Erschienen am: 10.08.2016, Ausgabe SPS-MAGAZIN 8 2016

Sicherheit für die Smart Factory

Industrie 4.0 soll durch die Automatisierung, Integration und Vernetzung von Prozessen eine neue Flexibilität und Transparenz in der Produktion ermöglichen. Die Safety nimmt dabei eine Schlüsselfunktion ein, denn nur sie kann ein unfallfreies Interagieren von Mensch und Maschine sicherstellen. Migrationsfähigkeit, einfache Projektierung und Konfiguration, Offenheit für intelligente Sicherheitskonzepte und Zukunftssicherheit sind die Anforderungen an zukunftsfähige Safety-Lösungen.

Autor: Frank Triem, Produktmanager Industrial Safety Systems, Sick AG


Durch eine Vielzahl industrieüblicher Feldbus-Gateways besteht bereits heute die grundsätzliche Option, diese Informationen auch in der Cloud bereitzustellen und zu verwerten.
Bild: Sick AG

Für den Einsatz in der smarten Fabrik passt die modulare Sicherheitssteuerung Flexi Soft von Sick in vielerlei Hinsicht. So ist sie grundsätzlich dafür geeignet, durchgängige Lösungen vom Sensor oder Schalter im Feld bis in die Datenwelt einer Cloud und dort angesiedelten Applikationen zu ermöglichen. Dabei eröffnen verschiedene Gateways zahlreiche Integrationsmöglichkeiten in gängige Feldbusumgebungen. Ergänzt werden die konfigurierbaren Funktionen durch intelligente Sicherheitskonzepte: Flexi Line für die sicherheitstechnische Vernetzung von Einzelmaschinen und Anlagenmodulen, Flexi Loop für die Kaskadierung von zweikanaligen Sicherheitsschaltern und Sicherheitssensoren sowie Motion Control für die sicherheitsgerichtete Antriebsüberwachung. Die Sicherheitssteuerung wie auch die Safety-Konzepte gewährleisten auf diese Weise hohe Verfügbarkeit und Sicherheit von Anlagen, z.B. durch eine vorausschauende Instandhaltung.

Modular, migrations- und mehrwertfähig

Flexi Soft zeichnet sich durch Flexibilität und Bedienfreundlichkeit aus. Der Anwender kann verschiedene I/O- und Relaismodule sowie Feldbus-Gateways applikationsgerecht miteinander kombinieren und erhält mit jeder Endkonfiguration eine technisch maßgeschneiderte, in der Baugröße kompakte und wirtschaftlich effiziente Lösung. Jede Flexi-Soft-Konfiguration ist auch nachträglich noch skalierbar, so dass Funktionen ergänzt werden können, z.B. ein Flexi-Soft-Drive-Monitor zur sicheren Überwachung von Antrieben. Ein weiteres besonderes Merkmal der Steuerung ist die EFI-Schnittstelle (Enhanced Function Interface), über die sie u.a. Sensordaten auslesen, Warnmeldungen empfangen oder Schutzfelder von Sicherheits-Laserscannern umschalten kann. Flexi Soft eignet sich zudem für die Steuerung und Überwachung einer Vielzahl von taktilen wie berührungslosen Sicherheitssensoren und -aktoren, Schutztürschaltern, Notausgeräten, Zweihandsteuerungen, testbaren Lichtschranken, Safety-Lichtvorhängen und -Laserscannern. Sick kann als Safety-Komplettanbieter somit funktional aufeinander abgestimmte Komponenten als durchgängig integrierte Sicherheitslösungen anbieten, die einen hohen Mehrwert bieten.

