Euchner: Gateway-Monitor GMOx. Mit dem neuen Gateway-Monitor GMOx macht Euchner die Einbindung von Sicherheitstechnik in verketteten Anlagen zur leichten Übung. Die Geräte der dritten Generation stecken voller Innovationen, wie die Kopplung von Bussystemen, leichtere Bedienbarkeit, einfachere Programmiersoftware und maximale Freiheit beim Aufbau von ausgeklügelten Abschalthierarchien.

Bei verketteten Anlagen liegt eine große Schwierigkeit häufig darin, dass die Verbindung der Sicherheitstechnik in den einzelnen Anlagenteilen nur schwer zu realisieren ist. Mit dem neuen GMOx und AS-i ist diese Aufgabe sehr einfach zu lösen.

Das Gerät besteht aus einem Profibus Anschluss, zwei AS-i Mastern sowie acht Sicherheitsmonitoren der neuesten Generation. Damit können 62 Eingänge in Form von sicheren Busteilnehmern auf 16 unabhängige sichere Ausgänge verknüpft werden. Und das, bei den bekannt kompakten Gehäuseabmessungen der Vorgängerversion.

Dazu kommen ein Display, eine kleine Bedientastatur sowie ein Steckplatz für eine Speicherkarte. Für Anwender, die keine Verbindung zu Profibus benötigen, gibt es auch einen Sicherheitsmonitor ohne Gatewayfunktion.

Beispiel: Fertigungsstraße

Was das Gerät im Detail alles zu leisten vermag soll anhand eines Beispiels näher erläutert werden: Eine Fertigungsstraße enthält mehrere einzelne Maschinen welche die jeweiligen Bearbeitungsschritte nacheinander ausführen. Die Werkstücke werden mit einem Transportsystem von einem Bearbeitungsplatz zum nächsten transportiert.

Eine typische Anordnung für diese Fertigung ist in Abb. 1 schematisch dargestellt. Das Bild zeigt zusätzlich an welchen Maschinen- und Anlagenteilen Not-Halt-Schalter und Schutztüren angebracht sind. Der Planer steht nun vor der Aufgabe in dieser verketteten Anlage die Sicherheitseinrichtungen entsprechend den gültigen Normen einzubinden.

Im konkreten Fall muss er berücksichtigen, dass die einzelnen Schutzeinrichtungen, abhängig vom Anlagenzustand, verschiedene Aufgaben haben. In jeder Maschine (M1a, M2a usw.) ist eine Dachluke (K1a, K1b usw.), die automatisch öffnet, wenn die Transporteinrichtung (TR) Werkstücke entnehmen oder zuführen soll.

Nun muss in Abhängigkeit der Stellung dieser Dachluke die Sicherheitstechnik unterschiedlich arbeiten: immer wenn die Luke geöffnet ist, muss bei Öffnen einer Schutztür an der Transporteinrichtung nicht nur die Transporteinheit selbst, sondern auch die Maschine, deren Luke geöffnet ist, in den sicheren Zustand gehen.

Diese Aufgabe war mit einem AS-i Safety at Work Monitor schon immer sehr einfach zu lösen. Wie bei einer Sicherheits-SPS wird hier mit einfachen Logikfunktionen programmiert, wie die Abschaltung der Maschine genau funktionieren soll. Dieser Monitor ist jedoch für viele Aufgaben nicht leistungsfähig genug. Mit nur zwei programmierbaren Ausgängen stehen vielfach nicht genügend unabhängige Abschaltpfade zur Verfügung.

Die neuen GMOx-Geräte bieten hier bis zu 16 Ausgänge. Vier davon sind als Hardwareausgänge bereits im System eingebaut und weitere 12 können als Softwareausgänge auf den Bus geschaltet werden. Zwei der Hardwareausgänge sind als sichere Halbleiterausgänge ausgeführt, die anderen beiden in Form von potentialfreien Relaisausgängen.

Die Softwareausgänge werden auch zur Kopplung von Anlagen verwendet, wie es in unserem Beispiel später noch zu sehen ist. Hierzu wurden beim bisherigen Monitor zusätzliche sichere Eingangsmodule benötigt. Darüber hinaus können an den GMOx-Geräten nicht nur 31 sichere Teilnehmer angeschlossen werden sondern gleich 62. Das wird dadurch erreicht, dass die Geräte generell zwei vollständige AS-i Busse bearbeiten können. Auch diese Möglichkeit ist insbesondere bei der Kopplung von Anlagen oder Anlagenteilen sehr hilfreich.

Konfigurationssoftware

Aber auch ein näherer Blick auf die neue Konfigurationssoftware lohnt. Hier ist praktisch alles neu, denn inzwischen steht eine grafische Oberfläche in Form eines Funktionsplans zur Verfügung. Das nachfolgende Beispiel verdeutlicht die intuitive Programmierung.

