Sichere Kopplung: Einfacher ist besser

Die sichere Kopplung lässt sich auch in vorhandene und erprobte Kommunikationsstrukturen implementieren.Bihl+Wiedemann

Erst galt sie als Vision, schon bald darauf als Megatrend und dann sogar als Treiber der vierten industriellen Revo­lution – die intelligente Fabrik. Dabei ist sie längst in der Realität angekommen – und mit ihr im Schlepptau immer komplexere, immer weiter verzweigte Anlagen, die über alle Segmente hinweg möglichst optimal zusammen­arbeiten sollen.

Im Standardbereich bieten die verschiedenen Automatisierungssysteme seit langem alle Möglichkeiten für eine perfekte Vernetzung. Und auch im Hinblick auf die Kopplung der Sicherheitskomponenten stehen mehrere Optionen zur Auswahl:

• die altertümliche Methode über die konventionelle Verdrahtung jedes einzelnen Schaltgeräts,
• die modernere Variante via Ethernet über den in der Anlage genutzten Feldbus oder
• über Safe Link, die sichere Querkommunikation von Bihl+Wiedemann.

Diese drei Möglichkeiten sind in unterschiedlichen Anwendungen ausgiebig getestet worden: in Applikationen, in denen allein die Anzahl sicherheitsgerichteter Signale eine sichere Kopplung der Netze erforderlich macht, genauso wie in weitläufigen Anlagen, die modular aus autark arbeitenden Maschinensegmenten bestehen.

Darüber hinaus gibt es in der täglichen Praxis noch eine ganze Reihe weiterer Anforderungen, die eine sichere Kopplung der Maschinenmodule nahelegen: etwa, wenn sich eine Maschine im Sichtbereich einer anderen befindet und die jeweiligen Not-Halt-Taster deshalb auf beide Anlagenteile wirken müssen. Oder wenn beim Stopp einer Anlage auch die vorgelagerte Materialzuführung abgeschaltet werden muss.

Insgesamt liegen heute genügend Erfahrungswerte vor, um im Rahmen eines Systemvergleichs die wichtigste aller Anwenderfragen zu beantworten: Welche Art der sicheren Kopplung von sicheren Signalen zwischen mehreren Anlagen, Maschinen oder Segmenten ist die effizienteste – sowohl in Bezug auf die Kosten und den Installationsaufwand als auch im Hinblick auf die Flexi­bilität bei der Realisierung?

Vergleich von Safe Link (unten) mit sicheren Ethernet-Systemen.Bihl+Wiedemann

Konventionelle Verdrahtung: Flexibel, aber unnötig aufwendig und extrem unübersichtlich

Dass die konventionelle Verdrahtung bei dem Systemvergleich mit Abstand am schlechtesten abschneidet, verwundert nicht wirklich. Denn allein zum Anschluss eines einzigen sicheren zweikanaligen Eingangs sind hier schon vier Adern nötig. Bei einer Kopplung in beide Richtungen macht das bereits acht Adern, die an beiden Maschinenteilen verdrahtet werden müssen. Schon bei Mini-Applikationen, in denen lediglich die Signale einer Handvoll Sicherheitssensoren zu erfassen sind, führt das sofort zu ­einem stattlichen Kabelwald, der bei etwas komplexeren Aufgabenstellungen schnell zum Dschungel mutiert. Das macht die Sache unnötig teuer und extrem unübersichtlich.

Erstaunlicherweise greifen trotzdem viele Anwender noch immer auf diese technologisch überholte Methode zurück. Auf die ­Frage nach dem Warum erhält man eigentlich immer dieselbe Antwort: Auf diese Art lassen sich auch Maschinen oder Anla­genteile koppeln, die mit unterschiedlichen Automatisierungssystemen arbeiten. Bis vor kurzem war das zweifellos noch ein stichhaltiges Argument. Inzwischen nicht mehr: Safe Link von Bihl+Wiedemann stellt diesbezüglich dieselben Freiheitsgrade zur Verfügung – und dazu noch sämtliche Vorteile eines effizienten Sicherheitsbusses.

