Busbasiertes Sicherheitskonzept vereinfacht Planung

Busbasiertes Sicherheitskonzept vereinfacht Planung, Installation und
Inbetriebnahme bei der Modernisierung einer Süßwaren-Produktionsanlage
Bus-based safety concept eases the planning, installation and
While safety concepts wired on hardware basis can
still be frequently found in the foodstuff sector, a
renowned cookie manufacturer relies on ASIsafe.
Within the scope of one of its production plant's
modernization, the manufacturer realized a safety
technology concept which has a lot in common with
the manufactured products: The cookies' German
name "Ohne Gleichen" means as much as "unrivaled",
an attribute which also applies to the safety solution.
Bei Bahlsen wurde für die Produktionsanlage der "Ohne Gleichen"- Kekse
ein Sicherheitssystem erweitert, das auf dem Bussystem ASIsafe basiert.
For the production plant of the "Ohne Gleichen" cookies by Bahlsen, a
safety system based on the ASIsafe bus system was expanded.
Während in der Lebensmittelbranche häufig noch hardwaremäßig verdrahtete Sicherheitskonzepte zu finden sind, setzt
ein renommierter Keks-Hersteller auf ASIsafe. Im Zuge der
Modernisierung einer Produktionsanlage hat er eine
Sicherheitstechnik realisiert, die viel mit den darauf
hergestellten Produkten gemeinsam hat. Die Kekse heißen
"Ohne Gleichen" und die Sicherheitslösung ist ebenfalls
etwas ganz Besonderes.
"Der Aufbau der gesamten Sicherheitstechnik mit ASIsafe ist so
übersichtlich, einfach und kostengünstig, dass ich diese Lösung
jederzeit wieder wählen würde", erklärt Dipl.-Ing. Hartmut
Neumann, bis Ende Februar 2008 Technischer Betriebsleiter bei
der Bahlsen GmbH & Co. KG in Barsinghausen, ca. 20 km westlich
von Hannover. Man könnte fast sagen, als Abschiedsgeschenk in
den wohlverdienten Ruhestand hat er Dipl.-Ing. Carsten Meier,
"The assembly of the complete safety technology on the
basis of ASIsafe is so transparent, easy and cost-favorable that I would opt for this solution again anytime",
praises Dipl.-Ing. Hartmut Neumann, who acted as the
technical plant manager of Bahlsen GmbH & Co. KG
located in Barsinghausen, approx. 20 km west of
Hanover, until the end of February 2008. One could
almost see it as farewell gift for his well-deserved retirement that he was responsible for supervising Dipl.-Ing.
Carsten Meier, back then a graduand working on his
diploma thesis at Bahlsen, thanks to which he was able
to experience this safe bus system's ease of operation.
Within the scope of a modernization of the production
plant for the Bahlsen cookies "Ohne Gleichen", the entire
safety concept was expanded in spring 2008. Carsten
Meier confirms: "The minimum installation expenditures
and the comfortable programming of the safety
technology via the Step7 software live up to the high
reputation of this bus system." The central requests for
success
Reference - SIRIUS Industrial Controls
commissioning of a confectionary production plant's modernization
ASisafe
Bahlsen rüstet Sicherheitstechnik der “O
Bahlsen equips safety technology of the “Ohne-
damals Diplomand bei Bahlsen, betreuen und dabei miterleben
dürfen, wie einfach der Umgang mit diesem sicheren Bussystem
ist. Im Rahmen einer Modernisierung der Produktionsanlage für
die Bahlsen-Kekse "Ohne Gleichen" wurde das gesamte Sicherheitskonzept im Frühjahr 2008 erweitert. Carsten Meier bestätigt:
"Der geringe Installationsaufwand und die komfortable Programmierung der Sicherheitstechnik über die Step7-Software macht
diesem Bussystem alle Ehre." Eine zentrale Forderung war, dass
es sich schnell installieren lässt und dabei nur wenig
Verkabelungsaufwand erforderlich sein darf.
