen von jedem Sensor ohne zusätzlichen Verdrahtungsaufwand erfasst werden können. So benötigt Status-Bus nur eine der vorhandenen Adern eines 5-adrigen M12-Kabels, um den Status aller in Reihe angeschlossenen Geräte zu erfassen - eine kostengünstige Möglichkeit, um den Zustand von Türen, Not-Aus-Schaltern usw. zu überwachen.

Digitalisierung von Motorsteuerungen mit ABB Novolink

Motorstarter sind in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie zwar allgegenwärtig, doch häufig sind diese wichtigen Bestandteile von Produktionslinien nicht „intelligent“. Hier bieten die ABB Novolink-Module Abhilfe. Sie ermöglichen die Digitalisierung von Motorstartern, liefern Einblicke in die angeschlossenen Lasten und helfen dabei, eine sichere Arbeitsumgebung zu gewährleisten. Die Module lassen sich einfach in vorhandene Verdrahtungspläne integrieren und direkt an standardmäßige AF-Schütze anschließen. Dank der reduzierten Verdrahtung und der geringen Anzahl von Komponenten im Vergleich zu traditionellen Methoden zur nachträglichen Digitalisierung fällt der erforderliche Engineering- Aufwand mit Novolink geringer aus.

Novolink-Module verbinden Elektromotoren mit übergeordneten Automatisierungs- und intelligenten Fertigungssystemen, um Kunden Echtzeitdaten und -analysen bereitzustellen, die sie zur Umsetzung von Energiesparstrategien und Gewährleistung eines sicheren Betriebs benötigen. Die Module ermöglichen jene vorausschauende Wartung, Fernsteuerung, Fehlerdiagnose und Datenanalyse, die dem Standard Industrie 4.0 entsprechen.

Lieferbar sind drei Novolink-Module: das SFM1 und das SCV10 bzw. SC10. Das intelligente Funktionsmodul SFM1 überwacht wichtige wartungsrelevante Kenngrößen wie Motorbetriebsstunden, Schaltspiele des Schützes und Schutzabschaltungen (Trips). Das Strom- und Spannungssensormodul SCV10 (SC10 nur Stromsensormodul) realisiert den Motorschutz und überwacht den Zustand der angeschlossenen Geräte. Das SCV10 wird mit dem SFM1 verbunden und misst Netzspannungen, Phasenströme, Leistung, Frequenz, Gesamtklirrfaktor und andere wichtige Parameter. Das Modul wird mit einem Flachbandkabel über einen X2X-Ethernet-Feldbus mit dem SFM1 verbunden, von dem es auch mit Strom versorgt wird. Das SCV10 bietet thermischen Überlastschutz gemäß IEC/EN 60947 für ein- und dreiphasige Asynchronmotoren. Zudem verfügt das Gerät über integrierte Stromwandler, die zur Messung von Nennströmen bis 40 A und Spannungen bis 690 V AC ausgelegt sind.

Die Novolink-Module sind kompatibel mit Schützen vom Typ AF09 bis AF96 in Schraubausführung und vom Typ AF09 bis AF38 in Federzugausführung (Push-In). Die AF-Schütze von ABB verfügen über ein fortschrittliches, elektronisch gesteuertes Magnetsystem und können durch zahlreiches Zubehör ergänzt werden. Novolink- Module können mithilfe von standardmäßigen Ethernet-Kabeln in Reihe geschaltet werden.

Die Novolink-Module sind vollständig in das B&R-Automatisierungssystem integriert und helfen bei der Erkennung von Problemen auf der Last-, Versorgungs- und Abgangsseite, um eine schnellstmögliche Lösung zu ermöglichen. Zur Anbindung an weitere Automatisierungssysteme steht ein OPC-UA Gateway zur Verfügung.

Die Zukunft gehört der intelligenten Fertigung

Der Wechsel von der traditionellen Welt in die digitalisierte Welt der intelligenten und sicheren Fertigung geht einher mit kürzeren Installationszeiten, einem vereinfachten Engineering und einer leicht umzusetzenden vorausschauende Wartung. Messungen von wichtigen Parametern wie Strom, Spannung, Leistung und Energieverbrauch werden durch vielfältige Diagnoseinformationen ergänzt. Die hier beschriebenen Lösungen profitieren von ihrer vollständigen Kompatibilität mit der Softwareentwicklungsumgebung B&R Automation Studio und der integrierten Sicherheitstechnologie von B&R. Die Konnektivität erleichtert zudem den Fernzugriff und die Fernwartung. Damit lassen sich nun einfacher denn je Sicherheitskonzepte mit OSSD- oder DYNlink- Kommunikation umsetzen, um dabei zu helfen, die Sicherheit zu verbessern, die Flexibilität ihrer Produktionslinien zu erhöhen und die Er-füllung von gesetzlichen Vorschriften sicherzustellen.