Erschienen am: 07.09.2017, Ausgabe SPS-MAGAZIN 9 2017

Zertifizierte Sicherheit für Maschinen und Anlagen

Aktiv gestalten im Team

Im Rahmen moderner Fertigungskonzepte sind Anwender auf flexible, effiziente sowie sichere Produktionsprozesse und gleichzeitig geringe Stillstandszeiten angewiesen. In diesem Sinne ermöglicht eine integrierte, programmierbare Sicherheitslösung ganzheitliche Lösungen für die Automatisierung. Eine neue zertifizierte Sicherheitssteuerung mit dezentralen Safety-I/Os erweitert nun das auf dem Markt verfügbare Angebot solcher Lösungen.


Mit der Sicherheitssteuerung C6 Safety PLC und dezentralen sicheren I/Os erweitert KEB sein Portfolio um integrierte Sicherheitstechnik.
Bild: KEB Automation KG

Innovation, Flexibilität, Reaktionsgeschwindigkeit, kurze Entscheidungswege, langfristige Orientierung - alles maßgebliche Kriterien für erfolgreiche Unternehmen im Maschinen- und Anlagenbau. Viele davon zählen sich zum deutschen Mittelstand, der eine hohe Verbundenheit zu den Menschen und Regionen als weiteren Schlüsselfaktor des Erfolgs zählt. Die Notwendigkeit, Produktivität und Anpassungsfähigkeit von Maschinen und Anlagen stetig zu verbessern gilt immer wieder aufs Neue und schafft Gestaltungsanforderungen im Punkt Sicherheit, die klassische Schutzkonzepte und parallele Sicherheitslösungen nur schwer oder überhaupt nicht bedienen können. Definierte Sicherheitsstandards - allen voran IEC61508 und ISO13849 - sind die Basis, um vermehrt integrierte Lösungswege in Aktoren, Sensoren und Automatisierungsbaugruppen umzusetzen.

Safety als Kernkompetenz

Effiziente Sicherheitslösungen in dieser Breite bereitzustellen, erfordert für Lieferanten des Maschinenbaus eine Weiterentwicklung in der Gestaltung und Umsetzung bei Herstellern sowie bei den Anwendern. Der Anbieter KEB Automation hat sich der Aufgabe gestellt, Sicherheitstechnik als Kernkompetenz aufzubauen und daraus passende Produkte und Lösungen für verschiedene Kundenbereiche zu gestalten. Die umfangreiche praktische Realisierung erfolgt in drei Ebenen:

  • • Integrierte Automatisierung mit Sicherheitssteuerung und Sicherheits-I/Os
  • • Drive-based-Safety-Funktionen in Antriebsstellern
  • • Engineering-Werkzeug aus einer Hand zur Erstellung der Systemlösungen

Dahinter steht ein hoher personeller und finanzieller Aufwand in einer Aufgabenstellung, deren Risiken das mittelständische Unternehmen in Teilen durch Entwicklungspartnerschaften reduziert hat. Die erste Grundlage bildet Codesys. Das Steuerungssystem ist bereits im Automatisierungsbaukasten Combicontrol erfolgreich im Einsatz und über die Erweiterung Codesys Safety nun auch im Bereich funktionaler Sicherheitstechnik ein Standard mit hoher Marktdurchdringung eingebunden. Das zweite Paket umfasst die Hardwareentwicklung von Safety-SPS und Safety-I/Os, angefangen und inzwischen erfolgreich umgesetzt in BYKK Safety, einer Entwicklungsgemeinschaft unabhängiger mittelständischer Partner zur Entwicklung und Zertifizierung der Sicherheits-SPS und der sicheren I/Os.

Sichere Antriebstechnik

Integrierte Sicherheit im Antriebssteller ist von der Basisfunktion STO in eine komplett neue modulare Sicherheitsstruktur überführt worden, die umfangreich erweiterte Safety-Funktionen für Einzelantriebe und Mehrachssysteme bereitstellt. Das alles zusammen effizient anzuwenden ist der Aufgabenblock im Paket der Entwicklungsumgebung, ebenfalls eine der Kernkompetenzen des KEB-Entwicklungsteams. Die jetzt zur Verfügung stehenden Ergebnisse umfassen zwei Bereiche.

