Saubere Sache

Ultraschall-Reinigungsanlage komplett mit AS-i verdrahtet
In 30.000 Schwingungen pro Sekunde versetzt, löst Wasser durch ultra-feine Kavitationsexplosionen selbst mikroskopisch kleine Schmutzpartikel von Oberflächen oder aus feinen Spalten. Sogar an Stellen, die von außen mit einem Wasserstrahl gar nicht erreichbar sind. Eben so sauber wie die gereinigten Gegenstände sollte auch die steuerungsseitige Auslegung solcher Reinigungsanlagen sein. Statt aufwendiger Kabelbäume bietet sich an dieser Stelle das Bussystem AS-Interface an.

In unzähligen Produktionsbereichen wird Ultraschallreinigung eingesetzt. Häufig im Anschluss an mechanische Bearbeitungsprozesse, nach denen das Werkstück zur weiteren Verarbeitung oder Veredelung absolut frei von Schmutz, Schleifpartikeln oder anderen Anhaftungen sein muss. Ein Beispiel ist die Entfernung des feinen Schleifstaubs in der Glasbearbeitung, etwa bei der Herstellung optischer Linsen. Auch in der Materialaufbereitung kommt die Ultraschallreinigung zum Einsatz. Dann dient eine solche Anlage zum Beispiel zur Reinigung mikroskopisch kleiner Düsen, die bei der Herstellung von Kunststofffasern eingesetzt werden. So weit wie das Einsatzgebiet, so breit ist auch das Spektrum der Anlagen: von kleinen, standardisierten Kompaktgeräten bis hin zu individuellen, garagengroßen Anlagen gibt es alles auf dem Markt. Oftmals sind die Reinigungsanlagen fester Bestandteil einer Produktionslinie. Ein Ausfall würde den gesamten Prozess stoppen. Deshalb ist eine möglichst hohe Zuverlässigkeit gefragt. Kommt es dennoch zu einer Störung, sollte sich der Fehler schnell lokalisieren lassen. Neben zuverlässiger Sensorik und Aktuatorik trägt auch deren Verkabelung maßgeblich zur Zuverlässigkeit und Diagnosefähigkeit bei. Der Maschinenbauer KLN Ultraschall setzt deshalb beim Bau seiner Reinigungsanlagen auf das Feldbussystem AS-Interface (kurz AS-i). Statt komplexer und nur schwer zu durchschauender Kabelstränge läuft die Kommunikation auf Sensorebene über ein schlankes, zweiadriges AS-i-Buskabel. Dazu Dieter Bickelhaupt, Bereichsleiter Reinigungstechnik bei KLN: \“Baugröße, Flexibilität und der sehr schnelle Aufbau, dezentral an jeder Stelle der Anlage, sind für uns wichtige Vorteile von AS-Interface\“. Wie bei den Sensoren setzt der Maschinenbauer auch bei der Buskommunikation auf Lösungen von IFM Electronic. Der Automatisierungsanbieter hat vom Abgriff über I/O-Module bis hin zum Master-Gateway sämtliche Komponenten für eine umfassende Kommunikationslösung mit AS-Interface im Portfolio. \“Wir waren einer der ersten Kunden von IFM, die AS-i eingesetzt haben, mit durchschlagendem Erfolg, der bis heute noch gut von IFM begleitet wird\“, ergänzt Bickelhaupt.

Herstellerübergreifender Standard

AS-i ist ein herstellerübergreifender Standard für den Anschluss von Sensoren und Aktuatoren auf der ersten Feldebene. Es ist weltweit das einzige international akzeptierte Verdrahtungssystem und genormt nach IEC62026-2. Mit über 15 Millionen installierten Slaves hat es sich als kostengünstiger und robuster Zubringerbus für industrielle Steuerungen bewährt. Aufgrund des standardisierten Systems, des geringen Verdrahtungsaufwands und der werkzeuglosen Schnellverbindungstechnik bietet AS-i einfaches Plug&Play bei der Installation und Inbetriebnahme. Ein weiterer nicht zu unterschätzender Vorteil: Die Reduktion der Klemmstellen führt zu einem deutlich geringeren Dokumentationsaufwand. Bickelhaupt: \“Früher haben wir konventionell verdrahtet, das heißt mittels Klemmkastensystem und direkt über die Ein- und Ausgänge der SPS. Die Verdrahtung war umfangreich und nahm viel Platz in der Anlage und im Schaltschrank ein.\“ Bei AS-i dagegen werden sowohl Daten als auch Energie für die angeschlossene Sensorik und Aktuatorik gemeinsam über ein zweiadriges Flachkabel übertragen. Die verpolungssichere Durchdringungstechnik hilft dabei, Fehler bei der Installation zu vermeiden. Der modulare Aufbau und die frei wählbare Netzstruktur folgen konsequent der Anlagenstruktur und bieten dem Anlagenentwickler eine hohe Flexibilität.

Alles über ein gelbes Kabel

Für die Prozesssteuerung sind unterschiedlichste Sensoren und Aktuatoren in der Reinigungsanlage verbaut: Zum Beispiel dienen induktive und optische Sensoren zur Positionsüberwachung der Behälterwagen, in denen die zu reinigenden Teile manuell zu- und abgeführt werden. Prozesssensoren überwachen Temperatur und Füllstand der Flüssigkeiten in den Reinigungsbehältern. Sowohl binäre Schaltsignale als auch analoge Prozesswerte, zum Beispiel Temperaturwerte, werden über den AS-i-Bus an die Steuerung übertragen. Ein Beispiel für Sensoren mit kombinierter Aktuatorik sind die sicheren AS-i-Türschalter mit Zuhaltung. Wenn sie von der Steuerung über AS-i ein Freigabesignal erhalten, geben sie die Verriegelung frei und der Auszug kann geöffnet werden. Somit wird verhindert, dass der Anwender versehentlich während des Reinigungsvorgangs oder während des Bestückens den Auszug aus der Anlage ziehen kann.

Sicherheit mit AS-i

Die Anlage enthält auch sicherheitsgerichtete Einrichtungen. Neben den Türschaltern mit Verriegelungsaktuatorik sind das vor allem Not-Aus-Taster und induktive Sicherheitssensoren zur Positionserfassung. Hier spielt AS-i einen weiteren Trumpf aus: Auch sicherheitsgerichtete Signale können dank des erweiterten AS-i-Standards \’Safety at work\‘ über das gelbe Flachkabel übertragen werden. Eine separate Leitung für sicherheitsgerichtete Signale ist nicht erforderlich. Spezielle Sicherheitsmodule überwachen die Kommunikation auf dem Bus. Sicherheitskomponenten bis zur höchsten Steuerungskategorie 4 nach EN954-1, SIL3 nach IEC61508 und PLe ISO13849-1 lassen sich über AS-i anschließen.

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ifm electronic gmbh
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