Sicherheitschaltgeräte modular erweiterbar und flexibel einsetzbar

Als Metallgewebe-Spezialist beliefert das Familienunternehmen GKD – Gebr. Kufferath AG seit mehr als 90 Jahren die ganze Welt. Am Hauptsitz in Düren befindet sich der größte Teil der Produktion mit einigen Hundert Maschinen. Ein Teil davon stammt sogar aus eigener Entwicklung. Neben hoher Produktionsleistung und Produktqualität steht vor allem die Sicherheit der Mitarbeiter im Vordergrund. Mit modular erweiterbaren und flexibel einsetzbaren Sicherheitsschaltgeräten ist das kein Problem – gerade bei einem solch großen Maschinenpark, wo ein einfacher Not-Halt meist nicht ausreicht.

„Unser Wunsch war es, eine nachhaltige modulare Lösung für einfache, aber auch komplexe Sicherheitskonzepte zu finden“, berichtet Ludwig Johnen, Leiter der Elektro-Instandhaltung bei der GKD – Gebr. Kufferath AG in Düren. Gefunden hat er sie bei Siemens mit den Sicherheitsschaltgeräten Sirius 3SK und Sirius 3RK3, das auch als Modulares Sicherheitssystem MSS bezeichnet wird. Hintergrund seiner Aussage ist, dass die eigenen Produktionsmaschinen sukzessive modernisiert werden und dabei vor allem die Sicherheitstechnik im Mittelpunkt steht.

Rund 460 Mitarbeiter produzieren in Düren auf einigen hundert, teils selbst entwickelten und gebauten Maschinen Metall- und Kunststoffgewebe für industrielle und architektonische Anwendungen. Der weltweit agierende Spezialist für Metallweberei und Drahtweberei mit insgesamt etwa 800 Mitarbeitern will im Zuge dieser Modernisierung die bisher eingesetzten Sicherheitsschaltgeräte Sirius 3TK28 von Siemens ersetzen. Gleichzeitig sollen die modularen Möglichkeiten der neuen Geräte genutzt werden, um zusätzliche Sicherheitsfunktionen gemäß der Norm EN ISO 13849 zu implementieren. Johnen bestätigt: „Entscheidend ist für uns, dass wir auf Basis konventioneller Sicherheitstechnik für jede Anwendung bzw. jede nachträgliche Systemerweiterung eine effiziente und wirtschaftliche Lösung zur Hand haben.“

Softwarebasierte Sicherheit modular erweiterbar
Mit Sirius wird genau das erreicht: Abhängig von der Zahl der Freigabekreise entscheiden sich die Dürener Instandhaltungsexperten für das 22,5 mm breite softwarebasierte Sicherheitsschaltgerät Sirius 3SK2 mit zwei unabhängigen oder das 45 mm breite Gerät mit vier unabhängigen Freigabekreisen. Beide lassen sich erweitern und dadurch flexibel an die Anforderungen kleinerer bzw. mittelgroßer Maschinen und Anlagen anpassen. Große Webmaschinen indes werden mit dem Modularen Sicherheitssystem 3RK3 ausgerüstet, das bezüglich seines Mengengerüsts noch stärker erweitert werden kann.

„Der riesige Vorteil dabei ist die Systemdurchgängigkeit, die von der gemeinsamen Software Sirius Safety ES unterstützt wird“, berichtet Andreas Löwen im Team von Ludwig Johnen. Als Elektrospezialist hat er sich schnell in die Möglichkeiten dieser Sicherheitsschaltgeräte eingearbeitet und zielsicher die Umsetzung erreicht. Parametrieren, Projektieren und Visualisieren für Sirius Geräte ist damit im Handumdrehen erledigt, ohne dass eine übergeordnete Steuerung notwendig wäre. „Genau das richtige Handwerkszeug, um viele unterschiedliche Maschinen sicherheitstechnisch zu modernisieren bzw. zu erweitern“, fasst Löwen zusammen.

Seit kurzem setzt GKD für neue Maschinen auch die neuen Sirius Act Befehls- und Meldegeräte von Siemens ein, die es in verschiedenen 22,5 mm und 30,5 mm Designprogrammen gibt. Neben der hohen Schutzart IP69K schätzt die Fa. GKD und im speziellen Ludwig Johnen die hohe Medienbeständigkeit der Sirius Act Drucktaster, die für den rauen Maschineneinsatz optimal geeignet sind.

Funktionsbausteine für Positions­schalter und Lichtschranken
Denn neben der Entwicklung und dem Bau eigener Maschinen werden auch die vorhandenen an künftige Aufgabenstellungen angepasst und automatisierungstechnisch bzw. sicherheitstechnisch erweitert. Beispiel Webstuhl zum Herstellen von Bronzebändern: Eine spezielle Doppelanschlagtechnik in Kombination mit einer Geschwindigkeitsüberwachung der Hauptachse über Nockenscheiben plus Impulsgeber soll die Sicherheit der Bediener sichern. Bei schneller Bewegung überwacht eine Lichtschranke den Arbeitsbereich, während im Einrichtbetrieb mithilfe des Sirius 3SK2 die Drehzahl fehlersicher auf maximal fünf Umdrehungen pro Minute begrenzt wird.

