SafetyBridge Technology Funktionale Sicherheit für alle Netzwerke

In den meisten Applikationen werden weniger als 50 Signale benötigt, um die funktionale Sicherheit umzusetzen. Aufgrund der geringen Anzahl sicherer Ein- und Ausgänge erweist sich die Installation einer sicheren Steuerung mit dem zugehörigen Safety-Netzwerk meist als zu teuer. Deshalb verwenden viele Anwender zentrale Sicherheitsschaltgeräte. Bei dieser Betrachtung ist es nicht relevant, ob es sich dabei um klassische Sicherheitsrelais oder um frei konfigurierbare Sicherheitsschaltgeräte handelt. Wegen der räumlichen Verteilung der sicheren Signale entsteht in jedem Fall ein signifikanter Verdrahtungsaufwand für die erforderliche Parallelverkabelung. Durch die komplette Trennung der funktionalen Sicherheitstechnik von der Standard-Steuerung gehen zudem viele Informationen verloren. Die Standard-Steuerung hat keinen Zugriff auf die sicheren Signale und die zugehörigen Diagnosedaten. Das bedeutet für die funktionale Sicherheit zwar keinen Nachteil, doch die Verfügbarkeit der Maschine oder Anlage sinkt. Nur wenn dem Standard-Prozess sämtliche Informationen aus der Safety-Applikation vorliegen, kann beispielsweise dem Maschinenbediener die richtige Unterstützung zur Beseitigung eines Fehlers an die Hand gegeben werden. Safety-Kommunikation über das Standard-Netzwerk Bei den bisher realisierten abgesetzten Safety-Lösungen mussten die Sicherheitsschaltgeräte zusätzlich an die SPS angebunden werden, damit die relevanten Daten dort zur Verfügung stehen. Die Kopplung von Hilfskontakten der Sicherheitsschaltgeräte auf die Eingänge des Standard-Prozesses führt allerdings zum Verlust der meisten nützlichen Informationen. Entscheidet sich der Anwender für eine Sicherheits-Steuerung, wird das Automatisierungsnetzwerk hingegen automatisch durch den Hersteller der Steuerung vorgegeben. Dies kann speziell in den Applikationen nachteilig sein, wo der jeweilige Endkunde eine andere Kommunikationslösung oder Safety-Steuerung vorschreibt. Die SafetyBridge Technology verfolgt daher einen anderen Ansatz, denn sie baut eine Brücke über die verschiedenen Automatisierungsnetzwerke und SPSen. Mit den sicheren SBT-I/O-Modulen, die Bestandteil des Automatisierungsbaukastens Inline sind, lassen die Anforderungen der Maschinenrichtlinie und der relevanten Sicherheitsnormen erfüllen, ohne dass ein sicheres Netzwerk oder eine Safety-Steuerung vorhanden sein muss. Dazu werden die SBT-Module an beliebiger Stelle im jeweiligen Netzwerk verteilt, wobei sie gemischt mit Standard-I/Os installiert und betrieben werden können. Das Automatisierungsnetzwerk und die SPS fungieren lediglich als Kommunikationskanal für das SafetyBridge-Protokoll. Neben der Standard-Applikation, die die Maschine oder Anlage automatisiert, sind sie für den Austausch der Datenpakete zwischen den sicheren SafetyBridge-Modulen verantwortlich, ermöglichen also die netzwerkübergreifende Kommunikation der sicheren Signale. Die SafetyBridge Technology erlaubt die Umsetzung von sicherheitsgerichteten Anwendungen bis SIL (CL) 3, PL e oder Kat. 4. Durchgängige Diagnose ohne zusätzlichen Aufwand Das SBT-Protokoll sichert die Übertragung der Safety-Signale zwischen den sicheren Ein- und den sicheren Ausgangsmodulen über das Netzwerk ab. Es wird vom intelligenten sicheren Logikmodul getrieben und überwacht. Die Standard-Steuerung muss somit lediglich Standard-I/O-Daten bidirektional zwischen Ein- und Ausgangsmodulen kopieren. Dabei stehen ihr die Ein- und Ausgangssignale der SafetyBridge-Module jederzeit zur Verfügung, weil sie unverschlüsselt weitergeleitet werden. Das Netzwerk und die Standard-Steuerung haben folglich keine sicherheitsgerichteten Aufgaben. Das bedeutet, dass die sicheren Datenpakete zwar von der Steuerung kopiert, jedoch nicht als Safety-Daten erkannt oder verarbeitet werden müssen. Die SBT-Module übernehmen die komplette Sicherheitsfunktion. Da der Standard-Steuerung die Ein- und Ausgangssignale der SafetyBridge-Module vorliegen, kann das Standard-Applikationsprogramm direkt auf eine Not-Halt-Anforderung reagieren und dem Bediener in der