E/A-System Dezentrales E/A-System sorgt für Sicherheit und Automatisierung

Redakteur: Jan Vollmuth

Das dezentrale E/A-System PSS Universal von Pilz setzt Audi in Ingolstadt für das Management der sicheren und nicht sicheren Signale an Maschinenschutztoren ein.

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Die Kopfmodule des dezentralen E/A-Systems PSS Universal mit Profinet-Schnittstelle bieten im Gegensatz zu Systemen mit nachträglich installierter Sicherheitstechnik deutlich mehr Sicherheit bei gleichwertig integrierter Automatisierung.
Die Kopfmodule des dezentralen E/A-Systems PSS Universal mit Profinet-Schnittstelle bieten im Gegensatz zu Systemen mit nachträglich installierter Sicherheitstechnik deutlich mehr Sicherheit bei gleichwertig integrierter Automatisierung.
(Bild: AUDI AG/Pilz GmbH & Co. KG)

Der Stammsitz Ingolstadt der Audi AG in der Mitte Bayerns ist die größte Produktionsstätte des Audi-Konzerns und das zweitgrößte Automobilwerk in Europa. Hier wird noch in diesem Jahr der neue Audi A 4 vom Band fahren. Hergestellt wird er in dem neuen Karosseriebau A4 auf zwei Ebenen, der weltweit Standards in Sachen Automobilfertigung setzen wird.

Die Investitionen in den neuen Karosseriebau A4 sind ein klares Bekenntnis für den Standort Ingolstadt und Bestandteil eines der größten Investitionsprogramme in der Unternehmensgeschichte: Durchschnittlich wird hier bis 2019 mehr als eine Milliarde Euro pro Jahr investiert. Auf einer Fläche von insgesamt rund 274 Hektar arbeiten inzwischen mehr als 41.000 Menschen (Stand: April 2015).

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Weitgehend Automatisiert

Wie kaum ein anderer Industriebereich ist die Automobilfertigung in weiten Teilen automatisiert. Von der Teilezulieferung bis zur Endmontage übernehmen Roboter sowie andere automatisierte Handhabungssysteme eine Vielzahl an Aufgaben. Dies gilt insbesondere für den Karosseriebau. Um entlang der einzelnen Produktions- und Montagemodule eine sichere und effiziente Teilezu- und Abfuhr zu gewährleisten, kommen in der neuen Fertigungshalle über 200 schnell laufende Maschinenschutztore zweier unterschiedlicher Hersteller zum Einsatz. Die zwischen 4 und 7 m breiten Schnelllauftore öffnen und schließen mit einer Geschwindigkeit von bis zu 2,3 m/s. Sie sichern die Ein- und Auslässe gegen unberechtigten Zutritt und schützen Personen in deren Umfeld wirkungsvoll vor potenziellen Gefahren.

Wie zuvor am ungarischen Audi-Standort in Györ sollten die Maschinenschutztore mit einer kompakten und leistungsfähigen Profinet-kompatiblen Schnittstelle ausgestattet werden. Nachdem Audi dort bereits PSS Universal als zuverlässiges sicherheitstechnisches System kennengelernt hatte, entschied man sich auch in Ingolstadt für das dezentrale E/A-System von Pilz.

Nahtlose und sichere Einbindung

Die zertifizierte und auf die jeweilige Anforderung an die eingesetzten Übertragungsmedien ausgelegte Profinet-Schnittstelle erlaubt eine nahtlose und sichere Einbindung des dezentralen E/A-Systems PSS Universal in die bestehende Anlagenstruktur. Mit Profinet können Echtzeitdaten, IT-Funktionen und sichere E/A-Signale über ein einziges Kabel übertragen werden. Ein besonderer Vorzug dabei ist, dass PSS Universal über ein Sicherheitsprinzip, das Sicherheit von Vornherein einschließt, verfügt: Nur das Kopfmodul repräsentiert den sicherheitsgerichteten Teilnehmer, nur dort muss der Anwender die erforderlichen Einstellungen vornehmen. Eine Vergabe weiterer Sub-Adressen entfällt, alle sicherheitsgerichteten Adressen am Profinet-Master werden optimal genutzt. Das vereinfacht und verringert den Aufwand z. B. für die interne Netzwerkadministration und senkt somit Kosten. Die Adresseinstellung erfolgt nur einmal im Kopfmodul, die Adresseinstellung und -verwaltung für einzelne E/A-Module entfällt.

Grundsätzlich überzeugt PSS Universal durch seine technische Einfachheit, Wirtschaftlichkeit, Offenheit und Flexibilität. Der Platzbedarf im Schaltschrank ist gering, das System ist einfach installierbar.

Weit verzweigt und doch eng verbunden

Das dezentrale E/A-System PSS Universal bietet Vorteile überall dort, wo Anlagen weit verzweigt sind. Anwender erhalten ein effizientes, offenes und ausbaufähiges System, das mit seinem modularen Aufbau nicht nur die hohen Ansprüche der Automobilindustrie erfüllt. Weil PSS Universal nicht allein sichere, sondern auch nicht sichere Steuerungssignale erkennt und verarbeitet, führt dies in vielen Fällen zu sinnvollen Synergien: Die enge Verzahnung sowie die teilweise Verarbeitung von Signalen an Ort und Stelle verkürzt Reaktionszeiten und erhöht die Verfügbarkeit der Anlage. Die Verschmelzung von Automatisierungs- und Sicherheitsfunktionen führt bei Planung, Realisierung und im Betrieb zu Einspareffekten.

