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Sicherheit in perfekte Form gegossen

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Kunststoffmaschinen werden immer komplexer und zunehmend modular gebaut. Beides verlangt nach Steuerungssystemen mit schnellen und intelligenten Sicherheitsreaktionen. Idealerweise werden die sicherheitsrelevanten Daten über den meist vorhandenen schnellen Systembus ausgetauscht. openSAFETY ist das einzige Sicherheitsprotokoll, das diese Anforderungen erfüllt.

Maschinen für die Serienproduktion von Kunststoffteilen arbeiten vollautomatisch im Nonstop-Betrieb. Angesichts der meist hohen Kosten für Konstruktion und Herstellung der oft komplexen Werkzeuge, müssen Stückzahlen und Qualität der erzeugten Produkte hoch und die Produktionszyklen kurz sein. Um diese Ziele zu erreichen, treibt der Kunststoffmaschinenbau seit Jahren Innovationen aktiv voran. Er gilt auf vielen Gebieten als Vorreiter, indem er Neuerungen entwickelt, die generell Einzug in die Automatisierungstechnik halten.

Eine dieser Neuerungen war zum Beispiel der servoelektrische Antrieb. In den Maschinen üben die Bewegungsachsen enorme Kräfte aus, deshalb wird beim Antrieb auf hydraulische Lösungen zurückgegriffen. Um gleichzeitig jedoch die Energieeffizienz zu erhöhen, wird der Mediendruck nicht permanent aufrechterhalten, sondern bedarfsorientiert. Dafür kommen Servomotoren zum Einsatz. Maschinen mit geringerem Kraftbedarf sind heute meist vollständig mit elektrischer Antriebstechnik ausgestattet. Die Maschinen zeichnen sich so durch eine höhere Energieausbeute, Präzision und Steuerbarkeit aus.

Sicherheit ist unverzichtbar

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Die Arbeitsgeschwindigkeit von Kunststoffmaschinen ist in der Regel hoch und erfordert entsprechende Einrichtungen zum Schutz der Arbeiternehmer. openSAFETY ermöglicht umfassende Sicherheitsreaktionen mit extrem kurzen Reaktionszeiten. (Quelle: iStock)

Die Anzahl der Bewegungsachsen in Kunststoffmaschinen ist bereits hoch und noch im Steigen begriffen. Speziell in Spritzgießmaschinen tragen dazu die immer komplexer werdenden Werkzeuge mit ihren zahlreichen Kernzügen bei. Die Arbeitsgeschwindigkeit solcher Maschinen ist in der Regel so hoch, dass die darin ablaufenden Prozesse mit bloßem Auge nicht zu erkennen sind. Zudem werden die Größenklassen von Kunststoff-Spritzgießmaschinen in Tonnen-Schließkraft angegeben. Die Notwendigkeit von Einrichtungen für den Arbeitsschutz liegt daher auf der Hand.

Die Voraussetzungen für die Installation busintegrierter Sicherheitstechnik sind ideal. Kunststoffmaschinen sind zwecks Synchronisation ihrer zahlreichen Antriebe durchwegs mit schnellen ethernetbasierten Feldbussystemen ausgestattet. Deshalb sind hart verdrahtete Sicherheitsschaltungen rar geworden. Die großen und mit hohen Geschwindigkeiten bewegten Massen erfordern besonders kurze Anhaltewege. Verzögerungsfrei einsetzende und schnell wirkende sicherheitsgerichtete Reaktionen sind oberstes Gebot.

Reaktionszeit ist entscheidend

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openSAFETY zeichnet sich durch extrem kurze Reaktionszeiten aus und garantiert vor allem bei schnellen Bewegungen minimalste Anhaltewege. Darüber hinaus ermöglicht das offene Sicherheitsprotokoll sichere Reaktionen der Antriebe, die einen geordneten Notbetrieb sowie ein rasches Wiederanfahren bei voller Sicherheit für die Beschäftigten ermöglichen.

