Aufrufe
vor 6 Jahren

DER KONSTRUKTEUR 11/2017

DER KONSTRUKTEUR 11/2017

MASCHINENSICHERHEIT

MASCHINENSICHERHEIT SICHERHEITSTECHNIK WIRD ZUM NUTZBRINGENDEN BESTANDTEIL SPECIAL „Mittendrin statt nur dabei“ – was hat der Werbeslogan mit dem Thema funktionale Sicherheit zu tun? Die Antwort kommt gleich. Muss ihre Applikation funktional sicher aufgebaut sein, verwenden unzählige Anwender auch heute noch klassische elektromechanische Komponenten wie Relais oder Schütze. Das liegt u. a. daran, weil diese Art der Sicherheitstechnik bekannt ist und sich jahrzehntelang bewährt hat. Selbst große Maschinen und Anlagen werden daher mit entsprechenden Safety-Lösungen automatisiert. Deren Anwendung gestaltet sich einfach, da die Funktionalität mit dem Schaltplan vorgegeben und im Rahmen der Verdrahtung umgesetzt wird. Handelt es sich um kleine Maschinen mit begrenzten Anforderungen an die funktionale Sicherheitstechnik, bleibt der klassische Lösungsansatz weiterhin die erste Wahl. Steigt jedoch die Komplexität der Applikation und wachsen folglich die Anforderungen an die Automatisierungstechnik, stößt der Anwender mit Relais und Schützen schnell an Grenzen. Autor: Lutz Rahlves, Phoenix Contact Electronics GmbH, Bad Pyrmont KLASSISCHE SICHERHEITSTECHNIK Erhöht sich die Anzahl der sicheren Sensoren und Aktoren und wird über das einfache Ausschalten der Spannungsversorgung hinaus mehr sichere Logik benötigt, führt das zu einem überproportionalen Anstieg der erforderlichen Komponenten, wie beispielsweise Sicherheitsrelais. Ein solches Szenario birgt einige Herausforderungen: So ist deutlich mehr Platz im Schaltschrank notwendig, denn es müssen viele Schaltgeräte mit den jeweils relevanten Funktionen installiert werden. Der damit verbundene Verdrahtungsaufwand sorgt für prall gefüllte Verdrahtungskanäle im Schaltschrank. Hinzu kommt die benötigte Hardware, denn jede Funktion erfordert ein sicheres Schaltgerät respektive Relais. In der Kalkulation ist zudem der daraus resultierende erhebliche Installationsaufwand zu berücksichtigen. Ein anderer nicht zu vernachlässigender Aspekt ist der meist zentrale Aufbau einer solchen Lösung: Sämtliche Sensoren und Aktoren müssen parallel zum Schaltschrank verdrahtet werden. Sind die genannten Aspekte in die Berechnung einbezogen worden, ist eine weitere Frage zu beantworten: Wie viele Informationen zum Status der Sensor- und Aktorkreise müssen der Standardsteuerung zur Verfügung gestellt werden? Verlangt der Anwender eine komfortable Diagnose der Sicherheitsapplikation, sind zahlreiche Hilfskontakte auf die Standardeingänge zu verdrahten. Oder reicht eine Meldung „Safety okay“ respektive „Safety nicht okay“ aus, um die Verfügbarkeit der Maschine oder Anlage sicherzustellen? Befindet sich die Sicherheitstechnik also mitten im Geschehen oder ist sie nur dabei? 108 DER KONSTRUKTEUR 11/2017

SICHERHEITSSTEUERUNGEN BIETEN VORTEILE Axiale Kräfte fest im Griff Ab einer mittleren bis großen Anzahl sicherer Signale sowie der steigenden Ausdehnung der Anwendung kommen vermehrt Sicherheitssteuerungen im Zusammenspiel mit sicheren IO- Modulen zum Einsatz. Die IO-Module werden verteilt im Netzwerk verbaut. Im Vergleich zur klassischen Lösung bedeutet das einen deutlich reduzierten Verdrahtungsaufwand im Feld. Der Platzbedarf im zentralen Schaltschrank erweist sich als gering, da die sicheren Steuerungen in der Regel nicht größer als die Standardvarianten sind. Die IO-Module werden im Feld in Schaltschränken oder Klemmenkästen montiert. Gegenüber der Anzahl an Standard-IOs ist ihr prozentualer Anteil gering und lässt sich aus Sicht des Platzbedarfs fast vernachlässigen. Liegen alle sicheren Signale in der Steuerung vor, kann der Anwender die notwendige Sicherheitslogik einfach programmieren. Für Funktionen wie z. B. das Muting ist keine Hardware erforderlich, sondern lediglich ein Funktionsbaustein. Gestaltet sich die Verdrahtung der Sicherheitslogik bei der klassischen Safety-Lösung mit wachsender Komplexität unübersichtlich, können die relevanten Funktionen durch Verwendung einer Sicherheitssteuerung und sicherer IOs in der Programmieroberfläche erstellt werden. Wird die SPS der Maschine als zentrales Element verstanden, hat eine Lösung mit sicherer Steuerung einen weiteren entscheidenden Vorteil: Der Status sämtlicher sicheren Ein- und Ausgangsmodule steht in der SPS zur Verfügung. Gleiches gilt für alle Diagnoseinformationen der sicheren Module. Tritt beispielsweise ein Kurzschluss an einem Ausgang oder eine Äquivalenzverletzung an einem Eingangspaar auf, wird dem Maschinenbediener der Fehler einfach über die Steuerung und die zugehörige Visualisierung angezeigt und es werden ihm Maßnahmen zur Störungsbeseitigung vorgeschlagen. Sollte das nicht zum Erfolg führen, sind die Informationen auch über Fernwartungslösungen zugänglich. Die Vorteile dezentral verbauter sicherer IOs im Zusammenspiel mit sicheren Steuerungen liegen folglich auf der Hand. Doch zahlreiche Anwender stehen vor der Herausforderung, dass nicht jeder Steuerungshersteller auch Safety-SPSen anbietet. Außerdem möchten sie die höheren Kosten für die sichere Steuerung nicht bezahlen. Darüber hinaus entwickeln viele Maschinenbauer ihre eigenen SPSen, haben allerdings nicht die Expertise, um eine sichere Steuerung zu realisieren. Daher sind ihre Kunden gezwungen, abgesetzte Konzepte zu nutzen. Die Anwender müssen also entweder die Nachteile der klassischen Lösung akzeptieren oder beispielsweise einen separaten Bus zur Übertragung der Safety-Daten einsetzen, der an die Standardsteuerung anzukoppeln ist. Das geschieht über eine parallele Verdrahtung auf die 01 DIE STEUERUNGS- UND NETZWERK-UNABHÄNGIGE SAFETY-LÖSUNG KANN DEZENTRAL VERTEILT IN BESTEHENDE NETZWERKE INTEGRIERT WERDEN Steuerung frei wählbar Ihre Sicherheit im Fokus Klemmköpfe Absturzsicherungen Linearbremsen Haltekräfte bis 500t Sonderlösungen Hydraulisch, pneumatisch, elektrisch Weltweit einzigartig Buskoppler sicheres I/O-Modul sicheres Logikmodul Not-Halt Aktor 01 Die steuerungs- und netzwerkunabhängige Safety-Bridge-Lösung kann dezentral verteilt in bestehende Netzwerke integriert werden SITEMA GmbH & Co.KG Sicherheitstechnik und Maschinenbau 76187 Karlsruhe, Deutschland Tel. + 49 721 98661-0 info@sitema.de Nutzen Sie unser Online-Angebot! Produktfinder Funktionsbeschreibungen CAD Downloads Anwendungen