Die Elektrifizierung, intelligente Energiemanagementsysteme und eine digitale Vernetzung sind die zentralen Bausteine der Mobilität von morgen. Für die Umsetzung dieser Schlüsseltechnologien müssen Produktionsanlagen nicht nur hochautomatisiert und flexibel sein, sondern auch hohe Sicherheitsstandards erfüllen. Wie, zeigt Phoenix Contact.
Genau vor dieser Herausforderung stand der börsennotierte japanische Elektronikkonzern Panasonic bei der Inbetriebnahme einer neuen Fertigungslinie für Wechselrichter. Diese bilden einen Kernbestandteil des Power-Management-Systems für einen bekannten europäischen Automobilhersteller. Die Produktionslinie wurde vom slowakischen Maschinenbauer MTS entwickelt und realisiert. Die Herstellung der Wechselrichter erfolgt am Standort Trstená im Norden der Slowakei, einem führenden europäischen Fertigungszentrum von Panasonic Industrial Devices Europe. Hier entstehen innovative Lösungen für die Elektromobilität, darunter Systeme zur Leistungsumwandlung, Motorsteuerung und Wechselrichter, das Batteriemanagement sowie die Infrastruktur. Der Standort gilt als wichtiger Partner für industrielle Komponenten, die technische Unterstützung und zukunftsweisende Innovationen in Europa. Mit der neuen Produktionslinie setzt Panasonic ein klares Zeichen für die Zukunft der Elektromobilität und die Bedeutung sicherer, effizienter Herstellungsprozesse (Bild 01).
Bild 01: Die vom Maschinenbauer MTS entwickelte Produktionslinie für Wechselrichter.
Hohe Flexibilität für zukünftige Anpassungen und Erweiterungen
Die Fertigungslinie bei Panasonic ist für die Produktion von Wechselrichtern ausgelegt, die später in Elektrofahrzeugen für die Energieverteilung und -steuerung sorgen. Wechselrichter erweisen sich als essenziell, um Gleichstrom aus der Batterie in Wechselstrom für den Antrieb umzuwandeln. Die Anlage erstreckt sich über eine Länge von mehr als 30 m. Sie umfasst zahlreiche Bearbeitungsstationen, Werkstückträger und eine Vielzahl von Antrieben und Robotern, die sicher miteinander interagieren müssen. „Die größte Herausforderung war ein Sicherheitskonzept zu erarbeiten, das sowohl die Maschinenrichtlinie einhält, als auch zur hohen Flexibilität der Anlage beiträgt“, erklärt František Kormaňák, Projektleiter Elektrokonstruktion bei MTS. „Wir mussten eine Lösung finden, die sich an unterschiedliche Herstellungsszenarien anpassen lässt, ohne die Produktivität zu beeinträchtigen.“
Die Maschinenrichtlinie und die relevanten Normen wie EN ISO 13849 und IEC 62061 stellen klare Anforderungen an die funktionale Sicherheit. Für Panasonic und MTS bedeutete dies die Umsetzung eines umfassenden Sicherheitskonzepts, das den Schutz von Personen und Anlagen sicherstellt. Dazu gehört die sichere Abschaltung von Antrieben und Robotern in Gefahrensituationen sowie die zuverlässige Überwachung von Schutztüren, Lichtgittern und Not-Halt-Einrichtungen. Ein wesentlicher Bestandteil ist die Realisierung sicherheitsgerichteter Funktionen wie Safe Torque Off (STO) durch die Motorstarter der Produktfamilie Contactron von Phoenix Contact für die Fördertechnik, damit im Gefahrenfall das Drehmoment verlässlich deaktiviert wird. Gleichzeitig wurde auf eine große Flexibilität geachtet, um zukünftige Anpassungen und Erweiterungen der Linie problemlos umsetzen zu können. Mit diesen Maßnahmen wird der geforderte Performance Level (PL) d gemäß EN ISO 13849 erreicht, sodass ein hohes Maß an funktionaler Sicherheit gegeben ist. „Wir wollten kein starres System, sondern eine modulare Lösung, die sich einfach konfigurieren lässt“, so František Kormaňák (Bild 02).
Bild 02: 3D-Blick auf die moderne Produktionslinie für Wechselrichter
Nahtlose Integration in die bestehende Steuerungsarchitektur
Nach intensiver Evaluierung entschied sich MTS für das konfigurierbare Sicherheitssystem PSRmodular von Phoenix Contact. Das System bietet eine modulare Architektur, die sich exakt an die Anforderungen der jeweiligen Applikation adaptieren lässt. Es beinhaltet Basisgeräte und Erweiterungsmodule für sichere Ein- und Ausgänge. Zehn Basismodule kommunizieren sicherheitsgerichtet miteinander. PSRmodular lässt sich nahtlos in die bestehende Steuerungsarchitektur integrieren. Das System zeichnet sich zudem durch eine intuitive Parametrierung aus; eine aufwendige Programmierung ist nicht mehr erforderlich.
Aufgrund dieser Eigenschaften zeigt sich PSRmodular als zukunftssicher, zumal das System einfach um zusätzliche Sicherheitsfunktionen ergänzt werden kann. „Mit PSRmodular haben wir ein Sicherheitskonzept realisiert, das alle Normen erfüllt und zugleich die Flexibilität zur Verfügung stellt, die unsere Produktionslinie benötigt“, betont František Kormaňák.
