Autor: Ing. Norbert Novotny / x-technik

Die 64 Mitarbeiter der Abteilung Instandhaltung bei MAGNA Powertrain sind unter der Leitung von Gottfried Westreicher für die Wartung von etwa 400 Werkzeugmaschinen verantwortlich. Neben den Schlüsseltechnologien Drehen, Fräsen und Härten kommt für die Getriebegehäusefertigung auch das Metallgießen zum Einsatz. Die in der Druckgussmaschine gegossenen Werkstücke werden anschließend in der hydraulischen Presse entgratet. „Da es in letzter Zeit einige Male zu Ausfällen der Entgratpresse gekommen ist, benötigten wir vor allem eine schnelle Lösung, die uns die Firma STM bieten konnte“, beschreibt der Instandhaltungsleiter die Situation. Dies konnte der für den Umbau verantwortliche Instandhaltungstechniker Dietmar Uhl nur bestätigen: „Die Reparaturen der original verbauten Steuerung waren sehr kostspielig. Die Sicherheitssteuerung war auf Einsteckplatinen auf Relaiskartenbasis aufgebaut. Wenn ein kleiner Fehler bei den Relais aufgetreten ist, hat der gesamte Sicherheitskreislauf nicht mehr funktioniert und es kam zu Stillstandszeiten der Maschine. Ohne den Fehler genau lokalisiert zu haben,

wurde eine Platine durch eine neue ersetzt.

Die Maschine war also fehleranfällig und eine genaue Fehlerdiagnose war kaum möglich. Doch gerade bei Pressen spielt die Sicherheitstechnik eine enorm wichtige Rolle, da bei möglichen Unfällen immer mit schwerwiegenden Folgen zu rechnen ist.

„Daher haben wir uns aus rechtlichen Gründen in Übereinstimmung mit unserem betriebsinternen Sicherheitsbeauftragten entschieden, die Dokumentation und die Planung des Umbaus nicht selbst vorzunehmen, sondern sich an die STM Safety Technology Management Unternehmensberatung zu wenden“, erinnert sich Dietmar Uhl. STM bietet Komplettlösungen im Bereich der industriellen Sicherheitstechnik. „Die aktuelle

Das frei programmierbare Sicherheitssystem SAFELINE von DINA verfügt über eine Kommunikationsschnittstelle zur an der Presse ebenfalls neuen funktionalen Steuerung S7 von Siemens.

Das frei programmierbare Sicherheitssystem SAFELINE von DINA verfügt über...

Normenlandschaft erfordert eine Neuordnung der vorhandenen Sicherheitskonzepte. Wir unterstützen dabei sowohl im Dienstleistungsbereich wie auch bei der Erstellung von Gesamtkonzepten inklusive Einkaufmanagement“, beschreibt Geschäftsführer Robert Grabmayer das Dienstleistungsangebot von STM.

„Zunächst mussten wir den Istzustand der Maschine analysieren. Es war eine komplette Prüfung der vorhandenen Dokumente notwendig. Unter der Berücksichtigung der vorhandenen Herstellerangaben wie der Baumusterprüfbescheinigung und Systemdokumentationen bzw. Betriebsanleitungen wurde die Risikobeurteilung durchgeführt. „Das Sicherheitsrisiko bei der manuellen Bestückung war bekannt. Wir haben uns also gefragt: was müssen wir tun, um die Sicherheit der Maschine zu verbessern?“

Die Wahl der dafür nötigen Komponenten war relativ schnell klar. Neben einer funktionalen Steuerung S7 von Siemens, die bei MAGNA Powertrain als Werksstandard gilt, entschieden sich die Verantwortlichen für eine sichere SPS von DINA. „Das Sicherheitssystem SAFELINE von Dina ist als Insellösung komplett unabhängig, verfügt jedoch über eine Kommunikationsschnittstelle zur Siemens-Steuerung“, so Robert Grabmayer.

Die Dokumentation des Umbaus von der Risikoanalyse, der Prozessbeschreibung, der Betriebsanweisung vor Ort inklusive Notfallplan bis zum Prüfbefund und dem Abnahmeprotokoll wurden neu erstellt, sodass diese Dokumentation auch der, der in der neuen MSV 2010 Geforderten entspricht.

Zusätzlich wurde das herstellerunabhängige Berechnungstool SISTEMA vom berufsgenossenschaftlichen Institut für Arbeitsschutz (BGIA) eingesetzt, das bei der Bewertung von sicherheitsgerichteten Steuerungssystemen nach EN ISO 13849-1 Hilfestellungen leistet .

Über eine Windows-Oberfläche erfolgt die Auswahl der projektierten Struktur der Schutzeinrichtung und die Zuordnung zu einer – in der EN ISO 13849-1

– vorgesehenen Architektur. Die Software berechnet auf dieser Grundlage sowohl die Zuverlässigkeitswerte wie auch den erreichten Performance Level. Dieser ermöglicht so den direkten Vergleich zum geforderten Performance Level aus der Risikoanalyse. Die Software erfasst schrittweise sämtliche zur Bewertung erforderlichen Kenngrößen, wie z. B. MTTFd (mittlere Zeit bis zum gefahrbringenden Ausfall), DCavg (Qualitätsniveau der Test und Überwachungsmaßnahmen) und CCF (Maßnahmen gegen Fehler gemeinsamer Ursache). Die Auswirkung jeder Parameteränderung auf das Gesamtsystem wird direkt angezeigt.

