Personen-, Maschinen- und Anlagenschutz für ­Luftfahrtzulieferer

Premium Aerotec ist Europas größter und weltweit der fünftgrößte Zulieferer für die Luftfahrtindustrie - mit namhaften Kunden wie Airbus und Boeing.

Das Werk im niedersächsischen Nordenham ist der weltweit modernste Produktionsstandort im Bereich der integrierten Schalenfertigung. Auf 600.000 m² arbeiten hier 2.700 Mitarbeiter. Für den Personen-, Maschinen- und Anlagenschutz an der hochmodernen Montagelinie „Pulse Motion Line" sowie der vollautomatisierten Flächennietanlage entschied sich Premium Aerotec für eine Sicherheits-Komplett-Lösung von Jokab Safety.

5.000 Flugzeugrumpfteile verlassen jedes Jahr das Werk Nordenham von Premium Aerotec. Mit dem Bau dieser - aus Kohlefaserverbund-Werkstoff gefertigten - sogenannten Schalen für das neue Airbus-Programm A350 XWB ist dem Unternehmen im Werk Nordenham ein Integrationsschritt zum Sektionsbau gelungen. Auch für andere Luftfahrtkunden sowie branchenfremde Unternehmen wird hier produziert - zum Beispiel entstehen hier Komponenten für den Triebkopf des chinesischen Hochgeschwindigkeitszuges CRH3. Der Sondermaschinenbauer Brötje-Automation ist als Generalunternehmer der verantwortliche Lieferant für die drei Montagelinien der A350XWB-Rumpfschalen in Nordenham, Stade und Augsburg.

Sicherheit für Personen, Maschinen und Anlagen
Die Pulse Motion Line (PML) ist ein in der Flugzeugmontage weltweit erstmalig eingesetztes Montagelinienkonzept. Die Bauteilträger werden mit einem Transportgestell in die PML be- und entladen. Ein durchgängiges Transportsystem in der PML sorgt für den Weitertransport der Bauteile durch alle Arbeitsbereiche der Montagelinie. Ein mit Alligator-Endeffektoren ausgerüsteter Roboter ist zum Bohren und Vernieten der Spant-/Clipverbindung in die PML integriert. Sämtliche Sicherheitsfunktionen an den neuen Fertigungslinien in der Schalenmontage werden von zehn miteinander vernetzten Sicherheits-Controllern Pluto B46 v2 von Jokab Safety überwacht und gesteuert. Diese sind über sechs Protokollumsetzer Gate-P1 mit der übergeordneten Profibus-DP-Steuerung vernetzt. Mit Erweiterungs- und Sicherheitsrelais, Zustimmungsschaltern, Lichtvorhängen, Schutzumhausungen sowie Sicherheitsschlössern mit Zuhaltung wird durchgängig der höchste Performance Level PL e gemäß EN ISO 13849-1 und SIL 3 gemäß EN IEC 61508 sowie EN IEC 62061 erreicht.

Spant-Clip Sicherheitskonzept
Die Roboter-Anlage ist aus Sicherheitsgründen mit einer Zelleneinhausung für den Arbeitsbereich ausgerüstet. Diese soll verhindern, dass sich während des Automatikbetriebs ein Mitarbeiter im Gefahrenbereich des Roboters aufhält. Die Sicherheitszelle wird mit mehreren Türen ausgerüstet, wobei jede Tür mit einer Türsicherung Knox von Jokab Safety ausgerüstet ist. Der Eintritt in die Sicherheitszelle wird erst freigegeben, wenn der Roboter mit dem Endeffektor sicher steht.

Damit der Bediener oder das Wartungspersonal an den Endeffektoren arbeiten kann, ist der Bereich zwischen Ablageplatz und Sicherheitszelle mit einem Lichtvorhang Focus von Jokab Safety gesichert. Wenn mehr als ein Roboter in der Zelle arbeitet, wird die Zelle mit zusätzlichen Lichtvorhängen in Arbeitsbereiche aufgeteilt. Die Querteilung der Sicherheitszelle ermöglicht es dem Bediener oder Wartungspersonal, sich in einem Teilbereich der Zelle aufzuhalten, ohne dass der zweite Roboter seine Arbeit stoppen muss.

Die fehlersichere SPS-Technik hat sich bereits in der Entwicklungsphase insofern ausgezahlt, als im Sondermaschinenbau immer wieder Änderungen in der Projektphase vorgenommen werden müssen, die sonst einen erheblichen Umverdrahtungsaufwand mit sich gebracht hätten. Die Sicherheitsfunktionalität der fehlersicheren Steuerung Pluto basiert auf vorgefertigten Funktionsbausteinen, die sich auch an individuelle Anforderungen anpassen lassen. Den Austausch nicht sicherheitsrelevanter Daten zwischen den Pluto-Steuerungen besorgt das Profibus-Gateway GATE-P1 von Jokab Safety.

Unfallschutz-Lichtvorhänge und Schutz­umhausungen
Die senkrecht angeordneten Lichtvorhänge Focus, ebenfalls von Jokab Safety, mit Schutzfeldhöhen von 150 bis 2.400 mm und einer Auflösung von 14 mm bzw. 35 mm haben einen Querschnitt von nur 35 mm x 45 mm. Sie lösen beim Eindringen in den Gefahrenbereich einen Abschaltbefehl aus. Die vom TÜV nach der Sicherheitsnorm EN/IEC 61496-1/2 zertifizierten Geräte vom Typ 4 lassen sich leicht konfigurieren und installieren. Eingänge zum teilweisen oder vollständigen Muten der Lichtstrahlen sind vorhanden. Zu den besonderen Merkmalen zählen Eintakt-/Zweitakt-Betrieb, optionales Floating oder Fixed Blanking, Pre-Reset-Funktion, manuelle, überwachte oder automatische Rückstellung, zwei überwachte PNP-Sicherheits-Ausgänge mit Querschluss-Überwachung (OSSD) und M12-Anschlüsse. LEDs sorgen für einfache Ausrichtung und Anzeige von Verschmutzung, Betriebsspannung (24 VDC ± 20 %) und Ausgangszustand.