Visualisierung anzeigen, von welchem Anlagenteil die Anforderung stammt. Auch die Diagnosemeldungen der einzelnen sicheren I/O-Module wie Kurz- oder Querschluss sind in der Standard-Steuerung verfügbar. Diese Transparenz, die der Anwender ohne zusätzlichen Verdrahtungs- oder Programmieraufwand erhält, sorgt für eine Reduzierung der Stillstandszeiten und erhöht damit die Verfügbarkeit der Maschine oder Anlage signifikant. Einfache Konfiguration per Drag&Drop Die SafetyBridge-Applikation wird mit der kostenfrei erhältlichen Software Safeconf konfiguriert. Dazu stellt das Tool sämtliche notwendigen Funktionen auf der Oberfläche bereit. Hier kann der Anwender die gesamte Sicherheitslogik per Drag&Drop aufbauen. Safeconf gliedert sich in drei Bereiche: – die Tool Box mit allen bereits vom TÜV zertifizierten Funktionsbausteinen – dem Hardware-Editor und – dem Verdrahtungsbereich, in dem die Sicherheitslogik erstellt wird. Im ersten Schritt wählt der Anwender die erforderlichen Bausteine aus den verschiedenen sicheren Funktionen der Tool Box aus und zieht sie mit der Maus in den Verdrahtungsbereich. Dort werden die Bausteine mit den gewünschten Ein- und Ausgängen verknüpft, die er ebenfalls per Drag&Drop in den Verdrahtungsbereich holt und per Maus virtuell verdrahtet. Der Umgang mit der Konfigurations-Software erfordert keinerlei Programmierkenntnisse, um das SafetyBridge-System an die jeweiligen Anforderungen anzupassen. Fragen zu den Software-Funktionen beantwortet eine Hilfefunktion, die neben den Funktionsbeschreibungen auch Applikationsbeispiele umfasst, welche sich auf die entsprechende Problemstellung anwenden lassen. Sofortige Erkennung von Beschaltungsfehlern Aus Sicht des Safety-Experten handelt es sich bei den SafetyBridge-Modulen um im Netzwerk verteilte Sicherheitsrelais, deren sicherheitsgerichtete Funktion er mit einem einfach handhabbaren Software-Werkzeug konfiguriert. Ihre Verteilung in der Automatisierungslösung, die Art des Netzwerks und der Hersteller der Steuerung sind dabei für ihn nicht relevant. Der Programmierer der Standard-Steuerung betrachtet die SafetyBridge-Module nicht als sicherheitsrelevante I/O-Geräte, denn sie verhalten sich im Netzwerk wie digitale Ein- und Ausgabekomponenten, die über Funktionsbausteine miteinander verschaltet werden müssen. Er übernimmt daher keine Safety-Aufgaben. Verbindet der SPS-Programmierer die SBT-Module korrekt mit den Funktionsbausteinen, läuft das System. Macht er einen beliebigen Fehler, wird dies von den SafetyBridge-Modulen und dem -Protokoll erkannt und die Module nehmen einen sicheren Zustand ein. Fazit Die Anforderungen an die funktionale Sicherheit von Maschinen und Anlagen sind vorgegeben und können nicht abgeändert werden. Sie sorgen letztendlich für den sicheren Betrieb der Applikation und reduzieren somit das Verletzungsrisiko des Bedienpersonals. Durch einen geschickten Einsatz der Technik können jedoch Wettbewerbsvorteile für die Maschinen- und Anlagenbauer entstehen, die die funktionale Sicherheitstechnik zu einer Chance im internationalen Wettbewerb werden lassen. Kasten: Einfaches Retrofit sicherheitsgerichteter Maschinen und Anlagen Die SafetyBridge Technology eröffnet nicht nur bei neuen Maschinen oder Anlagen einen wirtschaftlichen und technischen Nutzen. Auch bei Retrofit-Projekten und Erweiterungen lässt sich so auf einfache Weise eine flexible Safety-Lösung aufbauen. Ein Retrofit-Konzept entspricht letztendlich einem neuen Projekt. Hier greifen die gleichen Vorteile, die sich beim Einsatz von Technologien in neu entwickelten Maschinen und Anlagen ergeben. Die Erweiterung oder Änderungen bestehender Automatisierungslösungen stellen jedoch einen Sonderfall dar. Werden signifikante technische Daten verändert, kommt die derzeit gültige Maschinenrichtlinie zum Tragen. Das vorhandene Safety-Konzept muss also die Anforderungen der aktuellen Sicherheitsnormen erfüllen. Diese Rahmenbedingungen lassen sich durch die Ergänzung des I/O-Systems um die SafetyBridge-Module unter Beibehaltung der bislang verwendeten Steuerung und des existierenden Netzwerks einfach und flexibel umsetzen.