„Aufgrund der gewählten Komponenten, die herstellerseitig ausgezeichnet dokumentiert sind (alle Steuerungs- Sicherheitsschalter- und Komponenten PLe, SIL3), war die Bewertung des Projekts relativ einfach. Auch deswegen, weil wir keine Kunstgriffe gemacht haben. Die Presse kann somit nur bedient werden, wenn alle Schutzmaßnahmen aktiv sind und der Sicherheitskreis geschlossen ist“, beschreibt Robert Grabmayer. Schutzmaßnahmen wie beispielsweise Schutzumhausung mit Fingerschutz sind durch transpondercodierte Schaltsysteme mechanisch verriegelt und bleiben auch im spannungslosen Zustand (z.B. nach Netzausfall / Betriebsstörung ) immer geschlossen.

Ein großer Vorteil des SAFELINE Sicherheitssystem ist die zur Verfügung stehende Software SAFELINEDESIGNER II, mit der die Steuerung programmiert, kontrolliert und überwacht werden kann. „Wenn es zu einer Störung kommt, können mittels Notebook und DINA-Software „online“ direkt an der SPS Fehler diagnostiziert und lokalisiert werden. Das führt zu wesentlich kürzeren Ausfallzeiten. Seit dem Umbau läuft die Presse jedoch nahezu störungsfrei“, zeigt sich Dietmar Uhl zufrieden.

Hardwareseitig aufgebaut ist die Steuerung aus der modularen Baureihe SAFELINE von DINA bestehend aus Zentralmodul vom Typs DNSL-ZMR-DP mit 16 sicheren

Die in der Druckgussmaschine gegossenen Werkstücke werden anschließend in der hydraulischen Presse entgratet.

Die in der Druckgussmaschine gegossenen Werkstücke werden anschließend in...

Ein- bzw. sieben Ausgängen und dem zusätzlichen Modul DNSL-KM, einer Ausgangserweiterung des ZMR mit Relaisfunktion d.h. nun mit vier weiteren sicheren Relaisausgängen und Meldekontakten. „Im Grunde ein sehr einfaches Konzept mit einer Software, die intuitiv zu bedienen ist“, so der gelernte Elektroniker. „Mit der neuen Steuerung von DINA wurden insgesamt neun Standard Not Halt - Relais ersetzt. Wenn man dann das mehrmalige Auswechseln dieser Relais (Anm.: EUR 150,-/Stk.) und den gesamten Verdrahtungsaufwand bedenkt, rechnet sich diese Steuerung allein bei den Kosten“, fügt er hinzu.

„Die Projektierung kann direkt in der Software durchgeführt werden. Man bestimmt also wie viele Ein- und Ausgänge verwendet werden, projektiert dies in einer grafischen Oberfläche und erstellt die einzelnen Sicherheitskreise auf einzelnen Arbeitsblättern und kann dann die Klemmenbezeichnungen mithilfe der verfügbaren Makros ( Eplan Version 5 und 8) direkt in den Schaltplan übernehmen“, bemerkt Grabmayer noch weitere Stärken des Systems. Mit der sicheren Steuerung von DINA sind nicht nur Ein- und Ausgänge online im laufenden Betrieb überwachbar, sondern es können damit auch Werte wie Umdrehungen und reduzierte Geschwindigkeiten überwacht werden, zum Beispiel bei der Antriebsüberwachung einer zusätzlichen Fördertechnik oder zur Anbindung von Robotern. Außerdem ist das System modular aufgebaut und somit einfach erweiterbar“, merkt Dietmar Uhl noch an.

Weitere neue Komponenten, die in der Entgratpresse beim Umbau verbaut wurden, sind die Sicherheitsschalter CET AR UniCode von Euchner an der Schutzumhausung und an der Bedienerseite. Sie verfügen über eine besonders hohe Zuhaltekraft (6.500 N) mit integrierter Auswerteelektronik. „Diagnostiziert dieser Schalter einen internen Fehler, so wird dieser optisch am Schalter angezeigt und an die Steuerung gemeldet. Somit ist sofort festellbar, wo der Fehler liegt: Im Schalter oder in der Steuerung. Ein großer Vorteil für die Instandhaltung“, erläutert Dietmar Uhl.

DINA verfügt über eine 20-jährige Erfahrung in der Sicherheitstechnik bei Maschinen und Anlagen. Das Programm reicht von der einfachen sicheren Stillstandsüberwachung bis hin zu multifunktionalen, frei konfigurierbaren, modularen Sicherheitssystemen. „Diese Sicherheitssteuerungen sind genau für diesen Einsatzbereich bei Werkzeugmaschinen abgestimmt. Integrierte Funktionen für die Zweihandbedienung oder Schutztürüberwachung sind selbstverständlich und können bereits als Funktion eingesetzt werden. Eine eigenständige Programmierung ist nicht notwendig“, sieht Grabmayer als weiteren Vorteil von DINA.

„Überzeugt hat mich der Telefon bzw. email - Support. Die kompetenten Servicetechniker bei DINA können einem wirklich weiterhelfen. Bei Rückfragen gibt es Anwendungstechniker, die auch „bei Bedarf die Software anpassen“, ist Dietmar Uhl voll des Lobes.

Um die CE-Konformität der Maschine beizubehalten war nach Rücksprache mit dem zuständigen Sachverständigen grundsätzlich ´nur´ das Riskobewertungsverfahren nach EN ISO 14121-1 anzuwenden. Die Gestaltungsleitsätze für die neue Sicherheitstechnik wurden jedoch aus EN ISO 13849-1 sowie der gültigen C-Norm für hydraulische Pressen EN 693 übernommen und die um die in diesen Normen konkretisierten Aspekte ergänzt.

Um Rechtssicherheit zu erlangen, wurde neben der Abnahme mittels Abnahmeprotokoll nach „Prüf-/ Abnahmeprotokoll: Erstprüfung Prüfliste: MRL (Anh. I - DQV auf EN ISO 12100)“ abschließend eine Begehung mit Besichtigung und Prüfung der Sicherheitsmaßnahmen durch einen Sachverständigen durchgeführt.