Sicherheitsapplikationen für RGBs effizient umsetzen 

ASi-5 und ASi-3 sind Standard in der Intralogistik, ideal für Antriebslösungen. Bihl+Wiedemann  
realisiert mit dem Intralogistik-Spezialisten Klinkhammer effiziente Sicherheitsapplikationen bis SIL3/PLe für Regalbediengeräte in Hochregallagern. 

ASi-5 und ASi-3 sind heute in der Intralogistik Standard – vor allem dann, wenn es um Antriebslösungen für die Integration von Rollenantrieben, Gleichstrommotoren und dezentralen Frequenzumrichtern geht. Dass sich mit der Sicherheitstechnik von Bihl+Wiedemann aber nicht nur Förderstrecken bis SIL3/PLe sicher steuern und überwachen lassen, sondern auch komplette Sicherheitsapplikationen für Regalbediengeräte (RBGs) in automatisierten Hochregallagern effizient realisiert werden können, hat der Intralogistik-Spezialist Klinkhammer aus Nürnberg zusammen mit dem Mannheimer Unternehmen unter Beweis gestellt. 

Klinkhammer und AS-Interface – eine lange Tradition 

Einfache Installation, hohe Funktionalität und Flexibilität, geringe Kosten – und das alles bei hohem Anwenderkomfort. AS-Interface hat sich als international standardisiertes Verdrahtungssystem auch in der modernen Förder- und Materialflusstechnik durchgesetzt, wozu das umfangreiche Produktportfolio von Bihl+Wiedemann sowie die verschiedenen Hard- und Software-Tools zur Einrichtung von ASi Netzwerken nicht unwesentlich beigetragen haben. Auch Klinkhammer vertraut bei der Fördertechnik seit vielen Jahren auf ASi und (ASi) Safety Lösungen von Bihl+Wiedemann und setzt u.  a. auf ASi PROFINET Gateways, die die E/A Daten sowie detaillierte Diagnoseinformationen direkt an die Steuerung übertragen. Mit der optionalen Sicherheitssteuerung in den Gateways können die Safety-Signale direkt lokal ausgewertet werden, wodurch auf eine übergeordnete Sicherheitssteuerung verzichtet werden kann. 

Ein wesentlicher Grund für die ursprüngliche Entscheidung pro Bihl+Wiedemann war, so Alexander Ruhmann, verantwortlich für die Elektrokonstruktion bei Klinkhammer, dass die ASi Gateways im Edelstahlgehäuse im Gegensatz zu den Geräten anderer Hersteller schon früh über ein Display verfügten und dadurch deutlich wartungsfreundlicher sind. Und die Sicherheitstechnik von – auch größeren – Fördertechnik-Applikationen lässt sich laut A. Ruhmann mit ASi Safety sehr schön lösen, weil man häufig nur die Daten von einfacher Sensorik, oft aber weit verteilt im Feld, einsammeln muss. „Lichtschranken, hier und da mal ein Sicherheits-Lichtgitter, alle paar Meter ein Not-Halt-Taster, vielleicht noch eine Schutztür – dafür ist ASi Safety gerade in der Fördertechnik einfach perfekt“.  

Regalbediengerät mit Sicherheitstechnik 

Aufgrund der guten Erfahrungen mit den ASi und ASi Safety Lösungen und den Möglichkeiten, die diese bieten, hat man bei Klinkhammer entschieden, auch die Sicherheitstechnik eines Regalbediengerätes für ein automatisiertes Hochregallager mit einer Safety-Lösung von Bihl+Wiedemann zu realisieren.  

Bei der Umsetzung eines ca. zwei Tonnen schweren und ca. 8 Meter hohen Regalbediengerätes für Behälter, das auf einer Schiene eine Gasse befährt und mit Hilfe eines LAMs (LastAufnahmeMittels) automatisiert Regalfächer rechts und links in unterschiedlichen Höhen be- und entladen kann, waren folgende Anforderungen zu berücksichtigen: 

• das Sicherheitskonzept musste den Vorgaben der EN 528 für Regalbediengeräte entsprechen, 
• eine sichere Kommunikation zwischen innen (dem fahrenden RBG auf der Schiene) und außen musste realisiert werden können, 
• die Sicherheitslösung sollte ohne teure Schleifkontakte und ohne eine zusätzliche Sicherheitssteuerung funktionieren, 
• eine sichere Positions- und Bewegungsüberwachung innerhalb der Gasse musste gewährleistet sein,  
• die sichere Positions- und Bewegungsüberwachung sollte mit einem Barcode-Positioniersystem umgesetzt werden, 
• die Sicherheitstechnik sollte lokal auf dem RBG ausgewertet werden können,  
• die Kommunikation zwischen RBG und Schaltschrank sollte über eine Datenlichtschranke erfolgen, 
• die Position des RBGs muss der Steuerung zu jedem Zeitpunkt eindeutig bekannt sein 

