Sicherheitseinrichtung Bis zu 31 Safety-Inseln maschinenübergreifend vernetzen

Die Safety-Bridge-Technology von Phoenoix Contact ist auf die einfache Realisierung sicherheitstechnischer Funktionen ausgelegt. Mit der neuen Version V3 können die Anwender jetzt noch mehr sichere Eingangssignale verarbeiten sowie bis zu 31 Safety-Inseln miteinander koppeln.

Anbieter zum Thema

PFLITSCH GmbH & Co. KG

Hans Turck GmbH & Co. KG

IEF-Werner GmbH

Phoenix Contact Electronics GmbH

Einschlägige Statistiken sowie Umfragen unter den deutschen Maschinen- und Anlagenbauern belegen, dass von netzwerkfähigen Sicherheitssteuerungen eine einfache Bedienbarkeit sowie die Sicherstellung einer hohen Anlagenverfügbarkeit verlangt werden.

Die Safety-Bridge-Technology von Phoenix Contact setzt diese Anforderungen um – und das unabhängig von der verwendeten Steuerung und dem jeweils installierten Netzwerk. Mit der neuen Version V3 bietet sich die Safety-Lösung zudem zur Integration sicherheitsgerichteter Funktionen in vernetzte modulare Maschinen an, die miteinander verkettet sind. Damit unterstützt Safety-Bridge den Ansatz von Industrie 4.0

Einfache Handhabung in allen Lebenszyklus-Phasen

Wesentlicher Aspekt bei der Entwicklung der Safety-Bridge-Technology war die einfache Handhabung in allen Phasen des Produktlebenszyklus. Seit der Markteinführung der TÜV-zertifizierten Version V1 im Jahr 2009 ist diese Design-Richtlinie in sämtlichen Evolutions-Stufen konsequent eingehalten worden. Doch insbesondere bei der Safety-Bridge-Version V3 kommt der Einfachheit eine besondere Bedeutung zu, da sich nun maximal 31 Safety-Inseln modular und maschinenübergreifend sicher vernetzen lassen.

Schon der Ansatz, verteilte Sicherheitsfunktionen unabhängig vom eingesetzten Feldbus- oder Netzwerkprotokoll sowie der verbauten Steuerungsplattform und ohne Nutzung einer Safety-SPS zu realisieren, wirkt der Komplexität entgegen, weil keine unübersichtlichen Strukturen entstehen. Die Anwender müssen sich nicht mit den vielfältigen Fragestellungen auseinandersetzen, welche die Verwendung von Sicherheitssteuerungen mit sich bringt.

Außerdem entfällt der Parametrierungsaufwand für das sichere Bussystem. Denn bei Safety-Bridge wird das für die wichtigsten Feldbus- und Ethernet-Standards zertifizierte Sicherheitsprotokoll ausschließlich und vollständig von den sicheren Endkomponenten ausgeführt. Die Safety-Funktionen sind in einem sicheren Ausgangsmodul mit integrierter Logikverarbeitung (LPSDO) dezentralisiert. Der Anwender muss sich also nicht mit Netzwerkadressen oder Steuerungsvariablen beschäftigen. Mit diesem Ansatz lassen sich selbst bestehende Anlagen einfach um netzwerkfähige Sicherheitsfunktionen erweitern, ohne die vorhandene Steuerungs- und Kommunikationsplattform zu ändern.

Speicherung mehrerer Safety-Projekte auf der Standard-Steuerung

Besonders einfach gestaltet sich die Handhabung der Safety-Bridge-Technology bei der Festlegung der Sicherheitsfunktionen. Diese werden nicht aufwändig programmiert, sondern lediglich konfiguriert. Dazu wählt der Anwender zertifizierte sichere Funktionsbausteine aus einer Bibliothek aus und verdrahtet sie per Drag & Drop virtuell mit den verfügbaren Sicherheitssignalen (siehe Bildergalerie). Das zu diesem Zweck erforderliche Software-Tool Safeconf steht im E-Shop von Phoenix Contact lizenzfrei zum Herunterladen zur Verfügung.

Die geprüften Sicherheits-Konfigurationen werden dann als Datensatz verschlüsselt und abgesichert. Bei Bedarf lassen sie sich sogar auf der jeweiligen Standard-Steuerung ablegen und verwalten. Diese Vorgehensweise vereinfacht unter anderem die Inbetriebnahme und Wartung. Alle Informationen, die Safety-Bridge zum sicheren Betrieb benötigt, werden beim Systemstart oder nach einem Gerätetausch automatisch übertragen. Beim Ein- und Umrüsten der Maschinen ist somit kein Spezialisten- respektive Safety-Know-how mehr notwendig.