Mit dem Sicherheitsprotokoll openSAFETY werden sicherheitsrelevante Nachrichten per Black Channel über den Systembus kommuniziert und sorgen für extrem kurze Anhaltewege und schnellen Wiederanlauf. Durch die Integration der Sicherheitstechnik direkt in Servoantriebe und -motoren kann openSAFETY die Reaktionszeit des Systems auf wenige Millisekunden reduzieren.

„Das verbessert den Arbeitnehmerschutz und erhöht gleichzeitig die Produktivität an der Maschine“, sagt Stefan Schönegger, Geschäftsführer der Ethernet POWERLINK Standardization Group (EPSG). „Die geringeren Bremswege erlauben es, die Sicherheitsabstände zu reduzieren und damit den Footprint der Maschine zu verringern oder die zulässigen Geschwindigkeitslimits bei Betrieb mit Safely Limited Speed hinaufzusetzen.“

Die sicher begrenzte Geschwindigkeit ist eine von zahlreichen intelligenten Reaktionsoptionen, zu denen openSAFETY Antriebe mit integrierter Sicherheitslogik befähigt. Die intelligenten Antriebe stellen häufig die bessere Alternative zum einfachen Not-Halt dar, da sie eine sichere Interaktion zwischen Mensch und Maschine ermöglichen, Wiederanlaufzeiten verkürzen und somit die Produktivität der Maschine steigern.

openSAFETY unterstützt modulare Konzepte

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Auch das Handling der fertigen Produkte, zum Beispiel durch Roboter, wird immer häufiger in die Automatisierungslösung integriert. openSAFETY unterstützt den Aufbau solcher Maschinenkonzepte durch die virtuelle Verdrahtung über das Netzwerk. (Quelle: iStock)
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Stefan Schönegger, Geschäftsführer der Ethernet POWERLINK Standardization Group

Der Trend zu immer vollständigerer Automatisierung des Gesamtprozesses prägt alle Branchen des Maschinenbaus, so auch den Kunststoffmaschinenbau. Dort wird bereits seit längerem das Handling der angelieferten Rohstoffe und der fertigen Produkte flexibel in die Automatisierungslösung integriert. Handling-Geräte werden ebenso als optionale Module an der Hauptmaschine angedockt wie Sägen zum vorschubsynchronen Ablängen von Rohren oder Profilen nach der Extrusion.

openSAFETY unterstützt den Aufbau modularer Maschinenkonzepte durch die virtuelle Verdrahtung über das Netzwerk. Ohne die aufwändige Verdrahtung von Not-Aus-Ketten können fertige Maschinenteile inklusive sicherer Antriebe einfach angeschlossen werden und werden voll automatisch parametriert. Auf diese Weise können bis zu 200 sichere I/Os und Antriebe von nur einer Sicherheitssteuerung flexibel angesprochen werden.

Als einziges Sicherheitsprotokoll ist openSAFETY völlig offen, und das in zweierlei Hinsicht: openSAFETY liegt als Open-Source-Software vor und kann daher von Geräte- oder Systemherstellern ohne Lizenzkosten, ohne Kauf bestimmter Hardware und ohne rechtliche Hürden einfach, rasch und kostengünstig implementiert werden.

Vor allem aber kann openSAFETY seinen Datenverkehr über jeden beliebigen Feldbus abwickeln. Module und periphere Maschinen können so sehr einfach in ein gemeinsames Sicherheitskonzept eingebunden werden, und zwar auch dann, wenn sie mit einem von der Hauptmaschine abweichenden Bussystem ausgestattet sind, zum Beispiel weil sie ein anderes Steuerungsfabrikat verwenden.

„Maschinen, die in der Kunststoffindustrie zum Einsatz kommen, sollen bei maximaler Produktionsgeschwindigkeit und unter Eliminierung jeglicher Stillstandszeiten absolut flexibel sein“, sagt Schönegger. „openSAFETY unterstützt mit Herstellerunabhängigkeit und hoher Performance diese Aspekte und ist daher bevorzugter Standard für die sichere Kommunikation.“

„openSAFETY ist der bevorzugte Standard für die sichere Kommunikation im Kunststoffmaschinenbau.“ Stefan Schönegger, Geschäftsführer der Ethernet POWERLINK Standardization Group

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