AS-Interface hat bei Schütte Schleiftechnik eine lange Tradition. Gestartet mit der Verdrahtung von Ventilen und Standardsensorik, realisiert Schütte mittlerweile neben der Anbindung der gesamten dezentralen Peripherie in diversen Schleifmaschinenserien auch die komplette Sicherheitstechnik mit ASi und ASi Safety Lösungen. Und auch die Zukunft hat man mit der Integration von IO-Link-Sensoren über ASi-5 im Blick.

Der Werkzeugmaschinenhersteller Alfred H. Schütte hat seinen Sitz in Köln. Zum Produktspektrum gehören Mehrspindel-Drehautomaten und 5-Achsen-CNC-Schleifmaschinen. Das 2007 gegründete Tochterunternehmen Schütte Schleiftechnik entwickelt und produziert hochpräzise Schleifmaschinen und Schleiflösungen für die metallverarbeitende Industrie. Schütte Schleiftechnik bietet Schleifmaschinen der Baureihen 105linear, 330linear und 335linear an und ermöglicht den Einsatz zweier unterschiedlicher Steuerungen: Siemens Sinumerik One und NUM Flexium+. Während Sinumerik One für die Kommunikation Profisafe über Profinet verwendet und zusammen mit der Bedien- und Programmieroberfläche SIGSpro (Schütte Integrated Grinding Software) eingesetzt wird, setzt NUM Flexium+ auf Ethercat und arbeitet mit Numroto.

Bewegungssteuerung mit ASi Ventilen 

Die Historie von AS-Interface bei Schütte reicht zurück bis ins Jahr 1998. Damals wurden im Rahmen der Entwicklung der 300er Baureihe erstmals ASi Komponenten eingesetzt: ASi Ventilinseln und Endschalter von pneumatischen Ventilen. Wie Christoph W. Langen, Leiter Elektrokonstruktion für Werkzeugmaschinen bei Schütte und an der Einführung maßgeblich beteiligt, berichtet, waren damals die wesentlichen Gründe für die Einführung von AS-Interface „einmal die Einfachheit der Technologie an sich und zum anderen die Kompaktheit der ASi Komponenten, wie man sie so bis heute bei keiner anderen Feldbuslösung findet“. Bei den Schleifmaschinen von Schütte gibt es – damals wie heute – sehr viele Bewegungen in den Maschinen: keine hydraulischen, sondern pneumatische. All diese Bewegungen werden über ASi Ventile gesteuert, die zusammen mit den Anschlüssen für die entsprechende Sensorik auf kompakten Ventilinseln mit sehr kleinem Bauraum sitzen.

„Einfacher als mit ASi Safety geht es nicht“

Im Laufe der 25 Jahre nach Einführung von AS-Interface hat die Komplexität der Schleifmaschinen bei Schütte stetig zugenommen. Deutlich geworden ist das vor allem im Bereich der Sicherheitstechnik, die in dieser Zeit weiterhin hardwaremäßig in den Schaltschrank verdrahtet wurde. Aufgrund der guten Erfahrungen mit ASi im Standardbereich hat man sich bei Schütte im Jahr 2013 entschlossen, ab diesem Zeitpunkt auch alle Sicherheitsfunktionen wie Türverriegelungen mit Zuhaltung, berührungslose Sicherheitstechnik oder Not-Halt-Kreise über ASi Safety at Work zu realisieren. „Was uns damals neben dem Service und der hervorragenden Unterstützung von Bihl+Wiedemann überzeugt hat“, so Christoph Langen, „war die Technik der Safety-Gateways des Unternehmens in Verbindung mit dem ASi Sicherheitsmonitor: einfaches Handling, am weitesten entwickelte Technologie. Für uns war es zwar zunächst ein großer Umbruch, aber am Ende haben wir festgestellt, einfacher als mit ASi Safety geht es nicht.“

Von ASi Vorteilen profitieren

Die Entscheidung für ASi und ASi Safety sowie die Tatsache, dass beim Einsatz von AS-Interface für Sicherheits- und Standardapplikationen eine gemeinsame Infrastruktur – das gelbe ASi Profilkabel – verwendet werden kann, hat für Schütte zahlreiche Vorteile. 

Ein Punkt war das einfache Anschlusskonzept von AS-Interface. Module können bei ASi ohne Stecker und vorkonfektionierte Kabel einfach per Durchdringungstechnik dezentral in der Maschine genau dort an das gelbe Profilkabel „aufgeschraubt“ werden, wo sie gerade benötigt werden. Diese Einfachheit und Flexibilität ist laut Christoph Langen wichtig, weil die Anbauorte bei den Schleifmaschinen je nach Werkzeug- oder Werkstückhandling sowie weiteren optionalen Ausstattungsvarianten oder Erweiterungen sehr vielfältig sein können. Von daher überrascht es nicht, dass in den Schleifmaschinen von Schütte – angefangen mit der Anbindung von Ventilinseln mit integrierten Eingängen und Endlagensensorik über Strömungswächter und Druckschalter bis hin zu Türzuhaltungen, Türschaltern und Not-Halt-Tastern – mittlerweile die komplette dezentrale Peripherie über ASi und ASi Safety angeschlossen wird. Dabei setzt das Unternehmen bei der Auswahl der Komponenten – ASi Gateways und E/A-Module – auf das Portfolio von Bihl+Wiedemann. Eingesetzt werden neben den ASi Safety Gateways hauptsächlich ASi Digitalmodule in IP67 für das Einsammeln der ASi Signale in der Maschine sowie die aktiven Verteiler ASi (BWU3374) und ASi Safety (BWU3248 und BWU3373), mit deren Hilfe Standard- und Safety-Komponenten ohne eigene ASi Schnittstellen in das AS-Interface-Netzwerk integriert werden können.

