Wieland: Einfache Programmierung, Verifizierung und Validierung von Sicherheitsfunktionen

Ob prozesstechnische Anlagen, Fördertechnik, Verpackungs-, Werkzeug- oder Spritzguss­maschinen – die sicherheitstechnischen Anforderungen steigen in allen Bereichen des Maschinen- und Anlagenbaus.

Mit der Programmiersoftware samos Plan 6 stellt Wieland Electric ein...
Mit der Programmiersoftware samos Plan 6 stellt Wieland Electric ein lizenzfreies Tool zur Verfügung, das eine intuitive und flexible Parametrierung von Sicherheitsfunktionen ermöglicht. Bild: Wieland

Es sind Lösungen gefragt, mit denen sich Sicherheitsfunktionen einfach umsetzen, logisch miteinander verknüpfen und in die Anwendung integrieren lassen. Wieland Electric hält hierfür die Programmiersoftware „samos Plan 6“ bereit, die eine einfache Programmierung, Verifizierung und Validierung von Sicherheits­funktionen ohne Kenntnisse von SPS-Programmiersprachen ermöglicht.

Mit „samos Plan 6“ ist sowohl eine automatische als auch eine manuelle Hardwarekonfiguration möglich. Dabei greifen Anwender auf eine umfangreiche Bibliothek mit über 40 zertifizierten und praxiserprobten Funktionsblöcken zurück. Zusätzlich können Anwender die Funktionalität des Konfigurationstools erhöhen, indem sie in den entsprechenden Bibliotheken Sensoren und Funktionsblöcke definieren und verwalten.

Komplexe Sicherheitsaufgaben sind ebenfalls leicht programmierbar, da in jedem einzelnen Projekt sämtliche Ein- und Ausgänge und bis zu 300 Funktionsblöcke völlig frei eingesetzt werden können. Durch das ein­fache Handling per Drag & Drop – ganz nach dem Motto „Parametrieren statt Programmieren“ – lassen sich mit dem lizenzfreien und intuitiv bedienbaren Tool sowohl der Engineering-Aufwand und die Projektierungszeit als auch die Fehlermöglichkeiten deutlich reduzieren.

Simulation der programmierten Logik

Eines der Kernmerkmale von samos Plan 6 ist die Offline-Simulation. Diese erlaubt es, die programmierte Logik bereits am PC zu simulieren, so dass die implementierte Logik überprüft werden kann. Darüber hinaus lässt sich mit der Oszilloskop-Funktion eine Langzeit-Aufzeichnung erstellen, um Fehler im Betrieb schnell zu identifizieren. Auch die Dokumentation wurde berücksichtigt: Die Software erstellt auf Knopfdruck nicht nur einen mehrsprachigen Report über die implementierte Hardware und die erstellte Logik-Funktion, sondern auch einen Verdrahtungsplan.

Wieland Electric verfügt darüber hinaus über ein Expertenteam, das relevante Personengruppen wie Entwickler, Servicetechniker und Sicherheitsbeauftragte bei der sicheren Maschinenkonstruktion entlang des CE-Prozesses unterstützt. Zudem wird im Rahmen von Seminaren und Schulungen regelmäßig praxisnahes Expertenwissen weitergegeben, unter anderem zum Thema Validierung sicherheitsgerichteter Software, was als Online- und als Präsenz-Seminar angeboten wird.

Die programmierte Logik lässt sich in Echtzeit am PC simulieren, so dass...
Die programmierte Logik lässt sich in Echtzeit am PC simulieren, so dass Fehler nicht an der Maschine ­gesucht werden müssen. Bild: Wieland

Beispiel aus der Fördertechnik

Wie einfach Sicherheitsfunktionen mit samos Plan 6 erstellt und verschaltet werden können, lässt sich anhand eines Palettierers mit vorgelagerter Förderstrecke demonstrieren: Um hier beispielsweise einen übergeordneten Not-Halt zu realisieren, wird ein zweikanaliger Not-Halt-Sensor als Sensorbaustein gewählt. Die Querschlusserkennung wird von der Software als „Default“-Einstellung geschaltet. Für den manuellen Reset und den Eingang der Schützüberwachung sind die entsprechenden Eingangsbausteine mit den Eingängen der Funktionsblöcke zu verbinden. Um die nachfolgenden Sicherheitsfunktionen mit der übergeordneten Not-Halt-Funktion zu verschalten, wird schließlich noch ein Merker bzw. eine Sprungmarke eingefügt.

