Zu den Anforderungen im Maschinenbau zählen auch immer höhere Erwartungen an die eingesetzte Sicherheitstechnik. Mit softwareparametrierbaren Sicherheitsschaltgeräten in seinen Rundpackern nutzt der Maschinenbauer Haver & Boecker die Digitalisierung für neue Potenziale.

Zu den bekanntesten Produkten von Haver & Boecker zählen die Maschinen der Baureihe Roto-Packer. Das am häufigsten verkaufte Hochleistungsverpackungssystem für Schüttgüter stellt hohe Anforderungen an die Sicherheitstechnik. (Bild: Haver & Boecker oHG)

Zu den bekanntesten Produkten von Haver & Boecker aus Oelde zählen die Maschinen der Baureihe Roto-Packer. Sie sind das in der Welt am häufigsten verkaufte Hochleistungsverpackungssystem für Schüttgüter. Konzipiert für die effiziente Abfüllung von frei fließenden Materialen – wie etwa Zement – in Säcke, wird die Modellpalette kontinuierlich weiterentwickelt. Das Innovationspotenzial von Haver & Boecker zeigt sich dabei nicht nur in der maschinenbautechnischen Konstruktion, sondern auch in anderen Details. So nutzten die Verantwortlichen die Entwicklung der aktuellen Roto-Packer-Generation für eine grundsätzliche Optimierung der Safety-Funktionen.  

Angesichts schneller Bewegungen und hoher Lasten spielt die Maschinensicherheit in diesem Anwendungsbereich generell eine wichtige Rolle. Als so genannte Rundpacker aber stellen die Maschinen besonders komplexe Safety-Anforderungen: Um eine zentrale Achse rotieren nämlich bis zu 16 Füllstutzen. Theoretisch kann jede dieser Abfüllstationen einzeln abgesichert werden. Mit herkömmlichen, das heißt fest verdrahteten Sicherheitsrelais und Schützen bedeutet das aber einen hohen technischen Aufwand, großen Platzbedarf und nicht zuletzt erhebliche Kosten.

Zudem erfordert die Rotation bzw. eine Taktzahl von rund 2.400 Säcken pro Stunde typischerweise eine hohe Schalttätigkeit des Sicherheitsrelais. Bisher wurden die vorgegebenen Sicherheitsstandards deshalb in der Regel so erfüllt, dass die gesamte Anlage eingehaust wurde und der sichere Zutritt eine Abschaltung der Maschine vorausgesetzt bzw. ausgelöst hat.

Die Digitalisierung schafft nun neue Möglichkeiten, jede Abfüllstation einzeln abzusichern – genauso sicher wie mit herkömmlichen Safety-Geräten, aber deutlich effizienter. Damit wird nicht nur der Zugang zu der stehenden Anlage einfacher. Auch die Wartung wird erleichtert, weil sich zum Beispiel ein laufender Motor bei geöffneter Verkleidung überprüfen lässt.

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„Angesichts steigender Marktanforderungen haben wir lange nach einer Safety-Lösung gesucht, mit der wir diese hohen Anforderungen effizient erfüllen können“, blickt Michael Grollich von Haver & Boecker zurück. Konkret fiel die Wahl auf Sicherheitsschaltgeräte Sirius 3SK2 aus dem Sirius-Portfolio von Siemens Smart Infrastructure, Frankfurt am Main. Diese lassen sich – anders als herkömmliche Safety-Komponenten – per Software parametrieren und sind damit flexibel anpassbar. Die Parameter lassen sich zudem einfach über USB-Kabel oder per Feldbus/Profinet-Schnittstelle auf die Maschinen übertragen. Verschiedene Sicherheitsfunktionen können dabei in einem Gerät zusammengefasst werden. Im konkreten Fall sind beispielsweise zwei unterschiedliche Projektierungen (für zwei Maschinentypen) im Einsatz.

Die Vorteile dieses softwarebasierten Ansatzes sind gegenüber festverdrahteten Geräten riesig: Durch die Übertragung der vorprogrammierten Parameter auf die Geräte lässt sich an jedem einzelnen Gefahrenpunkt Zeit sparen. Bei acht Safety-Komponenten, die in einem Roto-Packer verbaut sind, summiert sich die Zeitersparnis dementsprechend. Auch der Aufwand bei Planung und Verdrahtung reduziert sich stark.

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Weitere Pluspunkte aus der Sicht von Haver & Boecker: Der Maschinenbauer setzt generell eigene Steuerungen ein. Weil die Sicherheitsschaltgeräte steuerungsunabhängig arbeiten, lassen sie sich einfach auch in diese Automatisierungsumgebungintegrieren. Und noch einen Vorteil nennt Michael Grollich von Haver & Boecker: „Die Möglichkeit, die Sicherheitsschaltgeräte Sirius 3SK2 vorzuprogrammieren, erleichtert auch unsere Lagerhaltung für Ersatzteile. So können wir dem Kunden bei einem Ausfall sehr schnell helfen.“ Sollte beim Kundendort also einmal ein Sicherheitsschaltgerät ausfallen, kann es umgehend durch ein betriebsbereites neues ersetzt werden.

Über die Sicherheitsschaltgeräte Sirius 3SK2 ergänzen ID-Schlüsselschalter Sirius Act das Safety-Konzept. Mit den elektronischen ID-Schlüsselschaltern können flexibel individuelle Berechtigungen zugewiesen werden – dies erhöht die Personen- und Anlagensicherheit zusätzlich.

Eine Geräte-Feedback-Schleife kann ein unschätzbares Werkzeug für die Überwachung der Sicherheit von verteilten Geräten im industriellen Internet der Dinge sein. Wie sie Entwicklern von Embedded-Systemen, Softwarequalität und Produktleistung zu verbessern hilft. Wie diese Methode die Sicherheit erhöht.

„Der Einsatz von softwareparametrierbaren Sicherheitsschaltgeräten ist ein weiterer Schritt in Richtung Industrie 4.0 für uns“, resümiert Michael Grollich. Nach umfangreichen Vorab-Tests unter Laborbedingungen wurden die Sicherheitsschaltgeräte Sirius 3SK2 und ID-Schlüsselschalter Sirius Act von Siemens inzwischen in die Serienfertigung übernommen. Seitdem werden sie in jährlich rund 50 Neumaschinen verbaut, die weltweit sowohl in IEC- als auch in UL-Märkten zum Einsatz kommen. Dabei haben sie sich unter den besonders rauen Umgebungsbedingungen der Zement- und Baustoffindustrie als mechanisch robust erwiesen. Und auch beim Retrofit von Bestandmaschinen haben sich die Komponenten schon vielfach bewährt.

ist Senior Vertriebsbeauftragter OEM Branchenvertrieb/Machine Builder Systems, Siemens AG

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Siemens AG, Division Industry Automation