Aus der kompletten Anbindung der dezentralen Peripherie über AS-Interface ergibt sich für Schütte ein weiterer Vorteil. Die Schleifmaschinen können so unabhängig von der verwendeten Steuerungstechnik deutlich effizienter gebaut werden, weil das jeweilige Steuerungskonzept ausschließlich im Schaltschrank umgesetzt werden muss. Schütte baut seine Werkzeugmaschinen im Takt – in Serien zu zwölf Maschinen. Die Ausstattung des jeweiligen Maschinenkörpers wird dabei allein durch die zukünftige Funktionalität bestimmt. Welche Steuerung am Ende eingesetzt wird, ist an dieser Stelle für die Montage unerheblich. Die Anbindung an eine der beiden Varianten der Maschinensteuerung erfolgt erst im Schaltschrank über die Auswahl eines entsprechenden ASi Safety Gateways, die Bihl+Wiedemann mit Schnittstellen zu vielen verschiedenen (sicheren) Feldbussen anbietet. 

Im Fall von Schütte werden für Maschinen mit Siemens Sinumerik One ASi-5/ASi-3 Profisafe-über-Profinet-Gateways (BWU3862) und für Maschinen mit NUM Flexium+ ASi-5/ASi-3 Safety-over-Ethercat-Gateways (BWU3583) eingesetzt, die die ASi Peripherie mit der Maschinensteuerung verbinden. „Aus dem Maschinenkörper hinaus in den Schaltschrank führt nur die gelbe ASi Leitung“, erklärt Christoph Langen, „und allein durch den Einsatz eines entsprechenden Schaltschranks können wir die Maschine zu einer Maschine mit NUM- oder Siemens-Steuerung machen“.

Eine Lösung mit AS-Interface ist für Schütte auch aus Kosten- und Effizienzgründen interessant. Laut Christoph Langen überprüft das Unternehmen in regelmäßigen Abständen, ob der Umstieg auf ein Feldbussystem Sinn machen könnte. Im Ergebnis zeigt sich aber seit vielen Jahren, dass der Einsatz von Profinet- beziehungsweise Ethercat-Komponenten in der Peripherie nicht nur deutlich teurer wäre, sondern auch die Fertigung deutlich komplizierter machen würde, weil man die Maschinenkörper nicht mehr – wie beschrieben – steuerungsunabhängig produzieren könnte.

ASi-5 und IO-Link

Schütte entwickelt seine Schleifmaschinen stetig weiter. Um die Maschinen noch effizienter und präziser zu machen und deren Funktionsumfang zu erweitern, macht das Unternehmen mit der Integration von IO-Link einen großen Schritt in Richtung Industrie 4.0. Über IO-Link-Sensoren werden eine Vielzahl von Prozessdaten an verschiedenen Stellen in der Maschine erfasst und für erweiterte Diagnosen und Predictive Maintenance zur Verfügung gestellt. Für Schütte ist es zum Beispiel wichtig, dass die Maschinen in einem thermischen Gleichgewicht sind. So muss im Bereich der Kühlschmierstoffanlagen, die sehr aufwendig und energieintensiv sind, ein konstantes Temperaturniveau herrschen. Mögliche Defekte oder falsche Einstellungen etwa eines Kühlers, die bisher nicht nachweisbar waren, können mit Hilfe von IO-Link-Temperatursensoren erkannt, diagnostiziert und behoben werden. Ebenfalls detektiert werden Füllstände, Strömungen (von Kühlschmierstoffen) und Drücke (etwa im Bereich der Luftaufbereitung).

Gerade vor diesem Hintergrund zeigt sich ein weiteres Mal, wie vorteilhaft die Entscheidung war, die komplette dezentrale Peripherie in der Maschine über AS-Interface anzubinden. Denn für die Integration von IO-Link-Sensoren muss am bestehenden Maschinenkonzept kaum etwas geändert werden. Es muss lediglich das bisherige ASi Safety Gateway durch ein ASi-5/ASi-3 Profi­safe-über-Profinet-Gateway beziehungsweise ein ASi-5/ASi-3 Safety-over-Ethercat-Gateway ersetzt werden. Danach können IO-Link Devices über ASi-5 Module von Bihl+Wiedemann mit vier oder acht IO-Link Master Ports (BWU3819 oder BWU4386) dort in das bestehende ASi Netzwerk integriert werden, wo sie verwendet werden sollen.

Autor
Thomas Rönitzsch
Leiter Unternehmenskommunikation