Zwei Serviceklappen am Vorspuler werden von Positionsschaltern Sirius 3SE5 mit Zuhaltung überwacht. Der Betätiger ist codiert und die Verriegelung wird hier mit Magnetkraft erreicht, obwohl es die Positionsschalter auch mit Federkraftverriegelung gibt. Andreas Löwen erklärt: „Für unsere Zwecke hat sich die magnetische Haltefunktion als sinnvoll erwiesen. Denn sobald der Webstuhl aufgrund einer Störung steht und somit spannungsfrei geschaltet ist, kann der Bediener sofort am Vorspuler arbeiten und den Faden gegebenenfalls neu auflegen.“ Gleiches gilt für die Sicherheitstüren, die sofort entriegelt werden und dem Bedien- bzw. Servicepersonal Zutritt zur Maschine verschaffen.

Sowohl für die Lichtschranke als auch für die Positionsschalter gibt es in der Software Sirius Safety ES eigene Funktionsbausteine, die die Programmierung bzw. Parametrierung spürbar vereinfachen. Falls gewisse Arbeitsabläufe nicht sofort zum Stillstand kommen oder erst später starten dürfen, können die hier verwendeten Sirius 3SK2 auch mit einer Ein- bzw. Ausschaltverzögerung in der Software belegt werden. Bei den Regulatoren wie Warenabzug oder Kettablass beispielsweise sind die fehlersicheren Ausgänge der 3SK2 abschaltverzögert. „Diese Flexibilität ist ein großer Vorteil softwarebasierter Sicherheitsschaltgeräte, die wir eigentlich in allen unseren Anlagen brauchen“, versichert Andreas Löwen.

Sicherheitsschaltgerät mit einfachem und sicherem Handling
Ein weiterer Vorteil ist für Johnen und Löwen die schnelle Ermittlung des Status Quo. Denn über USB können Notebook oder Tablet direkt am 3SK2 angesteckt und der Gerätestatus angezeigt werden. Drückt man in der Software das Brille-Icon, sieht man am Bildschirm das gesamte Sicherheitsprojekt und man kann prüfen, ob alles passt. Das funktioniert sogar schon vor der Inbetriebnahme in der Produktion. Denn die Software ermöglicht unterschiedliche Modi wie zum Beispiel Projektierungsbetrieb, Testbetrieb und das so genannte „Forcen“. Über ein Passwort können so einzelne Ausgänge ohne Verdrahtung vorab angewählt werden. Zur erhöhten Sicherheit dieser Funktion wird der Passwort-Code passend zur Projektversion generiert, so dass der Sicherheitsexperte nur an dem zum Passwort passenden Sicherheitssystem arbeiten kann. Die gesamte Dokumentation des Sicherheitssystems lässt sich aus der Software heraus mehrsprachig ausdrucken.

Ludwig Johnen betont nochmals die großen Vorteile der softwarebasierten Sicherheitslösungen von Siemens: „Modularität, Kompatibilität und Flexibilität sind für uns die entscheidenden Argumente, die uns der Sirius Systembaukasten liefert.“ Wird beispielsweise ein deutlich größeres Mengengerüst benötigt, entscheiden sich die Dürener Sicherheitsexperten wie erwähnt für das MSS in der Advanced Ausführung. Während das 3SK2 auf 20 Eingänge und 4 unabhängige Ausgänge begrenzt ist, besitzt das MSS Grundgerät allein schon 8 Eingänge und 2 Ausgänge. Dieses kann rechts mit bis zu 9 Erweiterungsmodulen mit jeweils 8 Ein- bzw. Ausgängen in beliebiger Folge ergänzt werden. Und auf der linken Seite lässt sich zusätzlich ein Profibus-Modul anreihen, das Standardsignale von und zur Steuerung übermittelt.

Modulares Sicherheitssystem für höchste Ansprüche
„Das war beispielsweise die passende Lösung für einen anderen Webstuhl, der auch funktionell noch stark erweitert wurde“, berichtet Andreas Löwen. Obwohl dieser aktuell noch keinen Vorspuler besitzt, können dennoch dafür Ein- und Ausgänge vorgesehen werden. Auf diese Weise lassen sich Maschinen und Anlagen von Anfang an auf einen möglichen Endausbau mit entsprechenden Zusatzmodulen vorbereitet werden, um später erhebliche Anpassungszeit bzw. -kosten zu sparen. Am besagten Webstuhl gibt es zusätzliche Anbauten wie Kröpfmaschine und Haspel, um so spezielle Maschenformen bzw. Drahtstärken zu verarbeiten. Zusätzlich wurden drei Schutztüren in der Einhausung mit Zuhaltungen benötigt. Mit dem MSS ist ein solches Mengengerüst kein Problem.

Andreas Löwen fasst zusammen: „Mit den Sicherheitsschaltgeräten von Siemens sind wir in der Lage, für jeden Einzelfall das optimale Gerät auszuwählen.“ Dabei resultiert die Entscheidung zu 3SK und 3RK3 (MSS) aus klar formulierten sicherheitstechnischen Zielsetzungen, die im Vorfeld tabellarisch an über ein Dutzend Maschinentypen erhoben wurden. Ludwig Johnen formuliert abschließend seine dabei gemachten Erfahrungen: „Systemdurchgängigkeit ist nicht nur bei der Standardautomatisierung, sondern auch in der Sicherheitstechnik ein nicht zu unterschätzender Pluspunkt – denn ein einzelner Not-Halt reicht meist nicht aus.“