myPNOZ en Industrie 4.0

Batchgrootte 1 en klaar voor montage en gebruik

Over Industrie 4.0 wordt heel veel gesproken, maar wordt deze manier van produceren ook al veel toegepast? Kunnen we al in de showroom een auto bestellen en deze geheel naar eigen wens en inzicht laten produceren zonder verdere tussenkomst van de mens? Pilz is in ieder geval al wel zo ver dat zij nu een product kunnen leveren dat geproduceerd wordt volgens het stramien van Industrie 4.0. Het gaat hier om hun veiligheidsrelais myPNOZ dat u afgestemd op uw project kunt laten maken in batchgrootte 1.

In de jaren tachtig van de vorige eeuw ontstond bij Pilz het idee voor een geïntegreerd, redundant opgebouwd veiligheidsrelais in één behuizing. Deze oplossing moest kleiner zijn dan de conventionele schakeling met magneetschakelaars, maar vooral veiliger door een gecertificeerde typekeuring. Dat was de geboorte van ’s werelds eerste veiligheidsrelais PNOZ (P = Pilz, NO = noodstop, Z = zwangsgeführt, oftewel mechanisch gedwongen). Parallel met de technische vooruitgang ontstond in de daaropvolgende jaren de PNOZ-familie met brancheoverkoepelende veiligheidsoplossingen voor vrijwel elke machine. De stappen binnen de PNOZ-families met hun respectieve veiligheidsrelais illustreert de technische normen van hun tijd. Tevens geeft deze ontwikkeling aan hoe, met de toenemende automatisering, de eisen aan efficiënte en krachtige veiligheidsoplossingen toegenomen is, die noch de productiviteit beperken, noch aanzetten tot manipulatie.

PNOZ
De totale familie PNOZ-veiligheidsrelais bieden heel veel mogelijkheden om de veiligheidsvoorzieningen in menige machine mee te realiseren. Daarbij biedt het systeem ook een aantal vrijheidsgraden zodat een machinefabriek niet voor elk type machine apart een andere PNOZ in moet zetten. Tegelijkertijd is dat meteen ook een nadeel, want bij de montage en inbedrijfstelling van de totale installatie, moeten er op de PNOZ misschien nog diverse parameters ingesteld worden om de gewenste functionaliteit te krijgen. Daarbij komt dat de PNOZ die de machinebouwer veelal gebruikt, misschien functies of onderdelen mist of extra heeft wat maakt dat de standaard PNOZ niet altijd handig is in alle gevallen. Veel mooier zou het zijn als het veiligheidsrelais precies is afgestemd op de toepassing en bij het inbouwen in de machine de monteur alleen de draden hoeft aan te sluiten en niets verder meer moet instellen of afregelen. Met de introductie van het myPNOZ-platform heeft Pilz het voor elkaar weten te krijgen om deze wensen te verwezenlijken.

Te veel wensen
Met de componenten uit het totale PNOZ-programma kan een groot deel van alle veiligheidsapplicaties uitgevoerd worden. Vaak vraagt dat wel enige creativiteit en waakzaamheid bij met name het inbouwen van de apparatuur in de machine. Een begrip als plug and play is immers heel erg lastig voor een product dat breed inzetbaar moet zijn. Pilz bedacht daarom dat het anders moest gaan. Door de mogelijkheden die Industrie 4.0 biedt, is men een product en de bijbehorende productieafdeling gaan ontwikkelen om te komen tot een oplossing om een veiligheidsrelais te maken dat exact is afgestemd op de toepassing van de klant. Een product dat hij zonder verder aanpassingen of instellingen kan monteren en in bedrijf stellen. ‘Een kind kan de was doen’ is het devies geweest.
Voor het myPNOZ-platform is men begonnen met de ontwikkeling van een hoofdmodule die o.a. de voeding bevat. Op deze hoofdmodule kunnen maximaal acht vrij te combineren uitbreidingsmodules via een interne busverbinding gekoppeld worden. Via deze bus worden de uitbreidingsmodules gevoed en vindt de interne communicatie plaats (afbeelding 1).
In totaal zijn er 12 verschillende uitbreidingsmodules waarmee de myPNOZ opgebouwd kan worden. Zo zijn er vier uitgangsmodules, vier ingangsmodules en vier in-/uitgangsmodules. Elke ingangsmodule kan twee veiligheidsfuncties bewaken, waardoor de kosten voor hardware worden geminimaliseerd. Er kunnen meerdere veiligheidssensoren bewaakt worden zonder dat er – zoals voorheen – meerdere schakelapparaten moeten worden aangesloten. Daarnaast kunnen er met myPNOZ meerdere veiligheidszones gevormd worden die onafhankelijk van elkaar diverse delen van de installatie kunnen bewaken.
De 17,5 mm smalle hoofdmodule heeft naast de voeding ook een veiligheidsfunctie die onafhankelijk van mogelijke verdere veiligheidszones op alle uitgangen werkt. Een algemene nooduit loopt via deze ingang. De uitgangsmodules schakelen naar keuze met een vertraging of direct en zijn verkrijgbaar met relais- of halfgeleideruitgangen.