Sichere Kommunikation zwischen innen und außen 

Für die (sichere) Kommunikation zwischen dem Schaltschrank außerhalb des Aktionsbereichs des Regalbediengerätes und dem RBG selbst werden zwei ASi-5/ASi-3 PROFINET Gateways mit integriertem Sicherheitsmonitor eingesetzt. Beide Gateways sind über Safe Link, die sichere Kopplung von Bihl+Wiedemann, miteinander verbunden. Safe Link kann über Standard-Ethernet oder den Feldbus übertragen werden. So ist keine zusätzliche Verbindung für die Safety-Kommunikation notwendig und das Gateway kann lokal über AS-Interface um weitere Safety und Standard E/As erweitert werden. Für den Bereich zwischen Umzäunung und RBG, wo keine kabelgebundene Kommunikation möglich ist, wird eine Datenlichtschranke eingesetzt. Damit können die sicheren Safe Link Daten und die nicht-sicheren Signale optisch über eine Distanz von bis zu 120 m stabil übertragen werden. Das zweite ASi-5/ASi-3 PROFINET Safety Gateway überwacht die ortsfeste Sicherheitstechnik. Diese Daten werden über Safe Link dem Gateway auf dem RGB zur Verfügung gestellt, das die Sicherheitstechnik des Regalbediengerätes steuert. 

Sichere Positions- und Bewegungsüberwachung 

Für die sichere Positions- und Bewegungsüberwachung des RBGs, das mit 3,5 m/s² beschleunigt und eine Geschwindigkeit von 6 m/s erreicht, wird ein ASi Drehzahlwächter (BWU2849) von Bihl+Wiedemann eingesetzt.  

Neben der Position des RBGs überwacht das Gerät in Verbindung mit dem Gateway auch weitere Sicherheitsanforderungen, die in der EN 528 festgelegt wurden: je nach Betriebsart Geschwindigkeit, Beschleunigungs- und Bremsrampen, Drehrichtung, Stillstand sowie sichere Endlagen. Zu Diagnose- und Steuerungszwecken werden diese Daten nicht-sicher über den Feldbus an die Steuerung übertragen.  

Das LAM am RBG kann Waren aus einem definierten Fach im Hochregal entnehmen oder in genau dieses einlagern sowie ausgelagerte Waren am Beginn der Gasse an das Förderband für den Weitertransport übergeben oder jene für die Einlagerung übernehmen. Um den Durchsatz von Waren im Hochregallager so hoch wie möglich zu gestalten, ist es essenziell, dass das RBG möglichst schnell beschleunigt und auch wieder abbremst. Die mechanischen Puffer am Gassenanfang und -ende können jedoch nur einen Teil der maximalen kinetischen Energie des Regalbediengerätes absorbieren. Deshalb muss die Geschwindigkeit an den Randbereichen sicher überwacht und zum richtigen Zeitpunkt verringert werden. Optimal gelingt dies mit überwachten Bremsrampen, die ebenfalls sicher vom Drehzahlwächter ausgewertet werden können. Stimmt das Beschleunigungs- bzw. Bremsverhalten nicht, greift auch hier die Sicherheitstechnik ein und sorgt dafür, dass das RBG sicher zum Stehen kommt. 

Im Gegensatz zum Fahrtweg in der Gasse (‚X-Richtung‘), der sicher überwacht werden muss, weil sich dort etwa im Hand- oder Einrichtbetrieb eine Bedienperson aufhalten kann, ist eine sichere Überwachung des Hubs (‚Y-Richtung‘) bei einem Behälter-RBG nicht notwendig, da auf dem LAM lediglich Kisten transportiert werden. Anders sieht es bei einem, in der Regel deutlich größeren, Paletten-RBG aus, bei dem auch eine Person in einer Kabine mit nach oben fahren kann. Dann ist auch der Hub sicherheitstechnisch zu überwachen. Was zunächst nach einer deutlich komplexeren Applikation klingt, kann bei genauerer Betrachtung mit der Safety-Lösung von Bihl+Wiedemann mit relativ überschaubarem Mehraufwand umgesetzt werden: indem man neben dem Drehzahlwächter für die Gasse einfach einen zweiten ASi Drehzahlwächter für die ‚Y-Richtung‘ einsetzt. 

Bilder: Bihl+Wiedemann, Klinkhammer