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Konnektivität bis in den sicheren Datenraum

Mit dieser Durchgängigkeit bietet die Sicherheitssteuerung Flexi Soft eine Möglichkeit, Sensor-, Zustands- und Prozessdaten von Sensoren und Sicherheitskonzepten zu Diagnosezwecken in übergeordneten Automatisierungsebenen zu nutzen. Darüber hinaus besteht durch die Feldbus-Gateways bereits heute die grundsätzliche Option, diese Informationen auch in der Cloud bereitzustellen und zu verwerten, z.B. für die Fernwartungen oder Pedictive-Maintenance-Konzepte. Damit diese Option in Zukunft auch genutzt werden kann, müssen aber die Eigentums- und Nutzungsrechte der Daten technologisch und rechtlich geklärt werden. Deshalb engagiert sich Sick als Gründungsmitglied im Industrial Data Space e.V. Denn der Erfolg von Industrie 4.0 wird von eindeutigen und zuverlässig geregelten Eigentumsrechten abhängen. Unternehmen werden Daten erst bereitstellen, wenn sie auf die Sicherheit im Datenraum absolut vertrauen können. Die Safety wird von einem solchen Datenraum besonders profitieren, weil ihre durchgängigen Lösungen vom Feld bis in die Cloud nur dann funktionale Sicherheit bieten können, wenn auch die Datensicherheit gewährleistet ist.

Auch Komplexes problemlos projektieren

Unabhängig davon, wann ein solcher Datenraum Realität wird - die Projektierungssoftware Flexi Soft Designer von Sick ist bereits heute im Internet kostenlos verfügbar. Sie bietet auch bei komplexen Aufgabenstellungen ein schnelles und sicheres Erfolgserlebnis. Konfiguration per Mausklick und Verdrahtung per Drag&Drop ermöglichen es auf intuitive Weise und in wenigen Minuten aufwändige, umfassende Sicherheitsanwendungen zu erstellen. Nach dem Klicken durch den Logikeditor heißt es, die Programmierung und die Funktionalitäten der Sicherheitsapplikation schnell einzurichten, zu testen und in die Automatisierungswelt zu integrieren. Hierbei ermöglicht der Simulationsmodus des Tools einen ersten Test und eine erste Diagnose der Konfiguration direkt am Schreibtisch. Darüber hinaus generiert der Flexi Soft Designer automatisch einen Verdrahtungsplan, der die Inbetriebnahme unterstützt und vereinfacht, sowie einen mehrsprachigen Bericht für die Erstellung der Maschinendokumentation.

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Flexibilität und Produktivität

Mit einer Reihe intelligenter Sicherheitskonzepte entwickelt Sick die Flexi-Soft-Plattform weiter und greift dabei Trends im Safety-Markt auf. So eröffnet das Interface Flexi Line der Sicherheitssteuerung eine einfache und effiziente Möglichkeit, um modulare Maschinenelemente zu verbinden - auch wenn sie von verschiedenen Herstellern stammen. Hierbei können bis zu 32 Flexi-Soft-Stationen sicher vernetzt und Safety-Funktionen über mehrere Maschinen verkettet werden. Mit Blick auf die smarte Fabrik unterstützt Flexi Line so flexible und modulare Maschinenkonzepte für individuelle Produktionsprozesse und Kundenwünsche. Je nach den Fortschritten in der Fertigung oder bei der Inbetriebnahme können einzelne Maschinenmodule ausgetauscht, neue Module in die Gesamtanlage integriert oder Module neu zusammengeführt werden. Für Wartungszwecke lassen sich einzelne Anlagenteile bei Bedarf sicherheits- und steuerungstechnisch wieder aus dem Maschinenverbund herauslösen. Dadurch lassen sich Module in verketteten Anlagen kostengünstig und effizient warten.

