Portfolio im Bereich Safety erweitert: Sichere Funktionsbausteine für Safety SPS

Wie in Europa steigt auch auf den asiatischen Märkten die Nachfrage nach sicherheitsgerichteten Steuerungen. Deshalb setzt Mitsubishi Electric bei der Entwicklung der Funktionsbausteine zur Programmierung seiner Safety SPS auf internationale Standards. Die neuen Funktionsbausteine wurden von einem internationalen Team, das aus Mitarbeitern des Europäischen Entwicklungscenters für Software von Mitsubishi Electric in Ratingen, des japanischen Mutterwerkes in Nagoya und Mitarbeitern des TÜV Rheinlands aus Deutschland und Japan bestand, entwickelt. Sie sind vom TÜV Rheinland abgenommen und nach SIL 3/IEC 61508 und Kategorie 4 nach EN 954-1 (ISO 13849-1) zertifiziert. Um die Entwicklungszeit so gering wie möglich zu halten, hat Mitsubishi Electric einen bestehenden Standard als Grundlage zur Erstellung der Safety Funktionsblöcke benutzt. Dabei wurden die sicheren Funktionsbausteine gemäß der PLCopen Safety verwendet. Neben der Entwicklungszeit war ein weiterer entscheidender Faktor die einfache Bedienbarkeit der Mitsubishi Safety SPS für den Anwender. Gerade im Bereich der Nachverfolgbarkeit von Fehlern bieten die sicheren Funktionsbausteine der PLCopen eine hohe Benutzerfreundlichkeit. Jeder definierte sichere Baustein enthält einen Diagnosecode. Dieser ermöglicht eine eindeutige Aussage über den Zustand bzw. des anstehenden Fehlers des jeweiligen Funktionsblockes. Enge Zusammenarbeit mit dem TÜV Nachdem die Entscheidung gefallen war, die sicheren Funktionsbausteine der PLCopen zu verwenden, erfolgte die Umsetzung. Die erste Herausforderung bestand darin, die vorhandenen State-Diagramme in SPS Anweisungen umzuwandeln. Jedes State-Diagramm lässt einen gewissen Interpretationsspielraum zu. Um diese Interpretation konform umzusetzen, erwies es sich als sehr sinnvoll, direkt von Beginn des Projektes an eng mit dem TÜV zusammenzuarbeiten. Nachdem diese Hürde für die ersten zehn zu entwickelnden sicheren Funktionsbausteine genommen wurde, kam es zu dem zeitintensiven Testteil. Jeder sichere Funktionsbaustein muss eine gewisse Anzahl an sogenannten \’Autotest cases\‘ durchlaufen. Das heißt, alle möglichen Zustandskombinationen werden durchsimuliert. Die Anzahl variiert stark in Abhängigkeit von der jeweiligen Komplexität des sicheren Funktionsbausteines. Die geringste Anzahl an \’Autotest cases\‘ lag bei 882. Diese Zahl stieg beim Funktionsbaustein für das parallel Muting auf bis zu 6 Mio. an. Um diese Tests zu automatisieren, konnte man auf vorhandene Standardschnittstellen zugreifen. Dabei diente ein Excel-Sheet als OPC Client. Die in der Safety SPS implementierten sicheren Funktionsbausteine wurden somit mithilfe eines Excel-basierenden Tools automatisch simuliert und direkt dokumentiert. Die so mitgeschriebenen und dokumentierten Testergebnisse konnten dann zum Zertifizierungsprozess hinzugezogen werden. 14 sichere Funktionsbausteine Im ersten Schritt wurden zehn sichere Funktionsbausteine der PLCopen in Mitsubishi SPS Anweisungen umgesetzt und anschließend vom TÜV Rheinland in Japan zertifiziert. Vier weitere Bausteine wurden später getestet und zertifiziert, sodass dem Anwender in Summe jetzt 14 sichere Funktionsbausteine für sein Anwenderprogramm zur Verfügung stehen. Die Zertifizierung beinhaltet nicht nur die sicheren Funktionsbausteine, sondern ebenfalls das Zusammenspiel mit der Software GX Developer, mit der die Steuerung programmiert wird. Ein Ziel der Safety Entwicklung bestand darin, die Funktionsbausteine optional zur Verfügung zu stellen. Das bedeutet, dass der Anwender mit dem Standard Tool bereits Sicherheits-Applikationen realisieren kann. Zusätzlich bei der Anwahl der Sicherheitssteuerung werden weitere sicherheitsrelevante Zusatzfunktionen wie User Management, Monitoring und System Settings einfach freigeschaltet. Um die sicheren Funktionsbausteine aufzurufen, bedarf es einer einfachen Copy-Funktion. Somit kann der Anwender entweder ausgewählte Safety Funktionsblöcke oder alle Funktionsblöcke anwählen und per Drag and Drop in seinem Anwenderprogramm verwenden. Gemeinsame Technologieplattform Die Safety SPS basiert technologisch auf der Automatisierungsplattform Melsec System Q und lässt sich damit optional neben der Standardsteuerung in eine bestehende Anlage einbinden. Die gemeinsame Technologieplattform ermöglicht die nahtlose Kombination von Sicherheits- und Standardsteuerung in einem Automatisierungssystem. Die Verbindung der Steuerungen erfolgt über ein steckbares Modul für das firmeneigene Netzwerk Melsecnet H, das auf einem redundanten Lichtwellenleiter-Ring beruht und die störungsfreie Kommunikation sicherstellt, oder über das Standard Ethernet-Modul. Programmiert wird die Steuerung mit der um sicherheitsrelevante Komponenten erweiterten Version des GX Developer. Die SPS-Programmiersoftware für alle kompakten und modularen Steuerungen von Mitsubishi Electric unterstützt die Standardsprachen Kontaktplan, Anweisungsliste, Ablaufsteuerung oder strukturierter Text. Zahlreiche Vorteile Die integrierte Automation mit aufeinander abgestimmten Komponenten und Systemen eines Herstellers bietet dem Anwender zahlreiche Vorteile wie schnellere Inbetriebnahme, einfachere Wartung und Diagnose und die anlagenweite Überwachung sämtlicher Sicherheits- und Standardsteuerungsfunktionen in einem durchgängigen Gesamtsystem. Zusätzlich lassen sich die Installations- und Betriebskosten senken, während gleichzeitig Zuverlässigkeit und Betriebsicherheit der Anlage steigen. Die vom TÜV Rheinland zertifizierte Safety SPS erfüllt ebenfalls die internationalen Standards SIL 3 nach IEC 61508 und Kategorie 4 nach EN 954-1 (ISO 13849-1) und genügt damit den höchsten Sicherheitsanforderungen in der Fertigungsindustrie.