Auf die Schnelle

Das Wesentliche in 20 Sek.

  • Modularisierung verlangt dezentrale Safety-Funktionen
  • Ohne ‚Hot-Swop-Funktionalität‘ gibt es keine flexible Fertigung
  • Smart Factory Konzepte treiben die Entwicklung
  • Trotz vieler Controller nur ein Engineeringprojekt sorgt für Beherrschbarkeit
  • Flexible Fertigung braucht wireless Safety für FTS und mobile HMI
782iee1117_Anlaufbild_Safety_Einstiegbild

Das ‚Black Channel‘-Prinzip entkoppelt die Datenübertragung vom Protokoll des verwendeten Bussystems. Noch variieren die Datenformate. OPC UA soll aber auch in der Sicherheitstechnik bald Abhilfe schaffen. Sigmatek

Herkömmliche, starre Sicherheitskonzepte stellen eine bedeutende Hürde auf dem Weg zur viel diskutierten Industrie 4.0-Produktion dar. Das betrifft zwei Aspekte der Sicherheitstechnik, die stets als Gesamtheit zu behandeln sind, in diesem Kontext jedoch eine isolierte Betrachtung verdienen. Zum einen besteht nach wie vor die Forderung nach durchdachten Schutzvorrichtungen. Angesichts zunehmender Modularität und steigender Funktionsintegration findet ein Übergang statt, weg von Schutzzäunen hin zur Ausrüstung von Einzelmaschinen und Anlagenteilen mit Türkontakten, Lichtgittern und ähnlichen Schutzeinrichtungen.

Der zweite Aspekt betrifft die Logik, die mittels sicherheitsgerichteter Auswertung der Sensorik und Ansteuerung sicherer Aktoren die Anlage in einen für den Menschen gefahrlosen Zustand bringt. Sie erfährt somit eine Aufwertung und wird zu einem substantiellen Teil der gesamten Steuerungsintelligenz. Um die neuen Herausforderungen der Smart Factories zu lösen, gilt es für Maschinenhersteller und Automatisierer, diese beiden Kompetenzfelder zu verschmelzen.

Modulare und ortsveränderliche Anlagen

In Einzelfällen hat das bewährte Sicherheitsrelais durchaus noch seine Berechtigung. Aber: Je komplexer Maschinen und Anlagen werden, desto zweckmäßiger sind Sicherheitssteuerungs-Konzepte mit Datentransport über Ethernet. Dies vereinfacht die Verkabelung, da die sicherheitsgerichteten Signale über größere Entfernungen den vorhandenen Systembus mit benutzen. Zudem entfällt die doppelte Verdrahtung der Sicherheits-Sensorik, da die funktionsgerichtete Steuereinheit aktuelle Zustandsinformationen gleichzeitig über den gemeinsamen Bus erhält und nutzen kann. Diese Vorteile zeigen sich vor allem an Maschinen, die über zahlreiche Optionen verfügen und modular aufgebaut sind.

Hinsichtlich der Anpassung des Steuerverhaltens und für die Visualisierung öffnen sich damit neue Wege. Das gilt auch für die Zustandsübermittlung an übergeordnete ERP- und MES-Systeme. Selbst das Stichwort Cloud fällt bereits im Zusammenhang mit Sicherheitssteuerungen.

Nicht zuletzt aus diesem Grund rücken hart verdrahtete Lösungen in den Hintergrund und busintegrierte, programmierbare Sicherheitssysteme bestimmen die Richtung.

Innovationstreiber Miniaturisierung

Wurden programmier- und konfigurierbare Steuerungen lange Zeit mit vergleichsweise hohen Investitionen und aufwändiger Programmierung in Verbindung gebracht, hat sich dieses Bild dramatisch verändert: Kostengünstige und gleichermaßen leistungsfähige Sicherheitssteuerungen dominieren den Markt. Mit ihrem geringen Platzbedarf haben sie selbst bei einfachen Anwendungen die klassischen Relais-Schaltungen abgelöst. Mit TÜV-zertifizierten Funktionsbausteinen sind Software-Anwendungen in Minuten umgesetzt und gleichzeitig normgerecht dokumentiert. Auf diese Weise erstellte Automatisierungssysteme erfüllen die aktuellen Sicherheitsnormen SIL CL 3 nach IEC 62061 bzw. Performance Level PL e, Kat. 3 und 4 gemäß EN ISO 13849-1/-2.

Das Safety-System S-DIAS ist ein Beispiel für eine moderne Sicherheitslösung. Den Kern des modularen Safety-Systems bildet der Safety-Controller. Er überwacht und steuert die Applikation und stellt das Businterface zu den sicheren E/A-Modulen bereit, darunter finden sich auch Baugruppen für die Auswertung von Absolut- und Inkrementalgebern. Antriebsverstärker mit sicherheitsgerichteten Funktionen komplettieren das System. Die Kommunikation erfolgt über den lokalen Systembus und bei dezentralem Aufbau der Anlage über das Echtzeit-Ethernet-System Varan oder Standard-Ethernet. Dabei sind unterschiedliche Topologien und Aufbauvarianten möglich. Sämtliche Safety-Module sind 12,5 mm schlank, das sichere Relais-Ausgangsmodul mit doppelter Breite ausgenommen.

Abstract connected dots on bright blue background. Technology concept Sigmatek

Controller und I/O-Module des S-DIAS Safety-Systems unterstützen mit ihrer schlanken Bauform den Aufbau von Sicherheitslösungen für modulare Maschinen und Anlagen. Sigmatek

Modularität auch im Safety-Engineering

Die flexible Konfiguration komplexer Maschinen setzt ein steigendes Maß an Modularität voraus. Die Konsequenz: Jede der dezentralen Einheiten benötigt eine eigenständige Sicherheitssteuerung, die im Verbund arbeitet und relevante Informationen sicher mit den anderen Safety-Controllern austauscht. Bei solch modularen Architekturen kommt der einfachen Programmierbarkeit des Gesamtsystems eine Schlüsselrolle zu, da mit einer wachsenden Komplexität auf unterschiedlichen Gebieten zu rechnen ist. Zum gestiegenen Applikationsaufwand aufgrund der oft hohen Anzahl an Sensoren und Aktoren kommen etwa Funktionen zur Unterstützung von Wartungs- und Reinigungsarbeiten hinzu. Zudem braucht es sichere halb- und vollautomatische Betriebsmodi für den Einrichtungsbetrieb.

Bei der Realisierung dieser Funktionen helfen Entwicklungswerkzeuge, die den Anwender vor Fehlern bewahren und den Aufwand für Ausbildung und Programmierung reduzieren. Stellen solche Tools außerdem geprüfte logische Sicherheitsfunktionen bereit, vereinfacht das die Dokumentation und die Inbetriebnahme umfangreicher Sicherheitsanwendungen ganz erheblich. Der grafische Editor des Safety Designers bringt eine an PLCopen angelehnte Bibliothek mit mehr als 20 zertifizierten Safety-Funktionsblöcken mit. Analog zu Referenzmarken für Ein- und Ausgänge werden Bausteine für Emergency Stop, Two Hand Control oder Guard Locking per Drag&Drop aus dem Projektbaum gezogen und in logischen Einheiten, sogenannten Netzwerken organisiert. Trotz der durch die separate Abnahme von sicherheitsrelevanten Steuerungskomponenten nötigen funktionalen Trennung ist der Safety Designer nahtlos in die objektorientierte Entwicklungsumgebung Lasal integriert.

Wie die bedarfsgerechte Rekonfiguration funktioniert, lesen Sie auf Seite 2.

Seite 1 von 212