myPNOZ Creator
Naast de ontwikkeling van de hardware om het gewenste doel te kunnen halen, heeft Pilz ook een ontwikkelomgeving gemaakt die gebruikt wordt door de klant om op basis van zijn veiligheidsapplicatie het gewenste veiligheidsrelais te creëren. In deze online tool myPNOZ Creator verbindt de gebruiker afhankelijk van de veiligheidseisen de noodzakelijke veiligheidsfuncties zoals een noodstop of een veiligheidsdeur via logische EN-/OF-poorten met de noodzakelijke uitgangen (afbeelding 2). Daarbij helpt myPNOZ Creator de gebruiker om logische fouten in de volgorde van de veiligheidsfuncties te voorkomen. Naar behoefte kunnen verdere veiligheidsfuncties toegevoegd worden en details zoals opkomst- of uitvalvertraging ingegeven worden.
Zijn de veiligheidsfuncties foutloos ingevoerd, dan kan het resultaat met myPNOZ Creator gesimuleerd worden om direct te controleren of de schakeling of het veiligheidsontwerp aan de eigen eisen voldoet. Zo worden fouten verminderd en wordt de ingebruikname versneld.

De Creator gebruikt vervolgens de ingevoerde gegevens om automatisch te berekenen welke modules nodig zijn en in welke volgorde deze geplaatst moeten worden in de door de klant gespecificeerde myPNOZ (afbeelding 3). Deze volgorde komt voort uit de logica van de koppeling van de veiligheidsfuncties.
In de Creator kan de gebruiker schakelen tussen een logische en een hardware-weergave. Daarnaast biedt de simulatie de mogelijkheid tot validatie en genereert hij een uitgebreide documentatie.
Door deze interne combinatielogica is er geen programmeerkennis nodig. Het gegenereerde product kan direct via de online tool worden besteld en de gebruiker kan dus met een muisklik in de zelf gedefinieerde myPNOZ bestellen. Met één druk op de knop zet u de productie bij Pilz in werking en worden de vereiste modules samengebouwd en ingesteld. Vervolgens wordt het aldus verkregen product getest en klaargemaakt voor verzending. Het veiligheidsrelais wordt dus compleet samengebouwd en ingesteld geleverd en is klaar voor installatie.
Omdat elke myPNOZ een unieke typecode krijgt, kan dezelfde systeemconfiguratie op elk gewenst moment opnieuw besteld worden. Voor machinebouwers die bepaalde machines vaker bouwen, kunnen op die manier snel en eenvoudig, zonder een eigen voorraad te moeten aanhouden de op maat gemaakte veiligheidscomponenten verkregen worden.

Documentatie
Meteen nadat in de myPNOZ Creator alle functies zijn vastgelegd, kan een complete set documentatie gegenereerd worden. Hierin staan alle gegevens over de functionaliteit, de gebruikte modules, de werking en uiteraard ook hoe de myPNOZ aangesloten moet worden. Het is deze laatste tekening die de monteur straks nodig heeft als hij het veiligheidsrelais in de schakelkast aan moet sluiten (afbeelding 4). Ook is er een tekening waarop alle instellingen staan. Deze hebt u in principe niet nodig, behalve als er onverhoopt iets aan de instellingen veranderd is (afbeelding 5).

Het ei van Columbus?
myPNOZ is een platform dat heel veel mogelijkheden biedt, vooral ook omdat het exact op uw toepassing is af te stemmen. Toch mag u helaas niet verwachten dat echt elke veiligheidsapplicatie met myPNOZ is af te dekken. Machines kunnen dusdanig complex of uitgebreid zijn dat de mogelijkheden van myPNOZ niet toereikend zijn. In dat geval heeft Pilz de programmeerbare PNOZmulti 2 of het veiligheidsbesturingsplatform PSS 4000. Met name deze laatste is niet snel te klein voor uw applicatie.