Zur Integration des Seilzugschalters der Förderstrecke in den zentralen Not-Halt wiederum lässt sich der Not-Halt-Funktionsbaustein um einen Eingang erweitern. Für die Logik der Seilzugfunktion wird ein Restart-Funktionsbaustein eingesetzt, dessen Freigabesignal auf den erweiterten Eingang des Not-Halt-Bausteins gelegt wird. Auch für diesen zweikanaligen Eingang werden die erforderlichen Diagnosefunktionen automatisiert aktiviert.

Reibungslose und sichere Beförderung dank Muting

Zu den TÜV-zertifizierten Applikationsbausteinen von samos Plan 6 zählen auch Muting-Funktionen speziell für berührungslos wirkende Schutzeinrichtungen (BWS) wie Lichtgitter und Lichtvorhänge. Diese spielen bei logistischen und fördertechnischen Anwendungen eine wichtige Rolle: Hier überwachen Muting-Sensoren die Anwesenheit des Materials während des Transportes. Durch sorgfältige Auswahl der Art und Anordnung der Sensoren ist es möglich, zwischen Objekten und Personen zu unterscheiden. Auf diese Weise kann Fördergut in den Palletierer transportiert werden, ohne dass es zu einer Abschaltung beim Durchfahren des Transportgutes kommt.

Wie aber genau funktioniert Muting oder auch Kreuzmuting? Während des Muting-Zyklus, der aus vier Phasen besteht, ist dieser mit einer Muting-Lampe kenntlich zu machen. Über Sensoren wird der Muting-Zyklus von der Muting-Steuerung gestartet, wenn das Fördergut durch das Schutzfeld transportiert wird. Der Muting-Funktionsbaustein wiederum überwacht die zeitlich richtige Abfolge der einzelnen Sequenzen beim Einfahren des Fördergutes. Durch Betätigen der Mutingsensoren werden sowohl das Muting gestartet und die berührungslos wirkenden Schutzeinrichtung (BWS) temporär überbrückt, so dass die Palette durch die BWS hindurchgefördert werden kann. Mit Verlassen der Überwachungsbereiche beider Mutingsensoren wird die Sicherheitsfunktion wieder „scharf“ geschaltet. Die Freigabe des Mutingbausteins wirkt durch einen Merker auf die Not-Halt-Funktion.

Die passende Sicherheitssteuerung

Die zum Konfigurationstool passende, programmierbare Sicherheitssteuerung bietet Wieland Electric mit samos Pro Compact. Die modulare SPS lässt sich dank ihrer Skalierbarkeit flexibel an jede Maschinengröße anpassen und vereint auf einer Baubreite von nur 45 Millimetern Leistung, Flexibilität und Sicherheit in einem Gerät. 24 sichere Ein- und Ausgänge sparen Platz und Kosten. Gleichzeitig lässt sich die kompakte Steuerung modular auf bis zu 12 Module erweitern. Neben digitalen sicheren Ein- und Ausgangsmodulen sind sichere analoge Erweiterungsmodule verfügbar.

Integrierte Ethernet-Protokolle ermöglichen die Verbindung zur Standardsteuerung oder dem User Interface. Während im Basismodul Profinet I/O, EtherNet/IP und Modbus TCP integriert sind, stehen über externe Gateways zusätzlich Canopen, Profibus und EtherCat zur Verfügung. Durch die standardisierte Mini-USB-Schnittstelle und den Programmspeicher auf der SD-Karte wurden auch das Engineering und die Inbetriebnahme berücksichtigt. Das Sicherheitsprogramm kann ohne spezielles Werkzeug schnell dupliziert oder getauscht werden, so dass die Inbetriebnahme beschleunigt und Stillstandszeiten auf ein Minimum reduziert werden. Zur weiteren Analyse lassen sich die Diagnosedaten von der SD-Karte unkompliziert per Email versenden.

Autor Matthias Taub, Branchenmanager Maschinenbau bei Wieland Electric und...
Autor Matthias Taub, Branchenmanager Maschinenbau bei Wieland Electric und zertifizierter Safety Engineer. Bild: Wieland

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