Vergleich von Safe Link (unten) und konventioneller Kopplung: Über das Multicast-Protokoll steht über Ethernet jedes sichere Signal in jedem Gerät zur Verfügung – ohne zusätzlichen Verdrahtungsaufwand.Bihl+Wiedemann

Sichere Ethernet-Systeme: Eher unflexibel und oft relativ teuer

Die zweite Option für die sichere Kopplung, die Verbindung via Ethernet über den in der jeweiligen Anlage genutzten Feldbus, ist im Vergleich zur Parallelverdrahtung eine deutlich modernere Variante. Aber auch sie hat mindestens zwei wesentliche Nachteile. Zum einen lässt sie es logischerweise eben nicht zu, Maschi­nen zu koppeln, die mit unterschiedlichen Automatisierungssystemen arbeiten. Zum anderen erlaubt sie keine direkte Kopplung zwischen den einzelnen Teilnehmern: Slaves können nur über eine zusätzliche sichere Steuerung kommunizieren. ­Zudem schlagen auch die oft relativ hohen Hardware-Kosten für die Geräte negativ zu Buche.

Auf der einen Seite die zwar flexible, aber in Sachen Effizienz indiskutable konventionelle Verdrahtung, auf der anderen Seite die moder­nere, aber systemgebundene und vergleichsweise teure Vari­ante via Ethernet und den jeweiligen Feldbus ‒ beides keine wirklich verlockenden Alternativen für Anwender, die vor der Aufgabe stehen, Anlagen, Maschinen oder Segmente sicher zu koppeln. Diese wenig befriedigende Situation hat die Safety-Spezialisten von Bihl+Wiedemann veranlasst, nach einer weiteren Lösung zu suchen.

Raus aus dem Dilemma: Sichere Kopplung über Safe Link

Das Ergebnis ist Safe Link – eine Technologie, die es ermöglicht, sichere Steuerungen einfach, effizient und dennoch flexibel miteinander zu verbinden. Arbeiten beide zu koppelnden Maschinen oder Anlagenteile mit demselben Ethernet-basierten Feldbus, dann wird die Safe Link Verbindung über die entsprechende Feldbusschnittstelle der Sicherheitsmonitore von Bihl+ Wiedemann aufgebaut. Ist das nicht der Fall, erfolgt die Kopplung über die Ethernet-Diagnoseschnittstelle der Sicherheits­monitore und das ohnehin in jedem Unternehmen vorhandene Standard-Ethernet-Netzwerk. Dabei funktioniert auch die Kommunikation über Wlan. Safe Link nutzt also in jeder Konstella­tion konsequent die bereits existierende Peripherie. In allen Fällen reicht ein Ethernet-Kabel für die Kopplung. Zusätzliche ­Geräte sind nicht nötig, da bei der neuesten Generation der Sicher­heitsmonitore die Safe-Link Funktion sozusagen zur Serienausstattung gehört – das Protokoll wurde in die bestehende Hardware integriert.

Die Kommunikation zwischen den Geräten basiert auf sogenannten Multicasts. Das heißt: Ein Sicherheitsmonitor spricht, und alle anderen hören mit. Jeder Teilnehmer in den gekoppelten Netzen verfügt somit jederzeit über alle sicherheitsrelevanten Infor­mationen. Und die Anzahl dieser Teilnehmer ist nahezu grenzenlos: Insgesamt lassen sich auf diese Art bis zu 31 Gateways mit integriertem Sicherheitsmonitor oder Safety-Basis-­Monitore mit Ethernetschnittstelle koppeln. In Summe macht das im Maximalausbau 1.922 Safety-Komponenten.

Bei objektiver Betrachtung kann es in diesem Systemvergleich also nur einen Sieger geben: Safe Link. Und die zahlreichen AS-i-spezifischen Vorteile von der einfachen Installationstechnik bis zu den umfangreichen Diagnosemöglichkeiten gibt es kostenlos mit dazu.

(sk)