Sicher ist sicher: Safety in der Automatisierung

Hauptaufgabe der funktionalen Sicherheit ist, sicherzustellen, dass komplexe programmierbare Systeme einwandfrei funktionieren. Die Aspekte der funktionalen Sicherheit für elektrische oder elektronisch programmierbare Systeme sind in der Normenreihe IEC 61508 beschrieben. Der Geltungsbereich der Norm erstreckt sich über Konzept, Planung, Entwicklung, Realisierung, Inbetriebnahme, Instandhaltung, Modifikation bis hin zur Außerbetriebnahme und Deinstallation. Die Normenlage Die IEC61508 ist als Sicherheits-Grundnorm ausgewiesen. Sie dient als Basis für anwendungsspezfische Normen wie der EN954 und der EN62061. Für den Maschinen- und Anlagenbau gilt die Norm EN954 (Sicherheit von Maschinen – Sicherheitsbezogene Teile von Steuerungen), diese tritt im Dezember 2009 außer Kraft. Sie wird durch die EN 13849 abgelöst. Die Norm behandelt elektronische und elektromechanische Sicherheitsfunktionen und die Programmierung mit sicherheitsgerichteter Software. Die Anforderungen gelten daher für Konstrukteure, Planer, Sicherheitsverantwortliche wie auch für Programmierer. Die EN 13849 setzt auf die bekannten Kategorien der EN954, kombiniert diese jedoch mit Ausfallwahrscheinlichkeiten der einzelnen Bauteile. Aufbauend auf den Kategorien finden dafür die Performance Level (PL) Verwendung. PL a bis e sind möglich. Bei PL a ist der Anteil zur Risikominderung niedrig, bei PL e hoch. Die EN62061 (Sicherheit von Maschinen: Funktionale Sicherheit sicherheitsbezogener elektrischer und elektronischer und programmierbarer elektronischer Steuerungssysteme) dient als Alternative zur EN13849. Sie stellt allerdings keine Anforderungen für die Leistungsfähigkeit von nicht-elektrischen sicherheitsbezogenen Steuerungselementen für Maschinen dar. Ein Element der EN62061 ist der Safety Integrity Level (SIL). Der SIL (1-4) dient als Maß für die Wirksamkeit der Sicherheitsfunktionen. Des Weiteren gilt ab dem 29. Dezember 2009 die neue Maschinenrichtlinie 2006/42/EG. Alle, die Maschinen bauen oder umbauen, verkaufen oder kaufen und betreiben, müssen vorhandene betriebliche Strukturen in der Konstruktion, Dokumentation und dem Vertrieb an die neue Rechtsgrundlage anpassen und anwenden. Das Ziel der neuen Maschinenrichtlinie ist das Erreichen eines einheitlichen Sicherheitsniveaus im Europäischen Wirtschaftsraum (EWR). Die wesentlichen Neuerungen der Maschinenrichtlinie im Überblick: – Der Anwendungsbereich wurde erweitert und überarbeitet. – Der Begriff \’unvollständige Maschine\‘ wurde eingeführt. – Die Verfahren zur Konformitätsbewertung wurden erweitert. – Die Bedeutung der Risikobeurteilung wurde gestärkt. – Die grundlegenden Anforderungen wurden klargestellt und geändert. Konventionelle oder programmierbare Sicherheitstechnik? Die Frage, ob konventionelle oder programmierbare Sicherheitstechnik besser ist, lässt sich nicht pauschal beantworten. Das hängt von der Applikation ab. Beide Verfahren unterliegen den Anforderungen der Normen. Bei einfachen Maschinen wird auch in Zukunft die konventionelle Sicherheitstechnik mittels Sicherheitsrelais von Bedeutung sein. Bei komplexen Anforderungen allerdings sinkt der Verdrahtungsaufwand durch programmierbare Sicherheitstechnik erheblich. Außerdem verbessert sich die Diagnose. Bei einer programmierbaren Steuerung unterstützt die Software-Oberfläche bei der Überprüfung des Quellcodes (WhiteBox-Test), welcher E/A-Punkt nicht richtig auslöst oder bestätigt. Diese Art der Verdrahtungskontrolle ist bei der klassischen Variante nur mit großem Aufwand durchzuführen. Oft werden nicht alle Kurz- und Querschlüsse erkannt. Ein weiterer Vorteil der programmierbaren Sicherheitstechnik ist die komfortable Inbetriebnahme. Dem Anwender werden die aktuellen Werte der Aktoren und Sensoren angezeigt. Die Programmierung erfolgt mit den grafischen IEC61131-Sprachen: Funktionsbausteinsprache (FUP) und Kontaktplan (KOP). Weitere Funktionen wie Überschreiben, Forcen und Einzelzyklus vereinfach­en die Inbetriebnahme deutlich. Programmierbare Sicherheit in der Praxis Der Aufwand, sicherheitsgerichtete Automatisierungsgeräte zu entwickeln, ist auf Grund der Normen deutlich höher als bei Standard-Automatisierungsgeräten. KW-Software bietet zertifizierte Lösungen für die gesamte Bandbreite sicherer Applikationen entsprechend der IEC61508 bis SIL3. Zur Safety-Plattform gehören: die sichere Parametrierung, die sichere Programmierung, das sichere Laufzeitsystem, die sicheren PLCopen-Funktionsbausteine und ein automatisiertes Testverfahren. Die sichere Parametrierung \’Safegrid\‘ ist für sichere Schaltgeräte, Antriebe oder für sichere Kleinsteuerungen mit vordefinierter Sicherheitslogik. Die Integration funktioniert mittels ActiveX in das vorhandene Engineering-Tool. So kann Safegrid auf einfache Weise und unabhängig von KW-Software um weitere Sicherheitsmodule, Parameter oder Landessprachen erweitert werden. Safegrid ist auch Bestandteil des sicheren Programmiersystems Safeprog. In Kombination mit der sicheren Laufzeitumgebung Safeos ermöglicht Safeprog die Realisierung einer Sicherheitssteuerung für komplexe Aufgaben bis SIL3. Bestandteile sind u.a. die frei programmierbare IEC61131-Logik und die 20 PLCopen-Sicherheitsfunktionsbausteine für sichere Steuerungssysteme. Des Weiteren bieten Safeprog und Safeos eine zweikanalige diversitäre Software-Architektur, eine Protokollierung von Anwenderaktionen, eine Simulation der Programmlogik inklusiver zeitlicher Abfolge, Debug-Funktionalitäten und umfangreiche Diagnosemöglichkeiten. Die EN 13849 fordert die Verwendung validierter Funktionsblock-Bibliotheken. KW-Software stellt dafür die 20 zertifizierten PLCopen-Sicherheitsfunktionsbausteine als eigenständige Bibliothek zur Verfügung. Für die Eigenentwicklung von Funktionsbausteinen stellt KW-Software das Technologiepaket SafeFBTest zur Verfügung. Das Technologiepaket ermöglicht eine automatisierte Testfall-Erstellung und eine automatische Test-Durchführung. Damit reduziert sich der Aufwand für den Steuerungshersteller erheblich. Fazit Der Einsatz sicherer programmierbarer Sicherheitstechnik für Maschinen und Anlagen steigt. Die Akzeptanz, auch in Hinblick auf die anstehenden Normenwechsel, ist deutlich spürbar. Mit den sicheren zertifizierten Software-Komponenten von KW-Software realisieren Anwender schnell ihre Sicherheitssteuerung. Sie reduzieren das Projektrisiko und verkürzen die Time to Market. SPS/IPC/Drives: Halle 7, Stand 540