Die Schutzumhausung Quick-Guard besteht aus einem Minimum von verschiedenen Komponenten, wie Aluminiumprofilen, patentierten Montageteilen, Gitter-Verriegelungen, Wellengittern, Platten oder Schallabsorptions-Platten. Außerdem sind die Kosten für Zusammenbau und Änderung des Systems gering. Dank des patentierten Schraubverriegelungssystems sind alle Beschläge vormontiert mit Befestigungsschrauben und Muttern lieferbar. Man braucht keine Löcher in die Profile zu bohren, und alle Schnitte sind gerade. Den Zusammenbau und Änderungen kann man daher sehr leicht durchführen.
Um praxisgerechte Sicherheitslösungen schnell und bequem maßschneidern zu können, hat Jokab Safety die Computer-Software Safe-CAD entwickelt. Dies ist ein ‚Plug-in‘-Programm für Auto-CAD. Als Eingabe benutzt man eine Skizze des erforderlichen Schutzsystems und gibt die Position von Türen und Klappen sowie die Wahl von Wellengitter, Polycarbonat-, Aluminium-, Stahl- oder schallabsorbierenden Platten ein. Die Software erstellt automatisch 3-D-Zeichnungen sowie Komponenten- und Schnittlisten, die auch als Grundlage für das Zusammenbauen/Errichten dienen.

Sicherheits-Controller Pluto
Der nur 90 mm breite, mit einem Busanschluss versehene Sicherheits-Controller Pluto B46 hat 46 E/A mit sechs einzeln und unabhängig vonein­ander schaltbaren Sicherheitsausgängen. Die 40 Eingänge sind für Unfallschutzgeräte und sonstige sicherheitsgerichtete Sensoren bestimmt. Außerdem können 16 dieser Eingänge auch als nicht sichere Ausgänge benutzt werden. Dank des speziellen dynamischen Ein- und Ausgangssignals kann jeder Sicherheits-Controller Pluto bis zu 390 Sensoren einkanalig nach PL e überwachen. Da die Programmierung über die intuitive Pluto-Manager-Software im Kontaktplan erfolgt, eignet sich Pluto sowohl zur Sicherheitsüberwachung als auch zur Steuerung kleinerer Maschinen. Pluto ist ein „All Master"-Sicherheits-Controller, der den Entwurf von Sicherheitssystemen vereinfacht und dem Performance Level PL e nach EN ISO 13849-1 sowie SIL 3 nach IEC-62061 entspricht. Alle Plutos sind Master-Geräte und werden mit dem Pluto-Manager programmiert. Dieses auf Windows basierende Programmierwerkzeug mit TÜV-zertifizierten Sicherheitsfunktionsblöcken ermöglicht eine einfache Handhabung der Software sowie eine freie Programmierung, wie beispielsweise Schrittkettenprogrammierung.

Pluto Gateway Gate P1 für Profibus DP
Das nur 22,5 mm breite Pluto-Gateway ist ein Protokollumsetzer, der die Kommunikation zwischen einem Sicherheits-Controller Pluto und anderen Feldbussen in beiden Richtungen ermöglicht. Der Protokollumsetzer wird auf einer DIN-Schiene montiert und lässt sich überall an einem Pluto-Bus anschließen. Das Gerät hat eine gemeinsame Schnittstelle mit Pluto, d. h. die gleiche Verkabelung, und das Pluto-Manager-PC-Programm kann man für Servicearbeiten und nötigenfalls zum Programmieren benutzen. Normalerweise erfolgt jedoch die Gateway-Konfiguration über DIP-Schalter am Gerät und/oder über Konfigurationsdaten von einem übergeordneten SPS-System. Beim Programmieren hat der Pluto-Manager Zugriff auf fertige Funktionsblöcke für die Kommunikation über das Pluto-Gateway. Die schmalen Sicherheitsrelais BT51 sind für den Anschluss von Unfallschutzgeräten, wie Not-Halt-Tastern, und zur Kontakterweiterung von Ausgängen bestimmt.

Höchste Zufriedenheit
Brötje-Projektleiter Automatisierungstechnik Rainer Weber (40) sowie der bei Premium Aerotec mit der Instandhaltungsplanung und -steue­rung betraute technische Leiter Peter Janßen (54) und sein Mitarbeiter Thomas Karges (41) schätzen insbesondere die hohe Anpassungsfähigkeit des Sicherheits-Controllers Pluto sowie die leichte Ausrichtung der Unfallschutz-Lichtvorhänge Focus. Die drei Automatisierungsspezialisten loben auch den übersichtlichen modularen Aufbau und die leichte Programmierbarkeit von Pluto mit der kostenlosen Software Pluto-Manager sowie das durchgängige Erreichen des höchsten Performance Levels PL e. Mit Beratung, Kundenschulungen, einfachem Einbau und leichter Bedienung der Unfallschutzgeräte sowie dem problemlosen Verknüpfen der Bus-Signale sind sie überaus zufrieden.