Mit einer exemplarischen Montage- und Prüfanlage demonstrieren die beiden Unternehmen SIM und Balluff nachdrücklich, was Industrie 4.0 in der Praxis ist: Die intelligente Verknüpfung von Standardkomponenten, klassischer wie moderner Transfer- und Handling-Systeme mit leistungsfähiger Kommunikations-, Sicherheits- und Steuerungstechnik. Mit Safety over IO-Link von Balluff hat die Anlage eine einfach installier- und problemlos in bestehende Anlagen integrierbare IO-Link-Sicherheitslösung an Bord. Das Konzept baut auf den bewährten IO-Link-Standards und PROFIsafe auf.

Wo es klappert, surrt, zischt und Objekte in Bewegung sind, bleiben Messebesucher gerne stehen: Auf der Hannover Messe 2017 stellten SIM und Balluff einen gemeinsam entwickelten Längstaktautomat mit Abmessungen von 3,15 x 1,65 x 2,25 m vor, der sich über die fünf Messetage als Publikumsmagnet am Balluff-Stand erwies. Hersteller von Sondermaschinen können auf Messen in aller Regel nicht am Beispiel ihrer Kundenprojekte demonstrieren, wie sie individuelle Anforderungen mit ingenieurstechnischem Know-how in innovative und produktive Anlagen umsetzen.

Deshalb machten die beiden Kooperationspartner am Beispiel der transparenten Demo-Anlage anschaulich deutlich, wie sich unterschiedliche Standardkomponenten und Technologien, Fertigungsverfahren und Antriebskonzepte optimal miteinander verknüpfen lassen. Beim exemplarisch dargestellten, mehrstufigen Dosen-Handling kommen klassische Getriebe- und Kurvenscheibentechnik, moderne Lineartransfer-, pneumatische und elektrische Antriebs-, Greif-, Pressen-, Fördertechnik sowie Kamera-, Vereinzelungs- und Sortiersysteme zum Einsatz. „Wir wollen damit die Stärken der jeweiligen Technik zeigen und darstellen, wie aus Kundenanforderungen und der intelligenten Kombination unterschiedlicher Technologien wirtschaftliche Produktionslösungen werden“, sagt Stephan Dornieden, Leiter Elektroplanung bei SIM Automation. SIM Automation GmbH mit Sitz in Heilbad Heiligenstadt bei Göttingen hat sich seit Jahrzehnten auf die Entwicklung und Fertigung von individuellen kundenspezifischen Komplettlösungen spezialisiert. Dazu zählen die Prozessentwicklung, Projektierung und der Bau schlüsselfertiger Montageanlagen, Handling-, Prüf- und Inspektionssysteme sowie komplette Produktionslinien unter Einbeziehung modernster Fertigungs- und Prüftechnologien einschließlich eigener Zuführ- und Sortiertechnik. Bei der Automatisierung setzt das Unternehmen seit vielen Jahren auf Produkte und Automatisierungskompetenz von Balluff.

Lineartransfersystem
Zentrales Transportmedium ist ein mechatronisches Lineartransfersystem. Eingangs hebt ein Stufenförderer Dosen auf ein Zuführband. Ein kamerabasierte Objekterkennungssystem von Balluff prüft die jeweilige Lage der Behälter: Zeigt der Deckel nach unten, tritt ein pneumatischer Greifer in Aktion, der die Dose um 180 Grad dreht. An der ersten Station des Lineartransfersystems fahren derweil 4 Werkstückträger in Position, ein motorgetriebener Taster kontrolliert, ob diese leer sind. Ein per Kurvenscheibe gesteuertes Handlingsystem nimmt die Dosen mithilfe eines Sauggreifers im Regeltakt auf und setzt diese in die bereitstehenden Werkstückträger. An der nachfolgenden Station drückt eine servo-elektrische TOX-Presse den Deckel auf, die daran anschließende Handhabungseinheit demonstriert mechanisch/elektronisch das schnelle Umsetzen der Dosen. Ein weiteres kurvengesteuertes System treibt eine Bedruckungsapplikation an, die darauf folgende Station prüft über ein Balluff-Kamerasystem die korrekte Ausführung. Am Ende des Lineartransfersystems reihen sich, ebenfalls von einem Balluff-Kamerasystem überwacht, die Werkstückträger in Vierer-Formation auf, servo-elektrische Parallelgreifer entnehmen die Dosen und führen diese zurück in den Bunker. Der Demonstrationskreislauf beginnt aufs Neue.

