Befehls- und Meldegeräte Perfekt für die Modularisierung

Autor / Redakteur: Deniz Isik / Dipl.-Ing. (FH) Reinhold Schäfer

Befehls- und Meldegeräte befinden sich nahezu in jeder Maschine und Anlage. Um diese bewährte und robuste Technik mit den modernen Ansprüchen einer modularen Anlagenkonstruktion zu kombinieren, hat man sich beim Unternehmen Eisenmann Thermal Solutions für die Profinet-fähige Gerätereihe Sirius Act entschieden. Was die ausschlaggebenden Gründe waren, zeigt dieser Beitrag.

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Bei einer modular aufgebauten Bandhärteanlage hat das Unternehmen Eisenmann Thermal Solutions erstmals sämtliche Bedien- und Meldegeräte in den Bedienstationen über Profisafe an die fehlersichere Steuerung angebunden.
Bei einer modular aufgebauten Bandhärteanlage hat das Unternehmen Eisenmann Thermal Solutions erstmals sämtliche Bedien- und Meldegeräte in den Bedienstationen über Profisafe an die fehlersichere Steuerung angebunden.
(Bild: Siemens)

Der Ofenkomplettlösungs-Hersteller Eisenmann Thermal Solutions GmbH & Co. KG lieferte Ende 2018 eine etwa 50 m lange Anlage zum Härten von Rasierklingen nach Tschechien. „Mit dieser Bandhärteanlage haben wir erstmals vollständig unser neues Modulkonzept realisiert“, sagt Matthias Marks, der dort Bereichsleiter des Electrical Engineerings ist. Das bedeutet, die einzelnen Produktionseinheiten in der Anlage wie Abwickler, Bandabzug, Ofen, Tiefkühlung, Anlassofen oder Aufwickler lassen sich als funktionale Einzelkomponenten individuell zusammenstellen und so optimal an den Produktionsprozess anpassen.

Marks betont: „Auf diese Weise optimieren wir sämtliche Prozesse von der Konstruktion bis zur Inbetriebnahme.“ Entscheidender Punkt für diese Modularisierungsstrategie sei der Bau autarker Einzelmodule mit dezentralen Peripherieeinheiten Simatic ET200SP von Siemens, die über Profinet kommunikationstechnisch mit der zentralen Steuerung verbunden werden.

Die einzelnen Anlagenmodule besitzen eine dezentrale Peripherie Simatic ET 200SP von Siemens, die über Profinet oder Profisafe mit der zentralen Steuerung kommuniziert.
Die einzelnen Anlagenmodule besitzen eine dezentrale Peripherie Simatic ET 200SP von Siemens, die über Profinet oder Profisafe mit der zentralen Steuerung kommuniziert.
(Bild: Siemens)

„Zu unserer modernen Modulbauweise passen die Befehls- und Meldegeräte Sirius Act mit Profinet-Anschluss von Siemens perfekt“, ergänzt Jürgen Bröhenhorst, verantwortlich für die Elektrokonstruktion bei Eisenmann. Damit lassen sich Taster, Leuchtdrucktaster, Drehschalter, Leuchtmelder, Schlüsselschalter und sogar der Not-Halt-Taster ohne großen Aufwand in die Steuerungstopologie integrieren. Bis zu 20 Befehls- und Meldegeräte werden so über die Terminalmodule mit einem siebenadrigen Flachbandkabel und Schneid-Klemm-Technik mit dem Sirius-Act-Interfacemodul für Profinet verbunden.

An das Interfacemodul für die Profinet-Kommunikation können bis zu 20 Geräte angeschlossen werden. Für das Einbinden eines Not-Halt-Tasters gibt es das fehlersichere Modul, das die fehlersichere Kommunikation über Profisafe ermöglicht.
An das Interfacemodul für die Profinet-Kommunikation können bis zu 20 Geräte angeschlossen werden. Für das Einbinden eines Not-Halt-Tasters gibt es das fehlersichere Modul, das die fehlersichere Kommunikation über Profisafe ermöglicht.
(Bild: Siemens)

Befehls- und Meldegeräte mit Profinet-Anschluss

Ein Ende der Flachleitung wird dabei in das Interfacemodul IM für den Profinet-Anschluss geführt. Wer zusätzlich den Not-Halt-Taster über Profisafe nutzen will, setzt stattdessen das Interface­modul IM F ein, wie im Fall der beschriebenen Bandhärteanlage für Rasierklingen bei Eisenmann.