Als Verantwortliche für die
Modernisierung der Sicherheitstechnik freuen sich Dipl.-Ing.
Hartmut Neumann, Dipl.-Ing.
Carsten Meier und Dipl.-Ing.
Ingo Witte (v. l. n. r.): "Mithilfe
des ASIsafe haben wir die
Sicherheitstechnik erweitert,
ohne in die Standard-Automatisierungstechnik eingreifen zu
müssen."
The experts responsible for the safety technology's modernization,
Dipl.-Ing. Hartmut Neumann, Dipl.-Ing. Carsten Meier and Dipl.-Ing. Ingo
Witte (f. l. t. r.), are pleased: "With the help of ASIsafe, we were able to
expand the safety technology without having to intervene in the
standard automation technology."
Aufgrund der Hygienevorschriften in der Lebensmittelindustrie
müssen beispielsweise alle Kabelkanäle von allen Seiten offen
sein, um Verunreinigungen bzw. Keimen im wahrsten Sinne des
Wortes den Nährboden zu entziehen. Dazu gehört bei Bahlsen
auch der Verzicht auf Vor-Ort-Schaltkästen. Diese technischen
Vorgaben überzog natürlich auch das Thema Wirtschaftlichkeit.
Dezentrale Peripherie mit Master-Anschaltung als
Subsystem
Also entschieden sich die Verantwortlichen für eine Sicherheitstechnik in Kombination von fehlersicherer F-CPU und ASIsafe.
Hierzu musste nicht einmal die vorhandene Anlagensteuerung
Simatic S7-400 mit CPU414 gegen eine fehlersichere Variante
getauscht werden. Carsten Meier berichtet: "Wir haben auf der
Profibus-Ebene lediglich eine zusätzliche dezentrale Peripherie
ET200S-Station von Siemens mit fehlersicherer CPU als intelligenten Slave ergänzt. Diese Variante erwies sich als erheblich
günstiger gegenüber der Investition in eine neue, fehlersichere
Steuerung." Mit einer optional erweiterbaren Standard-Masteranschaltung kann dieser Profibus-Slave als Master für ASIsafe
genutzt werden. Mit der vorhandenen Master-CPU werden lediglich nur einige wenige Befehle ausgetauscht, ansonsten arbeitet
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fast installation and minimum wiring expenditures were
excellently fulfilled. Due to the hygiene regulations of
the foodstuff industry, for example all cable ducts have
to be open on all sides to literally eradicate the breeding
ground of dirt and germs. At the Bahlsen plant, this also
includes the elimination of on-site control boxes. Of
course, these technical specifications were affected by
the subject of efficiency.
Distributed I/O with master connection as
subsystem
Correspondingly, the decision-makers opted for a safety
technology combined with a failsafe F-CPU and ASIsafe.
For this purpose, not even the existing Simatic S7-400
system control with CPU414 had to be replaced by a
failsafe version. Carsten Meier reports: "We merely
supplemented the Profibus level by an additional
distributed I/O ET200S station by Siemens with failsafe
CPU as intelligent slave. This version proved considerably
more cost-favorable than an investment in a new,
failsafe control." With an optionally expandable
standard master connection, this Profibus slave can be
used as master for ASIsafe. Via the existing master CPU,
only few commands are exchanged. Otherwise, the
distributed I/O acts as autonomous subsystem.
"Our plants are operated in three shifts, which means
that failures entail significant economic consequences",
confirms Dipl.-Ing. Ingo Witte, the new technical plant
manager of Bahlsen in Barsinghausen. Hartmut
Neumann adds: "This is why we wanted a safety solution
supporting both minimum subsequent installation
expenditures as well as separate operability."
These requirements were perfectly fulfilled by the
concept based on one DP/ASi-Link each on the Profibus
network plus the corresponding safe stations on ASIsafe.