Effiziente Verarbeitung von mehreren hundert sicherheitsgerichteten I/O-Punkten
Das Sicherheitskonzept umfasst die Überwachung sämtlicher Schutzeinrichtungen, die sichere Abschaltung von Antrieben sowie die Umsetzung von Not-Halt-Funktionen. Über die konfigurierbare Plattform lassen sich Sicherheitslogiken wie Zweihandbedienung, Lichtvorhänge und Muting oder sichere Geschwindigkeit parametrieren. Insgesamt verarbeitet das System mehrere hundert sicherheitsgerichtete I/O-Punkte, was die Komplexität der über 30 m langen Fertigungslinie unterstreicht. Die modulare Architektur von PSRmodular ermöglicht die effiziente und normgerechte Handhabung einer solch großen Signalmenge.
Eine Besonderheit liegt darin, dass die Linie aus etwa zehn PSR-Basismodulen besteht, die sicherheitsgerichtet Daten miteinander austauschen. Jedes Basismodule wurde mit TBUS-Erweiterungen ausgestattet, damit die sichere Signalverarbeitung dezentral durchgeführt werden kann. Die Verbindung zu den übergeordneten Steuerungssystemen erfolgt über das Ethercat-Protokoll. Das stellt eine schnelle und zuverlässige Übertragung für die Prozessdatenkommunikation sicher. So lassen sich übergreifende Sicherheitsfunktionen wie Linien-Not-Halt-Konzepte realisieren – ein entscheidender Faktor für die Betriebssicherheit und die sofortige Reaktion im Ernstfall. Die Inbetriebnahme der Linie verlief reibungslos: „Die intuitive Software hat uns viel Zeit gespart. Wir konnten die Sicherheitsfunktionen zügig anpassen und testen“, berichtet Martin Harezník, Leiter SPS-Programmierung. Auch die Wartung profitiert von der modularen Struktur: Erweiterungen oder Änderungen lassen sich ohne großen Aufwand umsetzen.
Bild 03: Durchdachter Aufbau eines Schaltschranks mit Produktlösungen wie PSRmodular von Phoenix Contact
Erfüllung aller gesetzlichen Vorgaben
Mit PSRmodular wird die Produktionslinie allen Anforderungen der Maschinenrichtlinie und relevanter Sicherheitsnormen gerecht. Gleichzeitig bleibt die Anlage flexibel für zukünftige Anpassungen, etwa bei neuen Produktvarianten oder zusätzlichen Prozessschritten. In Summe profitieren Panasonic und MTS von der hohen Sicherheit durch die Erfüllung sämtlicher gesetzlichen Vorgaben. Darüber hinaus lässt sich die Fertigungslinie an wechselnde Produktionsanforderungen adaptieren. Eine schnelle Inbetriebnahme und einfache Wartung erhöhen die Effizienz. Und schließlich tragen die Erweiterungsmöglichkeiten um kommende Anforderungen zur Zukunftsfähigkeit der Sicherheitslösung bei.
Die Elektromobilität stellt nicht nur Fahrzeughersteller, sondern ebenfalls Zulieferer und Maschinenbauer vor neue Herausforderungen. Fertigungsanlagen müssen immer komplexere Prozesse beherrschen, dabei hohe Sicherheitsstandards einhalten und zugleich wirtschaftlich bleiben. Lösungen wie PSRmodular zeigen, wie sich diese Anforderungen in der Praxis realisieren lassen. Sie sind ein entscheidender Baustein für die Produktion von Schlüsselkomponenten, die die Mobilität der Zukunft ermöglichen (Bild 03).
Die Zusammenarbeit zwischen MTS und Phoenix Contact verdeutlicht, wie wichtig ein durchdachtes Sicherheitskonzept für moderne Fertigungsanlagen ist. Mit PSRmodular und weiteren Komponenten von Phoenix Contact, wie den Motorstartern Contactron, Stromversorgungen Quint 4, Klemmenblöcken sowie der SAC-Verkabelung, hat Panasonic eine Lösung gefunden, die Sicherheit und Produktivität in Einklang bringt.
MTS – von einem führenden Automatisierungsanbieter für die Automobil-, Elektronik- und Verpackungsindustrie profitieren
Die MTS – Modern Technology Systems, spol. s r.o. mit Sitz in Krivá, Slowakei, ist ein führender Anbieter von Automatisierungslösungen für die produzierende Industrie. Seit der Gründung im Jahr 1996 unterstützt das Unternehmen seine Kunden dabei, Fertigungsprozesse effizienter, sicherer und qualitativ hochwertiger zu gestalten.
Die Kernkompetenzen von MTS liegen in der Entwicklung und im Bau von Sondermaschinen und Produktionslinien. Dazu verfügen die Mitarbeitenden über umfassendes Know-how im Bereich Automatisierungstechnik, Robotik und Steuerungssysteme. Die Lösungen des Unternehmens werden in der Automobil-, Elektronik- und Verpackungsindustrie eingesetzt. MTS beschäftigt über 600 Mitarbeitende und betreibt drei Fertigungswerke mit mehr als 10.000 m² Fläche. Jährlich werden über 200 Projekte weltweit realisiert. Das Unternehmen legt großen Wert auf langfristige Partnerschaften, technische Exzellenz und einen menschlich orientierten Ansatz.
Autor: Carsten Gregorius, Manager Strategic Product Marketing Safety, Phoenix Contact GmbH & Co. KG
Text-/Bildquelle: Phoenix Contact / Aufmacher IM Imagery@shutterstock.com, 01-03 MTS
