Inbegriff für Sicherheit - Konfigurierbare Kleinsteuerung für effiziente und flexible Automatisierungsprojekte

Auch wenn das Thema Sicherheit von so manchem Maschinen- oder Anlagenbauer auf der Prioritätenliste nicht ganz oben steht, so ist es doch von enormer Relevanz – schon über Jahrzehnte hinweg. Das Beispiel einer konfigurierbaren sicheren Kleinsteuerung zeigt, was früher gefordert wurde und was heute möglich ist.

Analog zum Fortschritt im Bereich der Automatisierungstechnik hat sich die Sicherheitstechnik von der verdrahteten Schütztechnik über kontaktbehaftete Sicherheitsschaltgeräte sowie Geräte mit integrierter Logikfunktion sukzessive in Richtung flexibel konfigurierbarer Sicherheitsschaltgeräte bzw. Kleinsteuerungen entwickelt. Dahinter steckte der Wunsch, Sicherheitstechnik für den Anwender transparenter und handhabbarer zu gestalten. Dies führte letztlich auch zur Entwicklung neuartiger Konfigurationstools, die Funktion und Logik grafisch darstellen und die konfigurierte Einstellung dann per Speichermedium an die Kleinsteuerung weitergeben.

Als Pilz im Jahr 2002 mit dem PNOZmulti Classic und vier Modulen eine frei konfigurierbare Kleinsteuerung auf den Markt brachte, konnten erstmals mehrere sicherheitsrelevante Funktionen einer Maschine – daher die Bezeichnung multi – mit nur einem Gerät über ein am Computer erstelltes Softwareprogramm auf einfache Weise erstellt werden. Dem verantwortlichen Elektrokonstrukteur ermöglichen die frei konfigurierbaren Ein- und Ausgänge ein hohes Maß an Flexibilität, er muss nur die erforderlichen Ein-/Ausgänge planerisch berücksichtigen. Mithilfe der sicheren Anwendungselemente und Logikverknüpfung der Elemente untereinander konnte der Maschinen- oder Anlagenbauer die geforderte sicherheitsgerichtete Applikation, die er früher umständlich und zeitaufwändig über die Verdrahtung von Schützen und Schaltgeräte realisiert hätte, erstellen. Linien zwischen den vorgefertigten Anwendungsbausteinen ersetzen Kontakte und Drähte. Die Erstellung eines elektrischen Schaltplanes mit der Abbildung der Logikfunktionalitäten entfiel.

Folglich etablierte sich intuitives Verdrahten mit der Maus, statt zeitaufwändiges und mitunter fehlerbehaftetes Verkabeln. Die Vorteile liegen neben der Zeit-, Platz- und Kostenersparnis in den Diagnose- und Visualisierungsmöglichkeiten. Stillstandszeiten sinken, die Anlagenverfügbarkeit steigt.

2009 folgte eine schmalere Variante: das PNOZmulti Mini. Im Gegensatz zum PNOZmulti Classic ist das Gerät anstatt 135 mm nur 45 mm breit und mit einem Display ausgestattet, das Klartext anzeigen kann.

Modulares Konzept
Im Jahr 2012 brachte Pilz die zweite Generation der Kleinsteuerungen auf den Markt. Auch PNOZmulti 2 beruht auf einer modularen Hardwareplattform. Diese Kleinsteuerung bietet die Basisgeräte PNOZ m B0 und seit 2015 das PNOZ m B1, 45 mm breit und mit beleuchtetem Klartext-Display sowie ein breites Portfolio an Erweiterungsmodulen, die nahezu alle sicherheitsrelevanten Anforderungen abdecken. Überwachung von Not-Halt, Schutztüren, Lichtgittern, Zweihand, Pressensicherheitsventilen, analogen Messwerten bis hin zu Motion Monitoring Funktionen gehören dazu. Das modulare Konzept erlaubt eine exakte Anpassung an die Applikation. PNOZmulti 2 steht für maximale Sicherheit, je nach Applikation bis zu PL e/Cat. 4 nach EN ISO 13849-1 resp. SIL CL 3 nach EN/IEC 62061.