Three so-called DP/AS-i F-Links by Siemens serve as safe
data transmitters and communication interface in the
production plant. These links are able to collect all safe
and standard signals in the field via the yellow AS-i cable
and to transmit the data to the IM151-7 F-CPU head
module of the ET200S as failsafe CPU via PROFIsafe.
"Amongst others, these devices act as gateway between
ASIsafe and PROFIsafe and considerably simplify safety
solutions in parallel with the automation level", praises
Carsten Meier.
After all, Carsten Meier was responsible for the concept's
configuration and programming. He found out about the
ease of handling offered by ASIsafe within the scope of
his diploma thesis.
Ohne-Gleichen-Produktionslinie” mit ASIsafe aus
-Gleichen” production line with ASIsafe
die dezentrale Peripherie als autarkes Subsystem. "Unsere
Anlagen laufen im Drei-Schicht-Betrieb, was bedeutet, dass
Ausfälle spürbare wirtschaftliche Auswirkungen zur Folge haben",
bestätigt Dipl.-Ing. Ingo Witte, der neue Technische Betriebsleiter
bei Bahlsen in Barsinghausen. Hartmut Neumann ergänzt: "Wir
wollten deshalb auch eine Sicherheitslösung, die möglichst
wenig Nachinstallationsaufwand erfordert und nach Möglichkeit
separat läuft."
Mit dem Konzept aus je einem DP/ASi-Link am Profibus-Netzwerk
plus den entsprechenden sicheren Teilnehmern an ASIsafe ist
dieses gelungen. Als sichere Datenübermittler und Kommunikationsschnittstelle dienen in der Produktionsanlage drei sogenannte DP/AS-i F-Link von Siemens. Diese sind in der Lage, über
die gelbe AS-i-Leitung alle sicheren und Standard-Signale im Feld
zu sammeln und die Daten über PROFIsafe an die Kopfbaugruppe
IM151-7 F-CPU der ET200S als fehlersichere CPU zu übermitteln.
"Diese Geräte arbeiten unter anderem als Gateway zwischen
ASIsafe und PROFIsafe und vereinfachen Sicherheitslösungen
parallel zur Automatisierungsebene erheblich", weiß Carsten
Meier. Schließlich hat er alles projektiert und programmiert. Wie
einfach das bei ASIsafe ist, hat er im Rahmen seiner Diplomarbeit
erfahren.
Jeder einzelne Sensor wird erfasst
Durch die Überwachungsfunktion dieses Sicherheitsschaltgeräts
(DP/AS-i F-Link) ergibt sich eine Vielzahl von Diagnosemöglichkeiten. So erkennt beispielsweise das Gerät sofort, wenn ein Teilnehmer fehlt. Fällt also ein fehlersicherer Sensor aus, geht die
Meldung sofort über den F-Link an die F-CPU, der seinerseits mit
einem Textpanel z. B. vom Typ TP270 von Siemens über den
Profibus verbunden ist.
Die Anbindung an den AS-i-Bus ist denkbar einfach: Entweder
besitzen die einzelnen Not-Halt-Taster einen integrierten fehlersicheren Busknoten oder sie werden über Standardleitungen und
M12-Schraubverbindungen mit Kompaktmodulen vom Typ
K45F in fehlersicherer Ausführung und hoher Schutzart IP65/67
verbunden. "Das funktioniert wunderbar und gibt uns sogar die
Freiheit, auch vorhandene Sensoren mit in unser ASIsafe-Konzept
zu integrieren", berichtet Carsten Meier.
Positionsschalter mit integrierter Sicherheitselektronik
Die Anlage zum Veredeln der "Ohne Gleichen"-Kekse ist etwa 50
Meter lang und mit Türen aus Makrolon, Not-Halt-Tastern und
Seilzug-Tastern geschützt. "Grundsätzlich verwenden wir dabei
Teilnehmer mit integriertem AS-i-Knoten, um den Installationsaufwand so gering wie möglich zu halten und so wenig wie
möglich "Schmutzfänger" an der Maschine zu haben", erklärt Ingo
Witte. Deshalb entschieden sich die Experten für Positionsschalter
aus dem Programm Sirius 3SF1 von Siemens. Diese integrieren
die ASIsafe-Elektronik in Standardgehäusen und besitzen sogar
ASIsafe
Detection of each and every sensor
The monitoring function of this safety relay (DP/AS-i
F-Link) offers numerous diagnostics options. For
example, the device immediately detects any missing
station. If a failsafe sensor fails, the F-Link promptly
signals the failure to the F-CPU, which is in turn
connected to a text panel, e.g. TP270 by Siemens, via
Profibus.
