Sicherheit als Integraler Bestandteil – Teil 2

Sicherheit als Integraler Bestandteil - Teil 2. Während die Standardautomatisierung längst eine komfortable Durchgängigkeit erreicht hat – Stichwort „Totally Integrated Automation“ – geht der Trend dahin, vorteilhafte Lösungen für die einfache Integration der Sicherheitstechnik in die Standardtechnik zu bieten. Einige Beispiele zeigen, dass „Safety Integrated“ nicht nur ein Schlagwort, sondern Realität ist – hier der zweite und abschließende Teil des in Ausgabe 11/2008 von GIT SICHERHEIT begonnenen Beitrags.

ASIsafe als Sicherheitslösung für viele Sensoren

Ergänzend zur Parallelverdrahtung einzelner Sicherheitsschaltgeräte ist vermehrt eine Umsetzung der Sicherheitstechnik auf der Basis von Bussen anzutreffen. So nutzt zum Beispiel der Automobilzulieferer Frimo-Heidel Viersen GmbH ASIsafe zur Absicherung seiner Wasserstrahl- Schneidanlagen. Einen entscheidenden Grund dafür nennt der dort beschäftigte Elektrokonstrukteur Dipl.-Ing. Dieter Titscher: „Anwender von Maschinen und Anlagen wollen heute sofort eine umfassende Diagnose haben, wenn auch nur die kleinste Störung auftritt.“

Mit ASIsafe ist das kein Problem. Das sichere Bussystem funktioniert sehr komfortabel über so genannte Sicherheitsmonitore, die den Datenverkehr von Standard- und Sicherheits-Slaves überwachen und die es mit ein bzw. zwei Freigabekreisen gibt. Ein besonderer Vorteil für den Anwender ist, dass Standard- und sicherheitsgerichtete Signale auf ein und demselben Trägermedium, nämlich der typischen gelben, trapezförmigen AS-i-Leitung, übermittelt werden. Das spart Installationsaufwand.

Die Parametrierung des Sicherheitsmonitors erfolgt über eine grafische Oberfläche mit der Software Asimon, was entsprechend schnell und übersichtlich funktioniert. Dieter Titscher erklärt: „Über diese Parametriersoftware können wir die Sicherheitsmonitore einfach, schnell und individuell parametrieren, was mit konventioneller Hardwareverdrahtung erheblich komplexer und letztendlich extrem „starr“ geworden wäre.“

Bei einem Not-Halt-Signal beispielsweise reagiert der Sicherheitsmonitor innerhalb weniger Millisekunden. Für Dieter Titscher war das ein weiteres Entscheidungskriterium, denn ein mit 20 kW angetriebener Drehtisch mit dem Gewicht von einer Tonne stoppt mit ASIsafe-Konzept innerhalb einer Sekunde. Diese Zeit bestimmt, wie groß der Schutzraum um den Bearbeitungsbereich zu wählen ist, wenn ein sicherer Hintertretschutz gewährleistet sein muss.

Ein schnell reagierendes Sicherheitskonzept spart dem Anwender also viel Platz. Die Palette der sicheren Sensoren wie Lichtvorhänge, Laserscanner, Not-Halt und Positionsschalter mit integrierter ASIsafe-Elektronik ist bei Siemens mittlerweile so groß, dass es für jede Anwendung die passende Komponente gibt. Die neue, modular aufgebaute Generation der Positionsschalter 3SE5 ist sehr umfangreich, robust und flexibel in der Ausstattung bzw. bezüglich ihres Einsatzspektrums.

Auch gibt es sie mit Metall- und Kunststoffgehäuse mit integrierter AS-i-Anbindung. Für Sensoren und Aktoren ohne integrierte ASIsafe-Elektronik gibt es sichere Kompaktmodule in unterschiedlichsten Ausführungsvarianten zum direkten Anschluss. Damit lassen sich auch Standard-Sensoren bzw. Aktoren einfach und komfortabel anbinden.