Aufgeräumte Verhältnisse
Augenfällig sind die übersichtlichen und aufgeräumten Verhältnisse in der Maschine sowie im Schaltschrank. Der Aufbau der Anlage basiert weitestgehend auf IO-Link. Die nach IEC 61131-9 zertifizierte vielseitigen Punkt-zu-Punkt Verbindung steht für ungehinderten Datenaustausch und hohe Funktionalität unterhalb der Busebene. Die angeschlossenen Aktoren und Sensoren sind dabei über ein einheitliches M12-Standarkabel angebunden.

IO-Link-Philosophie weiter gedacht
Safety over IO-Link von Balluff ist die konsequente Weiterentwicklung der IO-Link-Philosophie und nutzt die grundlegenden Vorzüge von IO-Link und PROFIsafe nun auch für sicherheitsgerichtete Signale. Wie IO-Link steht auch Safety over IO-Link für einfachen Systemaufbau, Zeit und Kosten sparende Verkabelung, geringeres Schaltschrankvolumen und schlankere Anlagenkonzepte. Dabei bleibt die Funktionalität des Gesamtsystems erhalten, Sicherheit kommt quasi „on top“ hinzu. Applikationen lassen sich mit Safety over IO-Link schnell und einfach an geänderte Anforderungen anpassen.

Sicheres E/A-Modul
An das von Balluff neu entwickelte sichere E/A-Modul (zwei gelbe Safety-Hubs im oberen Teil der Anlage) lassen sich sowohl Balluff-Sicherheitskomponenten als auch Safety-Devices anderer Hersteller einfach per M12-Standarkabel anschließen. In der Demo-Anlage sorgen Not-Halt-Taster, magnetische Türzuhaltungen sowie Lichtgitter mit Eingriffsschutz von Balluff für Sicherheit. Doch auch Standardkomponenten wie einfache binäre Sensoren können über das neue sichere E/A-Modul gebündelt werden. Dies erspart gleichzeitig einen separaten Hub. Die beiden Safety-Hubs sind an den ebenfalls im Kopfbereich der Anlage installierten IO-Link-Master von Balluff angeschlossen.

Sicherer Datenfluss
Das Handling der sicherheitsgerichteten Daten erfolgt so sicher wie einfach: Safety over IO-Link nutzt Elemente von PROFIsafe. Der IO-Link-Master bleibt ein nicht sicherheitsgerichtetes Standardgerät und zählt zum „Black Channel“: Die transportierten Daten werden sicher und unangetastet durch den Master hindurch zur Steuerungsebene getunnelt und erst dort entpackt. Die finale Programmierung erfolgt per Drag-and-drop zentral über die Programmieroberfläche der Steuerung.

Wirtschaftlich, produktiv und effektiv
Automatisierungs- und Sicherheitstechnik in einem System ermöglicht wirtschaftlichere und produktivere Anlagenkonzepte. „Bei verketteten Produktions- und Montageaufgaben ist Effizienz besonders wichtig, wenn leistungsfähige Anlagen mit einem optimalen Preis-Leistungsverhältnis herauskommen sollen. Safety over IO-Link bietet Anlagenherstellern, vor allem aber Betreibern zahlreiche Vorteile“, sagt Stephan Dornieden. Die Visualisierung des Maschinenzustands, individuelle Warnwerte, kontinuierliche Überwachung, Lebensdaueranzeige, Qualitätssicherung, transparente Darstellung des gesamten Montageprozesses lassen sich dank IO-Link bzw. Safety over IO-Link unkompliziert umsetzen, visualisieren und dokumentieren. Funktionen, die gleichzeitig für Leistungsfähigkeit, Zuverlässigkeit und Transparenz stehen.

Safety over IO-Link verbindet Sicherheit und Automation zu einem effizienten Gesamtsystem, das höchste Funktionalität, Sicherheit und Zuverlässigkeit gewährleistet. Mit Safety over IO-Link von Balluff lassen sich Sicherheitsanforderungen bis PLe/SIL3 realisieren. Der hohe Grad an Standardisierung führt zu Einsparungen über den gesamten Lebenszyklus der Maschine hinweg. „Weil unsere Kunden den Mehrwert erkennen, wird Safety over IO-Link von Balluff künftig fester Bestandteil unserer Anlagenkonzepte sein“, fasst Stephan Dornieden zusammen.