Die moderne Elektronik leistet wesentliche Beiträge dazu, dass sich Sicherheits-Schaltgeräte optimal in die Arbeitsabläufe integrieren lassen. Dies gilt für die \’eingebaute Intelligenz\‘ bei neuen Generationen von Sicherheits-Schaltgeräten wie z.B. den Sicherheitssensoren der CSS-Reihe von Schmersal. Es gilt aber in mindestens ebenso hohem Maße für die Auswertung der sicherheitsgerichteten Signale – und für die neue Generation der programmierbaren modularen Sicherheitssysteme, die Elan – das Kompetenzzentrum der Schmersal-Gruppe für programmierbare elektronische Sicherheitssysteme – speziell für die Anforderungen von modernen Fertigungssystemen und komplexen Einzelmaschinen entwickelt hat. Vollständig modularer Aufbau Das System mit der Bezeichnung Protect PSC (\’Programmable Safety Controller\‘) bietet dem Anwender aufgrund seines modularen Aufbaus vielfältige Möglichkeiten zur Kombination verschiedenster Ein- und Ausgangsbaugruppen. Zum System gehören neben einer CPU-Zentraleinheit Ein-/Ausgangsmodule in unterschiedlichen Kombinationen. Ein Powermodul zur Spannungsversorgung des BackplaneBusses bietet eine Programmierschnittstelle und eine Schnittstelle zur Anbindung von Gateways. Protect PSC ist geeignet zur Realisierung aller gängigen Sicherheitsfunktionen und entspricht den Sicherheitsanforderungen von Performance Levels (PL) e gemäß DIN EN ISO13849-1. Die CPU kann bis zu 15 Module ansteuern, sodass bei Bedarf zusätzliche Ein- und Ausgangsmodule nachträglich ergänzt und mit geringem Aufwand ins Gesamtsystem integriert werden können. Damit kann der Anwender die Ausbaustufe des Systems und damit auch die Anzahl der zur Verfügung stehenden Ein- und Ausgänge frei bestimmen. Das Spektrum reicht von acht Eingängen und sechs Ausgängen in der einfachsten Version bis zu über 250 Ein-/Ausgängen bei vollem Ausbau des Systems. Externe Gateways bieten vielfältige Integrationsmöglichkeiten Es stehen verschiedene Systemmodule z.B. für potenzialfreie und potenzialbehaftete Eingangssignale sowie Module mit Halbleiter- und Relais-Ausgängen zur Verfügung. Auf diese Weise können die Signale aller gängigen Bauarten von Sicherheits-Schaltgeräten wie elektromechanischen Schaltgeräten, Sicherheits-Sensoren und optoelektronische Schutzeinrichtungen über Protect PSC ausgewertet und an die Aktorebene weitergegeben werden. Darüber hinaus bietet die Sicherheitssteuerung Anschlussmöglichkeiten für externe Gateways zum Datenaustausch mit der Standardsteuerung über alle gängigen Busprotokolle wie Profibus DP, DeviceNet, Modbus, Ethernet-IP, CANopen, Ethercat und CC-Link. Freie Programmierung mit hoher Flexibilität Die Sicherheitssteuerung kann mit zwei Betriebsmodi arbeiten. Eine hohe Flexibilität und gute Anpassungsfähigkeit erhält man durch den frei programmierbaren Betriebsmodus von Protect PSC, bei dem sämtliche Ein- und Ausgänge des Systems über KOP- Programmierung nach IEC61131 frei zugewiesen werden können. Logische Funktionen wie \’Und\‘ und \’Oder\‘ sowie andere Abhängigkeiten können so leicht programmiert werden. Zusätzlich kann der Anwender über eine Bibliothek auf Funktionsbausteine wie \’Not-Aus\‘, \’Schutztürüberwachung\‘, \’Zweihand\‘, \’Muting\‘ usw. zurückgreifen. Diese zertifizierten Sicherheitsmakros erleichtern die Programmierung sicherheitsrelevanter Funktionen. Alternativ: Hardwired Version ohne Programmieraufwand In der \’Hardwired\‘-Version ist keine Programmierung erforderlich; die Systemfunktionen ergeben sich ganz einfach aus der Anordnung bzw. der Reihenfolge der einzelnen Module am Master- oder Sub-Master-Modul. So kann – um nur ein Beispiel zu nennen – ohne Software eine Zonenbereichsabschaltung vorgenommen werden. Online-Beobachtung und Diagnosefunktionen Auch eine Online-Beobachtung der Betriebszustände im Gesamtsystem ist möglich. Die Programmierung sowie die Online-Beobachtung erfolgen über eine Standard-USB-Schnittstelle. Darüber hinaus bietet Protect PSC umfassende Diagnosefunktionen: Alle Fehler werden über LEDs am jeweiligen Modul gemeldet und dem Anwender an der CPU mittels Fehlercodes