Sichere Positionsabfragen wie beispielsweise „Rolltor geschlossen“ werden in der neuen Produktionsstätte mit den codierten Sicherheitsschaltern PSENcode von Pilz realisiert. Aufgrund der Schalthäufigkeiten sind hier nicht verschleißbehaftete Sicherheitsbauteile nach EN ISO 13849-1 gefordert, die eine entsprechende Freigabe der Automobilindustrie besitzen.

Flexibel erweiterbar

Die Not-Halt-Funktionen der Torantriebe sowie all jene Sicherheitssensoren, die darüber wachen, ob ein Tor tatsächlich geschlossen ist, werden über sichere E/A-Module angedockt an das Kopfmodul geführt. Nicht sichere Signale und Meldungen werden über weitere digitale Ein- und Ausgänge ebenfalls über das Kopfmodul geschaltet. Da die E/A-Module für Sicherheit und Automation ohne die früher übliche starre Trennung beider Systeme frei kombinierbar sind, lassen sich auch die jeweiligen Ein- und Ausgangsknoten flexibel erweitern.

Ein besonderer Vorzug des dezentralen E/A-Systems PSS Universal ist die sichere Not-Halt-Abschaltung der Torantriebe. Diese werden über zwei sichere Relaisausgänge direkt angesteuert. Über die digitalen Eingänge des Bussystems kann die Torsteuerung Betriebsbereitschaft, den aktuellen Zustand des jeweiligen Tores (offen/geschlossen), Handkurbel gesteckt, Not-Halt-Taster oder vorlaufende Lichtschranke/Schließkante betätigt signalisieren. Signale der digitalen Ausgänge des Bussystems zur Torsteuerung können das Öffnen oder Schließen eines Tores veranlassen, die einwandfreie Funktion des Schließvorgangs kontrollieren oder auch für ein Reset bzw. für ein Quittieren von Fehlermeldungen sorgen. Auch die optionalen Freigabetaster an den Einlegetoren werden über die Ein- und Ausgänge des E/A-Systems gesteuert.

Keine Sicherheitseinbußen

Die mit PSS Universal realisierbare enge Verknüpfung von Sicherheit und Automation ermöglicht Anwendern völlig neuartige Konzepte. Dies führt in keinem Fall zu Sicherheitseinbußen, gleich wie hoch der Grad der Automatisierung auch sein mag. Rückwirkungsfreiheit ist selbstverständlich, genauso wie eine zuverlässige Trennung über Sicherheitsmechanismen, die eine versehentliche oder absichtliche Manipulation ausschließen.

Die Kopfmodule des dezentralen E/A-Systems PSS Universal mit Profinet-Schnittstelle eröffnen Nutzer mit Ethernet-Kommunikationsstandard neue Möglichkeiten: Im Gegensatz zu Systemen mit nachträglich installierter Sicherheitstechnik bietet PSS Universal deutlich mehr Sicherheit bei gleichwertig integrierter Automatisierung. Das schafft Vorteile bei der Systemhandhabung und erleichtert Anwendern den Umgang mit der Sicherheitstechnik. Grundsätzlich orientiert sich das flexible E/A-System dabei an den Anforderungen der jeweiligen Applikation. Komplett gemischte physikalische Aufbauten sind ebenso möglich wie reine Automatisierungs- oder Sicherheitsapplikationen.

Konsequent für Sicherheitstechnik entwickelt

Tatsächlich müssen Nutzer kein Geld für zusätzliche Hardware bzw. Komponenten wie Trennbaugruppen, geschirmte Spezialkabel oder spezielle EMV-Filter ausgeben. Denn PSS Universal wurde konsequent für die Belange der Sicherheitstechnik entwickelt. Jegliche angeschlossene Peripherie wird individuell versorgt, durch den Einsatz von Einspeisemodulen entstehen eigenständige Potenzialgruppen.

Der Einsatz des dezentralen E/A-System PSS Universal macht Inbetriebnahme, Umrüstung und Service schneller und effizienter. Das System steht für bedienerfreundliche Konfiguration und einen klaren und übersichtlichen Aufbau einschließlich übersichtlicher Fehlerauswertung und Diagnose. PSS Universal mit Profinet-Anschluss kann an die übergeordneten Steuerungen – definiert durch die Automatisierungsinitiative Deutscher Automobilhersteller (AIDA) – einfach angebunden werden. Mit der intuitiv zu bedienenden Konfigurationssoftware PSS Universal Assistant erfolgt die Auswahl der Module sowie die Konfiguration der Schnittstelle. Mit einem speziellen Startup-Tool lässt sich PSS Universal rasch in Betrieb nehmen. Lange bevor die Anlage oder Maschine aufgebaut ist, können erste Kabel- und Funktionstests durchgeführt werden.

Pilz hat in anderen Produktionsstätten von Audi bereits gezeigt, dass Sicherheit und Automatisierung in einem System zuverlässig möglich sind. Deshalb kommt es nun in weit größerem Umfang auch in der neuen Fertigungshalle in Ingolstadt zum Einsatz. Und auch beim Aufbau einer neuen Produktionslinie für den Audi Q 5 in Mexiko wird das Unternehmen auf das leistungsfähige dezentrale E/A-System PSS Universal von Pilz setzen. (jv)

SPS IPC Drives 2015: Halle 9, Stand 370

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