Dort werden die Profinet-Parameter IP-Adresse, Profinet-Gerätename und die F-Zieladresse in das vorhandene Speichermodul im Interfacemodul gespeichert. Dadurch ist nach dem Austausch eines fehlersicheren Interfacemoduls eine neue Vergabe dieser Daten nicht mehr notwendig. Jürgen Bröhenhorst berichtet: „Das ist erheblich einfacher, kostengünstiger und weniger anfällig für Verdrahtungsfehler als konventionelle Lösungen.“

Bekannte Technik für moderne Anforderungen „veredelt“

„Von der konsequent umgesetzten Modularisierung versprechen wir uns eine Zeitersparnis in der Größenordnung von 30 % im gesamten Engineering-Prozess“, so Matthias Marks. Entsprechende Unterstützung leisten bei diesem anspruchsvollen Ziel auch die Befehls- und Meldegeräte mit Profinet-Anschluss von Siemens.

Bei einer modular aufgebauten Bandhärteanlage hat das Unternehmen Eisenmann Thermal Solutions erstmals sämtliche Bedien- und Meldegeräte in den Bedienstationen über Profisafe an die fehlersichere Steuerung angebunden.
Bei einer modular aufgebauten Bandhärteanlage hat das Unternehmen Eisenmann Thermal Solutions erstmals sämtliche Bedien- und Meldegeräte in den Bedienstationen über Profisafe an die fehlersichere Steuerung angebunden.
(Bild: Siemens)

„Damit erreichen wir die optimale Verschmelzung von bekannter Technik und modernen Anforderungen“, fasst Jürgen Bröhenhorst zusammen. Hintergrund ist, dass auch andere Lösungen in Erwägung gezogen wurden, zum Beispiel ein Profinet-fähiges Panel mit integrierten Funktionstasten; Schlüsselschalter und Not-Halt-Taster hätten hier konventionell ergänzt und in die Steuerungstopologie integriert werden müssen. „Die Experten bei Eisenmann sahen in der ,reinrassigen‘ Sirius-Act-Lösung bezüglich der Buskommunikation mehr Vorteile“, freut sich Dipl.-Ing. Hendrik Hartenbach, der als Siemens-Vertriebsbeauftragter mit Rat und Tat zur Seite stand.

Erstens ist es nach ihren Worten eine wirtschaftlichere Lösung, denn allein in dieser Anlage gibt es acht separate Bedienstellen. Zweitens lassen sich die robusten Taster besser vom Bedienpersonal betätigen als filigrane elektronische Funktionstasten. Ein weiterer Aspekt war die modulare Erweiterbarkeit und damit die Flexibilität bei der Anzahl der Tasten beziehungsweise Funktionen. Bröhenhorst erklärt: „Wir haben bei den Bedienstellen einen standardisierten Maximalaufbau definiert, der je nach Anlage und Prozessschritt entsprechend angepasst wird.“ Dazu gehören Not-Halt-Taster ebenso wie integrierte Schlüsselschalter, um unterschiedliche Anlagenteile separat bedienen zu können.

An das Interfacemodul für die Profinet-Kommunikation können bis zu 20 Geräte angeschlossen werden. Für das Einbinden eines Not-Halt-Tasters gibt es das fehlersichere Modul, das die fehlersichere Kommunikation über Profisafe ermöglicht.
An das Interfacemodul für die Profinet-Kommunikation können bis zu 20 Geräte angeschlossen werden. Für das Einbinden eines Not-Halt-Tasters gibt es das fehlersichere Modul, das die fehlersichere Kommunikation über Profisafe ermöglicht.
(Bild: Siemens)

Steuerungstechnik bietet umfassende Diagnose

Gesteuert wird die gesamte Bandhärteanlage für Rasierklingen von einer Simatic S7-1515 F von Siemens. Diese ist nicht nur sehr leistungsfähig, sondern besitzt auch zwei separate Profinet-Schnittstellen. Die eine Profinet-IO-IRT-Schnittstelle ist als 2-Port-Switch ausgeführt. Die zusätzliche integrierte Profinet-​Schnittstelle mit separater IP-Adresse kann zum Beispiel zur Trennung des Datennetzes genutzt werden. „Auch damit wird die Modularisierungsstrategie von Eisenmann unterstützt“, erklärt Hartenbach. Denn über die zweite Profinet-Schnittstelle mit der separaten IP-Adresse lässt sich das Produktions- vom Bürodatennetz trennen, ein Austausch von Produktionsdaten ist so jedoch möglich. „Diese Option benötigen wir in der Regel noch nicht, sind dadurch aber jederzeit in der Lage, eventuellen Wünschen seitens der Kunden ohne großen Aufwand entsprechen zu können“, erwähnt Marks. Vor dem Hintergrund des steigenden Interesses an der Digitalisierung im Sinne von Industrie 4.0 unterstützt auch die Steuerung die Modularisierungsstrategie von Eisenmann, nämlich die flexible Reaktion auf Kundenwünsche und Anforderungen.

