Sicherheit am laufenden Band

Das Kaltwalzwerk von Sandvik ist der Kern der Produktionsanlage für Präzisionsbandstahl am Standort Sandviken in Schweden. Es wurde im Laufe der Zeit schon mehrfach nachgerüstet, zuletzt mit Servomotoren, einer neuen Maschinensteuerung mit Standard-SPS AC500 und Touchscreen-Bedienpanels von ABB.

Um die Sicherheit der 20 m langen Walzstraße zu erhöhen, hat das Walzwerk die Maschinensteuerung mit SPS-Sicherheitsmodulen der Serie AC500-S ergänzt. Die vernetzte Architektur verwendet das PROFIsafe-Protokoll über PROFINET und bietet eine unabhängige Überwachung von sechs separaten Sicherheitsbereichen. Durch die zonenweise Aufteilung können Teile der Maschine betriebsbereit bleiben, während ein Bediener sicheren Zugang zu einer anderen Zone hat. Für die Sicherheit sorgt die Abschaltung der Spannung.

Etwa 50 Sicherheits-E/A-Kanäle der SPS sind mit den Sicherheitszuhaltungen der Türen, dem Lichtvorhang-Schutz sowie mit den Not-Aus-Tastern verbunden. Die E/As überwachen auch Druckschalter, die erkennen, ob die Hydraulik während der Wartung abgeschaltet ist, und regeln die Spannungsversorgung der Motorantriebe. Mittels sicherer Drehzahlregelung wird gewährleistet, dass die Mitarbeiter ihre Finger nicht zwischen Band und Walzen einklemmen.

Sandvik hat sich für die Sicherheits-SPS AC500-S von ABB entschieden, da das Unternehmen bereits gute Erfahrungen mit der nicht sicherheitsrelevanten Standard-SPS AC500 bei dieser Walzstraße und anderen Projekten mit Maschinensteuerungen gemacht hat. Zusätzlich vereinfacht die Gleitkommaberechnung in der AC500-S die Programmierung der geforderten Sicherheitsüberwachungen, zum Beispiel bei der Drehzahlberechnung.

Problemlose Nachrüstung

Dass bei dieser Walzstraße die AC500 bereits eingesetzt war, hat die sicherheitstechnische Nachrüstung deutlich vereinfacht. Das Hardwarekonzept der Sicherheits-SPS ist identisch mit der Standardausführung. Diese Kompatibilität zeigt sich an gleichen Abmessungen der CPU und der E/A-Module sowie gleichen Montage- und Verdrahtungsschemas. Damit können die sicherheits- und nicht sicherheitsrelevanten Funktionen in einem System kombiniert werden. Die integrierte Sicherheits-SPS läuft selbst dann, wenn die nicht sicherheitsrelevante SPS zu Wartungszwecken gestoppt wird. Das Personal kann sich weiter in der Maschine bewegen.

Einfache Programmierung

Der Automation Builder, die integrierte Engineering Suite von ABB, vereinfacht die Programmierung der Sicherheitslösung. Darin enthalten sind unter anderem die Programmierung der Sicherheits-SPS mit CODESYS und die PLCopen-Sicherheitsbibliothek. ABB lieferte zudem ein eigenes Tool zur Analyse des Sicherheitscodes (SCA: Safe-Code-Analyser), um die Regeln bei der Sicherheitsprogrammierung zu prüfen.

Das Projekt wurde bereits vor der Markteinführung der neuen Sicherheits-SPS durchgeführt. Bei zahlreichen Pilotanwendungen hat Sandvik die AC500-S intensiven Praxistests, die ein Produktentwicklungsteam von ABB begleitete, unterzogen. Seither hat Sandvik die Sicherheits-SPS bei drei weiteren Nachrüstprojekten eingesetzt. „Wir waren sehr froh, in der Sicherheits-SPS von ABB eine so einfache Lösung zur Nachrüstung eines modernen Schutzsystems gefunden zu haben, das sich direkt in die vorhandene SPS integrieren ließ“, sagt Torbjörn Pettersson, Entwicklungsingenieur bei Sandvik Materials Technology.

Dass ABB das komplette Spektrum der für dieses Projekt benötigten Maschinenregelungskomponenten liefern konnte – von den nicht sicherheitsrelevanten und den sicherheitsrelevanten Varianten der SPS bis zu den Bedienpanels, Motorantrieben und Schützen sowie der sicherheitstechnischen Hardware – vereinfachte und beschleunigte die Nachrüstung. Der modulare Aufbau der neuen Lösung bedeutet auch, dass sich künftige Upgrades oder Modifikationen der Sicherheitsfunktionen einfach realisieren lassen.