Teil 1: Sicherheitssteuerung

Die integrierte Sicherheitssteuerung C6 Safety PLC ist eine programmierbare, sicherheitsgerichtete Steuerungsbaugruppe für vielseitige Applikationen. Mit einer flexiblen Softwarearchitektur, in der die Safety-Funktionalität zum integralen Bestandteil der Anwendersoftware wird, sind unterschiedliche Sicherheitsfunktionen auf Basis der Programmierplattform Combivis (mit Codesys-Safety) mit den SPS-Standards nach IEC61131-3 frei programmierbar. Die Architektur der Sicherheitssteuerung ist nach SIL3 gemäß IEC61508, bzw. Kat.4/PLe nach ISO13849 zertifiziert und bildet die Basis für hohe Sicherheitsanforderungen. Die Sicherheitssteuerung ist in die Echtzeitumgebung von Ethercat eingebunden und flexibel im Verbund des modularen C6-Remote-I/O-Systems universell anwendbar. Die dezentralisierte Struktur ist für die direkte Montage in Maschinen und Anlagen ohne zusätzlichen Verdrahtungsaufwand bei geringem Platzbedarf und schneller Verfügbarkeit ausgelegt.

Kein Zertifizierungsaufwand

Für den Anwender liefert C6 Safety PLC die Voraussetzungen, ein Sicherheitskonzept ohne weiteren Zertifizierungsaufwand zu gestalten und direkt die Maschinenzulassung umzusetzen. Das schließt auch die Möglichkeit ein, bereits bestehende Anlagen in kurzer Zeit um notwendige Sicherheitsfunktionen zu erweitern. Die Konfiguration und Programmierung in der zu realisierenden Applikation wird mit dem neuen Safety Editor in Combivis Studio 6 erstellt und über Ethercat übertragen. Abgeleitet aus Codesys stehen zahlreiche Safety-Bausteine, wie Notaus, Schutztürüberwachung, Zweihandbedienung oder Muting nach PLCopen Safety zur Verfügung. Alle Bausteine sind untereinander verschaltbar und werden durch Operatoren wie AND und OR ergänzt. Zusätzlich verfügt der Anwender für die Applikation im Combivis Studio 6 über maßgeschneiderte Funktionsbausteine, u.a. um die Antriebe und andere FSoE-Slaves anzusteuern.

Sichere dezentrale Signale

Mit der zunehmenden Anordnung teilelektrischer Systeme und Baugruppen in modularen Maschinen und Anlagen ist die Aufnahme und Verteilung von elektrischen Signalen in der Peripherie immer wichtiger geworden. Modulare Klemmensysteme haben dementsprechend stark zugenommen. Mit deren Anzahl steigen die Anforderungen an die Übertragung - hier kommen die Fähigkeiten von Ethercat als Echtzeitsystem bis in die I/O-Ebene besonders zum Tragen. Sichere Signale in das Automatisierungssystem einzubinden ist Aufgabe der neuen sicheren I/O-Baugruppe.

Teil 2: Sicherheits-I/Os

Die Echtzeitumgebung von Ethercat liefert die Voraussetzungen, vor allem dynamische Anforderungen passend zu bedienen. Mit der Erweiterung des Protokolls auf Safety over Ethercat (FSoE) wird die Signalübertragung auf der bestehenden Ethercat-Verkabelung auch für sicherheitsrelevante Signale erweitert und über C6-Safety-I/O-Klemmen aufgenommen bzw. ausgegeben. Damit werden die Aufgaben in der Sicherheitskette in das bestehende modulare Hutschienenklemmensystem integriert. Die Baugruppe bietet vier sichere digitale Eingänge sowie zwei sichere digitale Ausgänge und entspricht den Anforderungen gemäß SIL3 nach ISO61508 bzw. ISO13849, Kat.3/Ple. Im Zusammenspiel mit der C6 Safety PLC sind je I/O-Modulbaugruppe beispielsweise folgende Sicherheitsfunktionen realisierbar:

4 x Notausschalter, einkanalig oder

4 x Kontaktmelder, einkanalig oder

1 x Notausschalter, zweikanalig, 1 x Kontaktmelder,

zweikanalig

2 unabhängige Ausgangsfunktionen, einkanalig

Eine integrierte, programmierbare Sicherheitslösung schafft ganzheitliche Lösungen mit gutem Überblick sowie einfacher Fehlerlokalisierung und -diagnose im Rahmen hoher Sicherheitsstandards. Der Anwender fordert heute geringe Ausfallzeiten und flexible Produktionsprozesse bei guter Effizienz - das alles basiert auf einem hohen Automatisierungsgrad und verlangt die flexible Verkettung einzelner Sicherheitsfunktionen. Mit der neuen zertifizierten Sicherheitssteuerung C6 Safety PLC und den dezentralen sicheren I/Os C6 Safety I/O erweitert KEB das Portfolio der Antriebstechnik und Automatisierung um integrierte Sicherheitstechnik und tritt mit diesen Leistungen als Komplettanbieter gegen klassische Automatisierungshersteller an. Die Sicherheitslösung basiert auf bewährter Technik und ist nahtlos in die Arbeitsumgebung integriert.