Dezentrale Sicherheitstechnik für modulare Produktion

AWL-Techniek setzt in seiner M-Line-Maschinenplattform auf skalierbare Sicherheitstechnik direkt an den Modulen – realisiert mit Turcks IP67-IO-Link- und Safety-I/O-Konzept

Mit seiner M-Line ist AWL-Techniek ein Vorreiter in der Modularisierung von Produktionslinien. Bei der Umsetzung des Modulkonzepts konnte Turck den niederländischen Maschinenbauer mit einem dezentralen Safety-Konzept in IP67 optimal unterstützen. Die Kombination aus IO-Link und hybriden Safety-I/O-Blockmodulen spart viel Verdrahtungsarbeit, weil die gesamte Sicherheitsarchitektur außerhalb des Schaltschranks montiert werden kann. 

Die konsequente galvanische Trennung von Sensor- und Aktorspannung erlaubt die dezentrale Sicherheitsabschaltung von Aktor-Gruppen an den I/O-Hubs mit IO-Link. Und die binäre Schnittstelle liefert wertvolle Diagnosedaten für „Lyla“, AWLs Dashboard-Lösung zur Darstellung und Auswertung der Daten. Das Projekt beweist, wie modulare Maschinenkonstruktion Flexibilität schafft und Durchlauf- und Inbetriebnahmezeiten verkürzt.

  • Die Signale der Schweißkappenfräser bringt ein I/O-Hub TBIL zum IO-Link-Master

  • Die Module der M-Line lassen sich zu einer kompletten Produktionsstrecke kombinieren

  • Maschinendaten sammeln, auswerten und überwachen: mit dem Dashboard-System Lyla

  • Felderprobt: TBPN (unten links), IO-Link-Master (unten Mitte) und Safety-Box (Mitte) von Turck

  • Dank dezentralem I/O-Konzept ist im Schaltschrank der modularen Maschine viel Luft

  • Hardware-Ingenieur Jasper van Kooij, AWL-Techniek

Rahmen schafft Flexibilität und spart Kosten

Die M-Line von AWL-Techniek steht einerseits für eine modulare Produktreihe, andererseits verbildlicht der Begriff „Line“ auch die Produktionslinie, zu der die einzelnen Module zusammengesetzt werden. Die Basis jedes Moduls bildet ein Stahlrahmen-Quader. Mit diesem wurden drei zentrale Modultypen definiert, aus denen die M-Line zusammengesetzt werden soll: ein Operator-Modul, in dem ein Werker Bauteile einlegen und Prozesse starten kann, ein Indexer-Modul, das Drehtische oder andere Vorrichtungen zum Handling der Werkstücke umfasst, und ein Prozessmodul, das Werkstücke zum Beispiel mit Schweißrobotern oder anderen Werkzeugen bearbeitet. 

Das Ziel: der leere Schaltschrank

Zugute kommt AWL dabei Turcks Ethernet-Multiprotokoll-Technologie für I/O-Module. Sie erlaubt es dem Hersteller, in jedem Modul seiner M-Line identische I/O-Blockmodule einzusetzen – egal ob der Kunde eine Profinet- oder Ethernet/IP-Steuerung bevorzugt. „Wir wollten so viele standardisierte Komponenten wie möglich, und auch einen weitgehend standardisierten Schaltschrank. Im Idealfall haben wir eines Tages nur noch eine PLC und ein Netzgerät im Schaltschrank“, sagt Hardware-Ingenieur Jasper van Kooij. Soweit ist man heute noch nicht, aber im Schaltschrank der AWL-Module ist bereits viel Luft ist.

IP67-IO-Link-Safety-I/O-Konzept überzeugt mit skalierbarer Sicherheitstechnik 

Turcks Konzept einer modularen IP67-IO-Link-Safety-Lösung überzeugte AWL: Den Kern der Lösung bildet das hybride Safety-I/O-Modul TBPN. Das Modul hat einen integrierten Sicherheits-Controller, der PROFIsafe über Profinet zur Steuerung spricht. Das Modul verfügt jeweils über vier sichere I/Os, zwei klassische digitale  I/Os und zwei IO-Link-Ports. An einem der sicheren I/Os ist die Safety-Abschaltbox TBSB angeschlossen, die im Ernstfall die Aktorspannung V2 sicher abschaltet. Die Spannungsversorgung für alle Module läuft ebenfalls über die Safety-Abschaltbox. So ist sichergestellt, dass beispielsweise bei einem Not-Halt kein Aktor mehr versorgt ist und sich nichts mehr in der Maschine bewegen kann. Die Sensorik bleibt aktiv, da sie über V1 versorgt wird. So ist die Maschine in der Steuerung immer sichtbar. 

Galvanische Trennung von Sensor-/Aktorspannung 

Die digitale Sensorik und Aktorik der Schweißkappenfräser ist an I/O-Hubs angeschlossen, die wiederum mit Turcks IO-Link-Master TBEN-L-8IOL kommunizieren. Der IP67-Block stellt vier IO-Link-Ports nach dem Class-A- und vier nach dem Class-B-Standard bereit. Letzterer trennt die Spannung für Sensorik (V1) von der Aktorik (V2). So kann auch über IO-Link die Stromzufuhr sicher abgeschaltet werden. In ähnlichen Projekten in den USA setzte AWL bereits Turcks TBIP-Modul ein. Es ist hardwareseitig baugleich mit dem TBPN, jedoch für EtherNet/IP und CIP-Safety-Kommunikation ausgelegt. 

IO-Link stärkt Standardisierung

Durch den Einsatz der IP67-Lösung inklusive Safety und I/O-Hubs mit IO-Link spart AWL viel Verdrahtungsarbeit. Ein weiterer Grund war für den niederländischen Maschinenbauer, dass die bidirektionale Schnittstelle die Standardisierung der M-Line befeuert. Die sichere Signalübertragung über Dreidrahtleitungen macht viele speziell geschirmte Leitungstypen und Spezialkabel überflüssig. IO-Link sorgt auch für eine höhere Verfügbarkeit der Maschine: Teil der M-Line ist das Dashboard-System Lyla. Es sammelt Daten von verschiedenen Maschinen, wertet Sie aus und überwacht so Funktion und Leistung der Maschine. Möglich wird das auch durch die Diagnosedaten über IO-Link.

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