Connection to the AS-i bus is extremely easy: Either the
individual EMERGENCY-STOP buttons are equipped with
an integrated failsafe bus node or are connected to
failsafe K45 compact modules with high degree of
protection IP65/67 via standard lines and M12 screw
connections. "This works excellently and even offers the
flexibility of also integrating already installed sensors in
our ASIsafe concept", states Carsten Meier.
Die Vorteile von ASIsafe sind
die einfache Installation und
die Flexibilität: Sowohl
sichere als auch StandardSlaves lassen sich auf ein und
demselben Bus führen.
The advantages of ASIsafe
include ease of installation
and high flexibility: Both safe
and standard slaves can be
routed over a single bus.
Position switches with integrated safety
electronics
The finishing plant for the "Ohne Gleichen" cookies spans
a length of roughly 50 meters and is protected with
doors made of macrolon, EMERGENCY-STOP buttons and
cable-operated switches. "We generally employ stations
with integrated AS-i node here to minimize installation
expenditures and to keep the machine free of "dirt traps"
to the largest possible extent", explains Ingo Witte. This
is why the experts opted for position switches from the
Sirius 3SF1 range by Siemens. These switches integrate
the ASIsafe electronics in standard enclosures and even
feature LEDs for on-site status display.
A further important advantage: The position switches
can be individually equipped and the actuator heads can
be easily replaced as required. Hartmut Neumann adds:
"Experience has shown that mostly only the actuator
heads are damaged, but not the position switch." The
fact that the position switches are also available in
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Success Story
LEDs für die Statusanzeige vor Ort. Ein weiterer wichtiger Vorteil
ist: Die Positionsschalter lassen sich individuell bestücken und die
Antriebsköpfe bei Bedarf leicht austauschen. Hartmut Neumann
ergänzt: "Die Erfahrung zeigt, dass meist nur die Antriebsköpfe
beschädigt werden, nicht aber der Positionsschalter."
Ein weiterer Vorteil des gewählten Sicherheitskonzepts, der vor
allem in der Lebensmittelindustrie zum Tragen kommt, ist, dass
es die Positionsschalter auch in Metallgehäusen gibt. Ingo Witte
erklärt: "Wir sind vom Gesetzgeber dazu verpflichtet, unsere
Produkte konsequent auf ihren Metallgehalt zu überprüfen."
Gäbe es durch eine mechanische Beschädigung eine Absplitterung, würde das sofort bemerkt. Helmut Neumann ergänzt: "Das
ist zwar weit jenseits des Vorstellbaren, aber dennoch lässt uns
die Gewissheit der Metalldetektion besser schlafen."
Rund 85 AS-i-Slaves sind in der Anlage verteilt und in drei Sicherheitskreise unterteilt. Diese sind separiert in vorne, Mitte, hinten.
Um Verkabelung zu sparen und die Leitungslängen nicht über die
empfohlenen Höchstgrenzen hinaus führen zu müssen, wurden
ergänzend zum Schaltschrank an zwei Stellen in der Anlage
kleine Vor-Ort-Kästen mit den beiden weiteren Geräten DP/AS-i
F-Link installiert. Dadurch, dass der Profibus eh durch die gesamte
Anlage geschleift ist, war auch diese Installation schnell erledigt.
"Selbst die Monteure haben sich lobend darüber geäußert, dass
nach 20 Minuten jeder wusste, wie beim AS-Interface alles
anzuschließen ist", erwähnt Carsten Meier.