Auf einer Linie von der Feld- bis zur Leitebene

Der Trend in der Sicherheitstechnik im Zuge der Strategie „Safety Integrated“ geht dahin, immer mehr Sicherheitsfunktionen in die Standardtechnik zu integrieren und damit für Maschinenbauer ebenso wie für Anwender große Vorteile in punkto Investition, Engineering und Diagnose zu realisieren. Ein hervorragendes Beispiel dafür ist das DP/AS-i F-Link. Dabei handelt es sich um ein cleveres Kombinationsgerät, das den direkten Netzübergang von ASIsafe zu Profisafe erreicht.

Er sorgt erstmals für die Durchgängigkeit vom Sensor bis hinauf zur Steuerungs- und Leitebene auch in der Sicherheitstechnik. Das besondere an diesem sicheren AS-i-Master ist aber nicht nur, dass er die Sprachbarriere auf der Signalebene überwindet, sondern dass er zudem auch die Parametrierung bzw. Programmierung der gesamten Sicherheitsebene direkt von der Steuerungsebene aus ermöglicht. Das bedeutet in der Praxis: Eine sichere speicherprogrammierbare Steuerung (F-CPU), beispielsweise eine Simatic S7-300 F, wird über die Software Step7 und Distributed Safety programmiert.

Die für das Sicherheitskonzept erforderlichen Sicherheitssensoren wie z. B. ein Lichtvorhang und Aktoren wie Antriebe mit integrierten Sicherheitsfunktionen können direkt über Profibus an die fehlersichere Steuerung angeschlossen werden. Abhängig von der Platzierung der Sensoren in einer Maschine bzw. Anlage kann es bei manchen Applikationen wirtschaftlicher sein, die fehlersicheren Sensoren über ASIsafe einzulesen.

Die Signale der Sicherheitssensoren in der Feldebene werden bei einer solchen Lösung namens „ASIsafe Solution Profisafe“ über ASIsafe und den DP/AS-i F-Link in die Profisafe-Ebene zur Auswertung durch die F-CPU weitergegeben. Der Vorteil dabei ist: Der Programmierer kann von der Steuerungsebene aus alle sicheren Teilnehmer über eine ASIsafe-Programmerweiterung in der Step7 Software sehen und bearbeiten. Damit reduziert sich der Schulungs- oder Lernaufwand für den Umgang mit ASIsafe für diejenigen erheblich, die ohnehin schon Profisafe nutzen.

Wer das neue DP/AS-i F-Link nicht nutzt, weil sich in seiner Maschinen oder Anlage eine Standard- Steuerung und nicht ganz so viele sichere Sensoren befinden, ist auch mit der Lösung „ASIsafe Solution local“ mit Sicherheitsmonitor gut bedient. Dieser kann mit einem DP/AS-i Link Advanced konventionell mit der Profibus-Ebene und der Standard-CPU gekoppelt und von dort aus bei Bedarf zum Industrial Ethernet weitergeführt werden.

Durchgängigkeit und die sich daraus ergebenden Diagnosemöglichkeiten sind oft wettbewerbsentscheidend, denn schließlich ist Verfügbarkeit das Schlüsselthema im Maschinen- und Anlagenbau. Dieter Titscher schätzt das sehr: „Über die Steuerung und den AS-i-Master komme ich zu jeder Zeit auf jeden Slave und kann mir dessen Status ansehen.“

Systematische Integration der Sicherheitstechnik

Die hier dargestellten Beispiele machen deutlich, dass es heute für jeden Anspruch passende Lösungen gibt, die ihrerseits als integraler Bestandteil einer Gesamtautomatisierung wirken. Intelligente Lösungen zeigen, dass busbasierte Systeme mit integrierter Sicherheitstechnik Vorteile durch vielfältige Diagnosemöglichkeiten und Durchgängigkeit im System bieten.

Aber auch die Installation und das Engineering ist vereinfacht, denn mit dem Trend zu Safety Integrated ist Standard- und Sicherheitstechnik im gleichen System integriert. Für kleinere Maschinen und Anlagen mit weniger Sicherheitssensoren bleiben einfache Konzepte praktikabel, die elegant in die Standardtechnik eingebunden werden, denn sie bieten ausreichende Flexibilität und überzeugen durch einfache Installation und Inbetriebnahme.

Stefanie Warmerdam
Siemens AG, Industry
Automation, Nürnberg

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