Sicherheitsschalter kosteneffizient integrieren

Kaskadierte Sicherheitsschalter und -Sensoren in Linie und mit einem sicheren Schalteingang - das ist die Idee hinter dem dezentralen Safety-Konzept Flexi Loop. Damit ist es möglich, im Rahmen einer sicherheitsgerichteten Steuerungslösung von Sick bis zu acht Sensorkaskaden mit jeweils bis zu 32 zweikanaligen Sicherheitsschaltern und -sensoren direkt an verschiedene Erweiterungsmodule anzubinden - und vom Prinzip her die Diagnoseinformationen der Sensoren über Gateways in der Cloud nutzbar zu machen. Die Integrationsmöglichkeiten sind vielseitig: Es können elektromechanische und magnetische Sicherheitsschalter, Sicherheitssensoren mit überwachten Halbleiterausgängen sowie Taster, Lampen und Zuhaltungen eingesetzt werden; es können eingangsseitig sichere Sensoren wie auch Standardsensoren und ausgangsseitig Standardaktuatoren ausgewertet werden. Zudem können sicherheitsgerichtete Schalter und Sensoren unterschiedlicher Hersteller integriert werden. Am einfachsten - per Plug&Play - geht es mit Schaltern und Sensoren von Sick: Sie sind von vorneherein mit M12-Steckern und passender PIN-Belegung für Flexi Loop vorbereitet. Technisch und wirtschaftlich interessant ist die Sensorkaskadierung für Maschinen, in denen eine hohe Anzahl von Sicherheitssensoren zur Überwachung von Türen, Schutzklappen und Abdeckungen sowie Nothalttaster verbaut werden. Die Versorgungs- und Kommunikationsstrecke zwischen den einzelnen Knoten kann bis zu 100m betragen. Im Gegensatz zur konventionellen Reihenschaltung bietet Flexi Loop einen weiteren Vorteil: Folgefehler in der Sensorreihe werden nicht maskiert, sondern eindeutig erkannt und lokalisiert. Dadurch erfüllt die Lösung beim Einsatz geeigneter Geräte jederzeit die Anforderungen von PLe nach ISO13849-1. Zudem können Wartungs- und Instandsetzungsarbeiten schnell und gezielt durchgeführt werden - was die Dauer eines Maschinenstillstandes reduziert und die Verfügbarkeit erhöht.

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Intelligente Lösungen für die Überwachung

In der Smart Factory kommt der intelligenten Überwachung von Maschinenantrieben im Einricht-, Wartungs- und Instandhaltungsbetrieb eine große Bedeutung zu. Hierfür bietet das Produktportfolio Safe Motion Control von Sick sichere und wirtschaftliche Lösungen - u.a. einen Drehzahlwächter, einen Standstillmonitor sowie einen Drive-Monitor mit einer Vielzahl normgerechter Funktionen der sicheren Antriebsüberwachung auch in Mehrachsanwendungen. Die sichere Überwachung der Maschinenparameter Geschwindigkeit, Weg und Beschleunigung ermöglicht eine präzise Unterscheidung von Gefahr bringenden und gefahrlosen Maschinenbewegungen. Safe Motion Control erkennt, ob ein Maschinenbediener bei einem Eintritt oder Eingriff in den Gefahrbereich tatsächlich gefährdet ist. Ist dies nicht der Fall, z.B. im sicher überwachten Einricht- oder Servicebetrieb, wird dieser nicht unterbrochen. Mit zahlreichen Motion-Bausteinen lassen sich auch sichere Antriebslösungen einfach projektieren und konfigurieren. Safe Motion Control eröffnet vielfältige Möglichkeiten einer integrierten und wirtschaftlichen Antriebs- und Bewegungsüberwachung auf sicherheitstechnisch höchstem Niveau: Die Erweiterungsmodule von Flexi Soft erfüllen PLe und SIL3 bzw. SIL3CL. Hinzu kommt, dass Sick auch über nicht sicherheitsgerichtete Sensorik, z.B. Encoder oder Motor-Feedback-Systeme, verfügt und so eine komplette Sicherheitsanwendung inklusive Antriebsüberwachung aus einer Hand anbieten kann.

Stetige Weiterentwicklung der Plattform

Für die Umsetzung sicherheitsgerichteter Strategien und Konzepte für die Smart Factory ist ein sicherer Datenraum gleichbedeutend mit hoher Zukunftssicherheit. Ebenso wichtig ist es, auf Produkt- und Systemseite künftige Anforderungen zu antizipieren und umzusetzen. So soll Flexi Soft in absehbarer Zeit mit zusätzlichen Weiterentwicklungen aufwarten, u.a. einem Analogmodul für die Integration von Distanz-, Druck- und Temperatursensoren, einem neuen Konzept zur sicheren Vernetzung von Steuerungen und Sensoren sowie weiteren Motion-Control-Funktionen.

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