Die Safety-Bridge-Version V3 eröffnet nun neue Applikationsmöglichkeiten. So lässt sich die Technologie nicht nur flexibler auf unterschiedliche Maschinentypen anpassen. Darüber hinaus können auch dynamische Konfigurations-Änderungen während des laufenden Betriebs einer modularen Maschine wirtschaftlicher umgesetzt werden, indem der Anwender mehrere geprüfte Safeconf-Projekte auf der Standard-Steuerung speichert. Das Gesamtsystem, das sich aus den Safety-Bridge-Logikmodulen und -I/O-Komponenten sowie der Safeconf-Software und dem Sicherheitsprotokoll zusammensetzt, ist seit 2009 zertifiziert. Auf Basis der Technologie lassen sich Sicherheitsanwendungen bis SIL 3 (IEC 61508-2), SIL CL 3 (IEC 62061) und PL e (DIN EN ISO 13849-1) realisieren.

Verarbeitung von bis zu 256 sicheren Eingangssignalen

Mit der seit Mai 2013 erhältlichen Safety-Bridge-Version V3 können jetzt innerhalb einer Safety-Insel bis zu 256 sichere Eingangssignale verarbeitet werden. Außerdem wurden weitere Leistungsparameter erheblich verbessert. Beispielsweise kann der Anwender die kompletten Sicherheitsfunktionen einer mittelgroßen Verpackungsmaschine, die bisher auf drei Safety-Bridge-Inseln verteilt waren, nun in einer einzigen Sicherheits-Konfiguration umsetzen, was die Kosten entsprechend reduziert.

Ferner ist es möglich, dass innerhalb einer Maschinen-Applikation maximal 31 Safety-Inseln miteinander kommunizieren. Vernetzt werden die Inseln entweder in einer Baum- oder Linientopologie, also der typischen Architektur modular aufgebauter Maschinen (siehe Bildgalerie). Die Querkommunikation zwischen den Inseln wird ebenfalls einfach per Drag & Drop konfiguriert. Dazu stellt jedes Logikmodul automatisch 16 sichere Ein- und Ausgangssignale für die bidirektionale Datenübertragung mit bis zu 16 weiteren Logikmodulen zur Verfügung.

Berücksichtigung der Anforderungen von Industrie 4.0

Derzeit wird viel über die vierte industrielle Revolution diskutiert. Szenarien wie autonom agierende Maschinenteile, wandelbare sowie sich selbst organisierende und lernende Applikationen oder die übergeordnete Vernetzung und Kommunikation zwischen Maschinenteilen sind längst keine Zukunftsmusik mehr. Heute werden die technologischen Voraussetzungen für die sukzessive Erreichung dieser Ziele geschaffen.

Stellt die Vision von Industrie 4.0 schon besondere Herausforderungen an die Standard-Technik, so lässt sich leicht nachvollziehen, dass die Anforderungen im Bereich der Sicherheitstechnik noch erheblich höher sind. Sollen zum Beispiel Einzelmaschinen in einer Linie verkettet, unvollständige Applikationen zu einer Maschine komplettiert oder soll die Konfiguration der Maschine respektive Anlage dynamisch verändert werden, sind die normativen Festlegungen der Sicherheitstechnik zu beachten.

Safety-Bridge V3 wurde speziell unter Berücksichtigung dieser Gesichtspunkte sowie der Verwendung verschiedener echtzeitfähiger Übertragungsprotokolle und der einfachen steuerungsübergreifenden Vernetzung der einzelnen Safety-Inseln weiterentwickelt. Daher bietet die Technologie bereits jetzt die funktionalen Voraussetzungen, um die Sicherheitstechnik einfach in adaptive modulare Maschinen und Anlagen zu integrieren. Nachdem die sicherheitsgerichteten Funktionen in den unterschiedlichen Maschinenmodulen realisiert worden sind, werden diese kombiniert und interagieren dann problemlos (siehe Bildgalerie).

Informationen liegen dezentral und in der Steuerung vor

Betriebszustände wie „SafetyDemand“ und „ResetRequested“ sowie die Informationen über den Zustand der sicheren Kommunikationsverbindung liegen sowohl dezentral wie auch in der überlagerten Steuerung automatisch als Systemsignal vor (siehe Bildgalerie). Durch den Einsatz der Safety-Bridge-Technology mit ihren Drag-&-Drop-Konfigurationsmechanismen verringert sich der Entwicklungsaufwand bei der Konstruktion sicherheitsgerichteter Maschinen somit signifikant und die Applikation lässt sich besser steuern und überwachen.

Safety-Bridge folgt in allen Phasen des Maschinenlebenszyklus dem Grundsatz „Einfachheit bringt Sicherheit“. Die erweiterten Funktionen der Version V3 zur sicheren Vernetzbarkeit und Adaptierbarkeit von Maschinenteilen stellen sowohl dem Konstrukteur als auch dem Betreiber einer Maschine schon heute das technologische Rüstzeug zur Verfügung, damit sie die steigenden sicherheitstechnischen Anforderungen der Zukunft beherrschen. (jv)

* Dipl.-Ing. Steffen Horn ist Fachleiter Sicherheitstechnik bei Phoenix Contact Electronics in Bad Pyrmont.

(ID:42511674)