Moderne Sicherheitstechnik "schmiegt" sich an die
Automatisierung
Bahlsen zeigt mit der Modernisierung der Sicherheitstechnik an
der Produktionsanlage für die "Ohne Gleichen"-Kekse, dass sie
nicht nur vom Veredeln von Süßwaren, sondern auch vom
"Veredeln" von Maschinen viel verstehen. Weshalb die ASIsafeLösung mit fehlersicherer IM151-7 F-CPU für die dezentrale
Peripherie ET200S und DP/AS-i F-Link bei Bahlsen "gewonnen"
hat, beruht ursächlich auf einer Beratungsveranstaltung des
Geräteherstellers. Dieser besuchte die Bahlsen-Techniker in
Barsinghausen mit einem eigenen Vorführwagen und präsentierte dort Sicherheitslösungen, die den Stand der Technik darstellen. Dazu gehört auch die nun bei "Ohne Gleichen" umgesetzte
Lösung. "Diese Form der Unterstützung hat uns darin bestärkt,
dass wir heute ASIsafe einsetzen", bestätigt Hartmut Neumann.
Als Nachfolger von Hartmut Neumann freut sich auch Ingo Witte
über die ASIsafe-Lösung: "Durch die Ergänzung eines autarken
Subsystems für die Sicherheitstechnik mussten wir nicht in die
Standard-Automatisierung eingreifen. Das hat sowohl die
Installation als auch die Inbetriebnahme stark vereinfacht und
auch im Betrieb können wir beide Systeme getrennt im Auge
behalten. Das vereinfacht unsere Arbeit auch in der Zukunft
"ohne Gleichen"."
Siemens AG
Industry Sector
Low-Voltage Controls and Distribution
P.O. Box 48 48, D-90327 Nuremberg
metal enclosures represents a further benefit of the
selected safety concept, which is particularly important
for the foodstuff industry. Ingo Witte explains: "We are
legally required to consistently check our products for
their metal contents." Any spalling caused by mechanical
damage would be immediately detected. Helmut
Neumann adds: "Even though this scenario is far beyond
the imaginable, the certainty offered by metal detection
is reassuring."
Approximately 85 AS-i slaves are installed in the plant
and divided into three safety circuits separated into
front, center and rear. To reduce wiring expenditures
and keep the line lengths within the recommended
maximum limits, small on-site boxes with the two
further DP/AS-i F-Link devices were installed at two
positions in the plant in addition to the control cabinet.
Also this installation was completed in next to no time as
the Profibus is looped through the entire plant anyway.
"Even our fitters praised the fact that it only took 20
minutes for everyone to familiarize with the connection
principle of AS-Interface", emphasizes Carsten Meier.
Modern safety technology "nuzzled" beside
automation
With the modernization of the safety technology of the
"Ohne Gleichen" cookie production plant, Bahlsen proves
to not only be an expert in the finishing of confectionary,
but also in the "refining" of machines.
The decision process in favor of the ASIsafe solution with
failsafe IM151-7 F-CPU for the distributed I/O ET200S
and DP/AS-i F-Link by Bahlsen was initiated by a
consultation event of the device manufacturer. Siemens
visited the Bahlsen technicians in Barsinghausen with its
demo truck and presented state-of-the-art safety
solutions. This also included the concept implemented
for the "Ohne Gleichen" production. "This form of support
encouraged us to opt for ASIsafe", confirms Hartmut
Neumann.
As successor of Hartmut Neumann, also Ingo Witte is
very pleased with the ASIsafe solution: "Thanks to the
supplementation of an autonomous subsystem for the
safety technology, we did not have to intervene in the
standard automation. This significantly eased both
installation as well as commissioning and facilitates the
separate control of both systems during operation. Also
in the future, this concept will ease our work in an
unrivaled manner."
www.siemens.com/lowvoltage
Order No. 155/08
Printed in Germany
June 2008
© Siemens AG 2005
Subject to change without prior notice