Beispiel intuitive Programmierung

Abbildung 2 zeigt die einfache Logik, welche die Schutztür des Transportbands mit der Maschinensteuerung verknüpft. Das Öffnen einer der Schutztüren TR1 oder TR2 schaltet die Maschine M1a nur dann ab, wenn gleichzeitig auch die Ladeklappe geöffnet ist, da die Tür mit der Ladeklappe über ein ODER verknüpft ist.

Anders ausgedrückt schaltet die Maschine nur dann ab, wenn durch ihren Betrieb auch tatsächlich eine Gefährdung ausgehen kann. Die Gefahr im konkreten Fall: Durch die geöffnete Ladeklappe könnte eine Person in den Gefahrenbereich gelangen. Auf ähnliche Weise sind alle Anlagenteile miteinander verknüpft.

Diese Programmiertechnik ist an sich noch nichts Besonderes und steht in allen AS-i Monitoren in dieser Form zur Verfügung. Was ist es dann, was den GMOx gegenüber den bisherigen Geräten auszeichnet?

Vorteile des GMOx

Es sind zwei Dinge: der zweite Bus und die Ausgänge, die nicht nur als Relaisausgänge sondern auch als Koppelglieder verwendet werden können. Doch beginnen wir einmal mit dem Aufbau und der Verdrahtung unseres Beispiels.

In Abb. 3 wird gezeigt, wie man das Prinzip der Verdrahtung auf sehr einfachem Weg löst. An jedem der Geräte sind zwei AS-i Busse angeschlossen. Jeweils ein Bus wird genutzt, um alle Sicherheitsbauteile anzuschließen, die für die Sicherheit der einzelnen Maschine relevant sind. Der zweite Bus wird jeweils genutzt, um Informationen zwischen den Anlagenteilen auszutauschen und unter Umständen auch Sicherheitsbauteile anzuschließen, die für alle Anlagenteile relevant sind.

Die jeweiligen GMOx1 Geräte sind in diesem Fall die Master für die AS-i Busse der Einzelmaschinen. Der GMOx2 in der Transportanlage ist der AS-i Master für die Transporteinrichtung. Gleichzeitig ist dieses Gerät der Master für den übergeordneten Koppelbus.

Insgesamt also eine sehr einfache und überschaubare Anlagenstruktur mit klar zugeordneten Aufgabenbereichen. Die Kopplungen der verschiedenen Anlagenteile wird mit Hilfe der oben beschrieben Software realisiert.

Beispiel Koppelung verschiedener Anlageteile

Hierzu ein einfaches Beispiel: Die Schutztür der Transporteinheit soll an alle Maschinen gemeldet werden. Dadurch, dass der Sicherheitsschalter dieser Tür am AS-i Bus 1 der Transporteinheit angeschlossen ist, kann der Schalter nur im Monitor GMOx2 (im Bild oben links) eingelesen werden. Die Information steht also nicht unmittelbar allen Anlagenteilen zur Verfügung.

Um diese Information nun an alle nachgeschalteten Monitore zu verbreiten, liest der GMOx2 diese Information ein und schaltet einen seiner Softwareausgänge. Der Softwareausgang kann als so genanntes Koppelsignal auf den AS-i Bus gelegt werden. An diesem „Koppel“-Bus sind über je einen GMOx1 die einzelnen Maschinen angeschlossen. Dort wird die Information bei Bedarf wieder als Eingangssignal ausgewertet.

Alle Informationen, auch für Diagnosezwecke, stehen jederzeit zur Verfügung. Das Beispiel zeigt sehr gut, wie die erweiterten Ausgänge genutzt werden können.

Die Anzahl von 12 dieser Ausgänge pro Gerät reicht dabei auch für sehr komplexe Aufgabenstellungen aus. Nur zwei Drähte übertragen alle benötigten Information. Doch das intelligente Verdrahtungskonzept bietet noch eine weitere Besonderheit.

Jeder GMOx kann sich selbst entweder aus der Spannung des Busses oder auch aus seiner eigenen Spannungsversorgung versorgen. Dadurch können bei teilweise ausgeschalteten Anlagen die Sicherheitsfunktionen der Anlage sehr einfach mit Spannung versorgt werden und so problemlos weiter arbeiten.

Fazit

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass mit dieser Gerätegeneration erstmals umfangreiche sicherheitstechnische Aufgaben sehr einfach bewältigt werden können ohne dass eine Sicherheits-SPS eingesetzt werden muss.

Ob es nur eine umfangreiche Einzelanlage oder aber die Kopplung mehrerer Maschinen ist – alles lässt sich elegant und einfach realisieren. Der ohnehin zurzeit meistgenutzte Sicherheitsbus AS-i macht mit diesem Gerät noch einmal einen großen Sprung in die Zukunft.

Kontakt

Jens Rothenburg
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