Fit für die Zukunft Scalable Mobile Machine Control System

Die geltende Norm EN 954-1 für die funktionale Sicherheit von Maschinenanwendungen wird abgelöst durch die EN 13849-1 (Sicherheit von Maschinen – Sicherheitsrelevante Teile von Steuerungssystemen – Teil 1: Allgemeine Konstruktionsprinzipien). Die neue Norm basiert auf einem Systemarchitektur-bezogenen Ansatz und führt eine Analyse der Risikowahrscheinlichkeit der eingesetzten Hardwarekomponenten sowie eine Betrachtung der Zuverlässigkeit der Softwareroutinen im System ein. Weiterhin wird ein neues sicherheitstechnisches Bewertungssystem eingeführt. So genannte Performance Levels (PL) werden als Index für den Grad der funktionalen Sicherheit herangezogen. Der Wert des Performance Level richtet sich sowohl nach quantitativen Faktoren wie MTTFd (mittlere Zeit bis zu einem gefährlichen Ausfall), DC (Diagnosedeckungsgrad), CCF (Ausfall aufgrund gemeinsamer Ursache) und Kategorien des Systemdesigns, als auch nach qualitativen Faktoren. Die qualitative Bewertung erfolgt durch die Betrachtung der Dokumentation des Entwicklungsprozesses, die die Eignung der Sicherheitsanwendung belegt und ihre korrekte Umsetzung gewährleistet. Der Ansatz der Risikobewertung und der Bewertung von Wahrscheinlichkeiten orientiert sich an der IEC 61508 (Funktionale Sicherheit von sicherheitsrelevanten elektrischen/elektronischen/programmierbar elektronischen Systemen), in der etwas andere Wahrscheinlichkeitsparameter (PFH/PFD, SFF, DC, HFT) und ein Bewertungssystem mit der Bezeichnung Safety Integrity Level (SIL) verwendet werden. Insgesamt lässt sich sagen, dass der wichtigste Fortschritt, den uns die neuen europäischen Sicherheitsstandards bringen, in der Wahrscheinlichkeitsanalyse bezüglich des Ausfalls eines Sicherheitssystems und der Einführung eines Systems zum Management der funktionalen Sicherheit besteht. Scalable Mobile Control System . . . eine harmonisierte Lösung Getreu seinem Ziel, moderne Steuerungslösungen zu bieten, die einen hohen Grad an Betriebseffizienz und Sicherheit gewährleisten, hat Hirschmann Automation and Control das Scalable Mobile Control System (SMCS) für mobile Anwendungen entwickelt. Dank einer integrierten Sicherheitsarchitektur erfüllt das Scalable Mobile Control System zudem die Performance Level c (SIL 1) oder d (SIL 2) gemäß EN ISO 13849-1. Diese Sicherheitsarchitektur besteht aus einem Sicherheits-Controller, einem eigenentwickelten Sicherheitsprotokoll sowie einer Safety Task, die den Hauptprozessor und den Hauptregelkreis des Applikationsprogramms überwacht. Durch unterschiedliche 32-Bit-CPUs wird der gesamte Leistungsbereich von Low-End- bis hin zu High-End-Steuerungen abgedeckt. Mit den integrierten Kommunikationsschnittstellen, einschließlich Ethernet (10/100 BASE-TX), CANopen/CANopen Safety und USB-Anschlüssen, kann das System in Daten- und/oder Sicherheitskommunikationsnetze eingebunden werden. Diagnostizierbare Inputs und Outputs ermöglichen die Safe I/O-Technologie, die Fehler erkennt und unverzichtbar ist für Steuerelemente, die den Sicherheitsstufen PLd/EN ISO 13849-1 und SIL-2/ IEC EN 61508 genügen müssen. SMCS-Controller bieten Lösungen durch spezialisierte, diagnostizierbare digitale Inputs für potentialfreie Endschalter oder sogar für induktive und kapazitive Näherungsschalter mit Namur-Ausgang. Zusätzlich wird jeder Ein- und Ausgang regelmäßig mit Selbsttestsignalen auf Funktion getestet. Sämtliche Diagnosedaten stehen dem Anwender als Variablen zur Verfügung und können bei Bedarf im Steuerungsprogramm ausgewertet werden. Modulare Applikationssoftware Das Scalable Mobile Control System kann mit CoDeSys (IEC 61131-3) oder \“C\“ programmiert werden. Der Hersteller bietet außerdem die vollständige Systemintegration, einschließlich der Applikationssoftware oder Bibliotheken mit spezialisierten vorprogrammierten Steuer- und Sicherheitsfunktionen, die frei vom Kunden parametrisiert und in Verbindung mit kundeneigener Applikationsprogrammierung eingesetzt werden können. Sensoren für Sicherheitsanwendungen Da jedes System nur so stark ist wie das schwächste Glied der Kette, war den Entwicklern bei Hirschmann die Integration der Sensoren in das Gesamtkonzept besonders wichtig. Die Ausfallwahrscheinlichkeit einer liniearen Verküpfung von Sensoren, Steuereinheiten und Aktoren – die mit Tools wie z. B. Sistema berechnet werden kann – lässt sehr schnell erkennen, dass auch Sensoren wie Kraftmessdosen, Neigungssensoren oder Druckaufnehmer mehr oder weniger dieselben Sicherheitsstufen wie die Sicherheitssteuerung selbst erreichen müssen, wenn sie in einer funktionalen Sicherheitsanwendung verwendet werden. Um ein vielseitiges Sensorenportfolio zu bieten, das verschiedene Sicherheitsanforderungen erfüllt, basiert das Konzept von Hirschmann auf verschiedenen Sicherheitsstufen und Schnittstellen. Die Basisvarianten PLd/SIL2 mit einer Schnittstelle vom Typ CANopen Safety erzielen den Gesamtwert PLc für die meisten gängigen Sicherheitsanwendungen. Bei Bedarf sind auch 4 bis 20 mA Current-Loop-Schnittstellen und höhere Sicherheitsklassen (PLe/SIL3) möglich.