Auf PNOZmulti 2 basierende Konzepte sind flexibel veränder- und erweiterbar. Wenn mehrere Gefährdungsrisiken effizient abzusichern sind, übernimmt PNOZmulti 2 das übergeordnete Steuerungs- und Sicherheitsmanagement. An einer Maschine sind beispielsweise mehrere Türen mit dem Schutztürsystem PSENmlock, dem codierten Sicherheitsschalter PSENcode und Maschinenzuführungen mit dem Lichtgitter PSENopt II abgesichert. Diese werden, ebenso wie die installierten Not-Halt Taster, entweder direkt am Basisgerät (PNOZ m B0) oder über Eingangsmodule (PNOZ m B1) angebunden. Alternativ lassen sich die Türen mit der Diagnoselösung Safety Device Diagnostics (SDD) auch in Reihe schalten und im Detail nachvollziehen. Damit sind letztlich nur zwei Drähte anzuschließen.

Im Verbund mit der webbasierten Visualisierungssoftware PASvisu lassen sich Automatisierungsprojekte mit PNOZmulti 2 einfach konfigurieren und optimal visualisieren sowie der volle Funktionsumfang nutzen. Mit PASvisu erhalten Betreiber und Servicepersonal lokal und via Fernzugriff einen umfassenden und komfortablen Überblick über die gesamte Anlage. Wenn PNOZmulti 2 direkt mit der Visualisierungssoftware verknüpft wird, steht der volle Funktionsumfang der Software einschließlich zahlreicher Diagnosemöglichkeiten zur Verfügung. Fehler oder Störungen sind schnell detektier- und behebbar, Stillstandzeiten sinken.

PNOZmulti 2 vereinfacht im Zusammenspiel mit dem Betriebsartenwahl- und Zugangsberechtigungssystem PITmode fusion das Management für den Zutrittsschutz und die Betriebsartenwahl: Das System vereint Safety- und Security-Funktionen und kommt in Maschinen und Anlagen zum Einsatz, die ein regelmäßiges Umschalten zwischen unterschiedlichen Steuerungsabläufen und Betriebsarten erfordern. Mit der Integration von PITmode fusion in ihre Anlagenkonzepte vergeben Betreiber Zugangsberechtigungen über codierte RFID-Transponderschlüssel. Darüber hinaus legen sie fest, welcher Mitarbeiter welche Betriebsart aktivieren darf (Automatikbetrieb, manuelles Eingreifen unter eingeschränkten Bedingungen, Servicebetrieb etc.).

PNOZmulti 2 Basisgeräte enthalten bereits einen Funktionsbaustein zur Authentifizierung. Damit kann das PNOZmulti im Verbund mit der Ausleseeinheit PITreader zur Zugangsberechtigung eingesetzt werden.

Die Software: von der Idee zum Projekt
Das zu PNOZmulti gehörende Softwaretool PNOZmulti Configurator macht als intuitiv bedienbares Werkzeug die grafische Konfiguration komplexer Vorgänge ohne Programmierkenntnisse möglich. Fand man auf der Benutzeroberfläche zu Anfang lediglich ein Hauptprogramm vor, sind dort aktuell auch die eigenständigen Unterprogramme (mIQ) der Module dargestellt. PNOZmulti Configurator unterstützt bei der Projektierung, Dokumentation und Inbetriebnahme. Der Anwender wählt die erforderlichen Funktionsbausteine aus und stellt per Drag & Drop die gewünschten Verknüpfungen her. Das Programm prüft jede Aktion eigenständig auf Plausibilität.

Sollen bewährte Hardware-Konfigurationen älterer Maschinen auf ein geplantes Projekt übertragen werden, unterstützt dabei ein Migration-Tool. Dabei legt der Anwender das Icon des PNOZmulti-2-Basisgerätes einfach auf das der Vorgängervariante. Die Übernahme der alten Konfiguration wird gestartet, das Programm adaptiert. Auf erforderliche Anpassungen weißt das Tool automatisch hin, innerhalb von wenigen Minuten ist die Konfiguration auf dem aktuellen Stand.

Bevor das neue Programm an der Maschine seine Funktionsfähigkeit unter Beweis stellt, prüft ein Offline-Simulationsprogramm das fertig gestellte Projekt am Rechner. Es simuliert und überprüft die Logik-Verbindungen und spürt Fehler bereits im Vorfeld auf. Damit lassen sich Abbruch, Stillstände und Zeitverlust beim ersten Einsatz auf der Anlage vermeiden.