Projektiert und programmiert wird die Steuerung im Engineering-Framework „TIA-Portal“. Darin sind auch die Befehls- und Meldegeräte Sirius Act enthalten, sodass der Aufwand für die Parametrierung der Funktionen ebenso einfach ist wie bei konventionell verdrahteten Tastern. „Ein wesentlicher Unterschied ist allerdings die umfangreiche Diagnose, die im TIA-Portal enthalten ist und somit nicht eigens programmiert werden muss“, betont Hendrik Hartenbach. Grundsätzlich gilt – auch ohne TIA-Portal: Die Sirius-​Act-Terminalmodule haben beispielsweise auf der Rückseite der Geräteträger eine Diagnose-​LED, die den Status des Geräts anzeigt und signalisiert, ob es richtig angeschlossen ist. Blinkt diese rot, erhält auch das Interfacemodul eine entsprechende Information, die über die Steuerung sofort erkannt wird. Auf die gleiche Weise ließe sich auch ein Funktionsfehler während der Inbetriebnahme schnell feststellen. Marks kommentiert: „Gerade selten und vereinzelt auftretende Fehler verzögern die Inbetriebnahme beziehungsweise Serviceeinsätze erheblich, was mit Sirius Act und Profinet nun kein Problem mehr darstellt.“

Übersichtlicher Aufbau und spürbare Zeitersparnis

Die Fachleute bei Eisenmann versprechen sich mit Blick auf die Inbetriebnahme eine Zeitersparnis von etwa 50 %. „Die Fehlersicherheit ist durch diese Profinet-​fähigen Bedien- und Meldegeräte extrem verbessert worden.“ Allein die Anschlüsse über Schneid-Klemm-Technik sparen Zeit bei der Installation und reduzieren das Risiko von Verdrahtungsfehlern.

Für die einfache Verdrahtung der Befehls- und Meldegeräte per Flachleitung mit individueller Länge von der Rolle gibt es das entsprechende Terminalmodul mit Schneid-Klemm-Technik.
Für die einfache Verdrahtung der Befehls- und Meldegeräte per Flachleitung mit individueller Länge von der Rolle gibt es das entsprechende Terminalmodul mit Schneid-Klemm-Technik.
(Bild: Siemens)

In der Bandhärteanlage für Rasierklingen zum Beispiel befinden sich acht Bedienstellen mit jeweils einem Not-Halt, zwei Schlüsselschaltern zur Bedienung einzelner Linien sowie zwölf Bedienstellen. Angeschlossen sind sie an ein Profisafe​-Interfacemodul IM F, das über Profinet mit der Steuerung kommuniziert.

Das fehlersichere Interfacemodul hat zusätzlich vier digitale Standardeingänge, einen digitalen Standardausgang sowie einen analogen Eingang, optimiert für das Potenziometer 3SU12 von Siemens. Dadurch ist es möglich, zusätzliche Bedien- und Meldesysteme zu integrieren, die ansonsten keine Profinet-Kommunikation ermöglichen. „So haben wir problemlos die beiden Stellungen des konventionellen Schlüsselschalters über das Terminalmodul eingelesen und die Abfrage des Schlüssels auf den Standardeingang vom Interfacemodul IM F gelegt“, berichtet Jürgen Bröhenhorst.

Letztendlich habe Sirius Act sämtliche Anforderungen der Experten bei Eisenmann erfüllt, passe perfekt in die Modularisierungsstrategie des Unternehmens und habe sich als überaus wirtschaftliche Gesamtlösung erwiesen.

Ruhstrat – Von Hochtemperaturöfen bis zu Härteanlagen

Mit der Unternehmensgründung 1888 und der anschließenden Fokussierung auf die Entwicklung und den Bau von Hochtemperaturöfen begann die Erfolgsgeschichte von Ruhstrat – heute besser bekannt als Eisenmann Thermal Solutions GmbH & Co. KG im niedersächsischen Bovenden bei Göttingen. Der Spezialist für Anlagen rund um das Thema thermische Veredelungsverfahren bietet Lösungen bis zu Temperaturen von 3000 °C. Matthias Marks, Bereichsleiter Electrical Engineering bei Eisenmann: „Wir liefern energieeffiziente Ofen- und Komplettlösungen für thermische Veredelungsprozesse aus einer Hand.“

Zum Repertoire gehört die Temperaturbehandlung von Aluminium ebenso wie Sinteranlagen, Anlagen zur Karbonfaserherstellung sowie Härteanlagen.

* Deniz Isik ist Promotor für Safety Integrated bei der Siemens AG in 90475 Nürnberg

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