angezeigt. Zugleich können die Diagnoseinformationen über einen Laptop ausgelesen werden. So lässt sich die Verfügbarkeit der Maschine deutlich erhöhen. Auch für betriebsmäßige Anwendungen Eine weitere Besonderheit von Protect PSC ist die Fähigkeit, Standard-SPS-Funktionalitäten zu integrieren. Für diese Aufgabe stehen Systemmodule mit betriebsmäßigen Ein- und Ausgängen zur Verfügung, die ebenfalls über die Programmierung nach IEC61131 frei zugewiesen werden können. Das schafft die Möglichkeit, einfache SPS-Funktionalitäten auf der gleichen Hard- und Softwareplattform zu integrieren. Geprüfte Schaltungsbeispiele Protect PSC ist für Applikationen der Steuerungskategorie 4 nach EN954-1, Performance Level \’e\‘ nach EN ISO13849-1 bzw. SIL 3 nach IEC61508 geeignet. Das System wurde – einschließlich der Software und der Dokumentation – durch die Berufsgenossenschaften zertifiziert. In die Dokumentation wurden Beispiele für die Programmierung aufgenommen, die ebenfalls geprüft wurden. Der Maschinenbauer ist dann in der Lage, für definierte Anwendungen ein zertifiziertes Schaltungsbeispiel zu verwenden. Seine eigenen Programm-Module kann er auch der zuvor erwähnten Bibliothek zufügen und bei Bedarf abrufen. Der Anwender kann also sichergehen, dass er keine überdimensionierte Steuerung \’von der Stange\‘ einsetzt. Stattdessen steht ihm eine Sicherheitssteuerung zur Verfügung, die den jeweiligen Anforderungen entspricht und sich gut an den individuellen Anwendungsfall anpassen lässt. Durch die Integrationsmöglichkeit betriebsmäßiger Funktionen kann der Maschinenbauer zusätzliche Kosten sparen. Modulsystem für die sichere Geschwindigkeitsüberwachung Als Erweiterung dieses universell einsetzbaren Systems stellt die Schmersal- Gruppe mit dem \’Protect Drive Monitoring System\‘ (PDMS) eine ebenfalls modular aufgebaute Lösung für die sichere Geschwindigkeitsüberwachung z.B. von Spindel- oder Achsantrieben vor. Als Geber für die Bewegungserfassung mit PDMS kommen Encoder, Resolver oder zwei Näherungsschalter zum Einsatz. Das System wertet Signale von rotierenden und linearen Bewegungen aus. Dabei kann die Überwachungsgeschwindigkeit des Antriebssystems individuell programmiert werden. Ideal auch für Sonderbetriebsarten Somit lassen sich die maximalen Geschwindigkeiten z.B. für Sonderbetriebsarten an CNC-Bearbeitungszentren nach DIN EN13128 für Betriebsart 1 (\’Automatikbetrieb\‘), Betriebsart 2 (\’Einrichtbetrieb\‘), Betriebsart 3 (\’Prozessbeobachtung mit Zustimmeinrichtung\‘) und für Betriebsart 4 (\’Prozessbeobachtung ohne Zustimmeinrichtung\‘) individuell einstellen und sicher überwachen. Die PDMS-Überwachungselektronik, die über einen antriebsspezifischen Kabeladapter mit dem Gebersignal verbunden ist, ist auf einer Eingangskarte untergebracht. Jede zu überwachende Achse wird mit einer eigenen steckbaren Eingangskarte überwacht. Innerhalb des Systemracks können mehrere, auch unterschiedliche Eingangskarten kombiniert werden. Sichere Ausgangskarten geben die Signale dann zur weiteren Verarbeitung an Protect PSC weiter. Für eine Vielzahl von Antriebssystemen stehen entsprechende Kabeladapter zur Verfügung. Hohe Produktivität bei hohem Sicherheitsniveau Mit diesen Eigenschaften rundet PDMS als Ergänzung zu Protect PSC die Überwachungsfunktionen innerhalb von Maschinen und Anlagen ab und trägt nicht nur zur Maschinensicherheit, sondern auch zu hoher Produktivität der jeweiligen Maschine bei: Es gibt z.B. exakt dann das Signal zum Freigeben einer Schutztür, wenn die Gefahr bringende Bewegung zum Stillstand gekommen ist bzw. so weit verlangsamt ist, dass sie kein Risiko mehr birgt. Bei einer zeitgesteuerten Überwachung hingegen muss immer ein gewisses Zeitpolster vorgesehen werden, sodass die Schutztür in diesem Fall später freigegeben wird. Auch bei den immer häufiger genutzten Möglichkeiten, die sich aus der Nutzung der Sonderbetriebsarten ergeben, steht mit PDMS eine effiziente steuerungstechnische Lösung zur Verfügung: Die Einhaltung der in diesen \’neuen\‘ Betriebsarten geforderten maximalen Geschwindigkeiten wird sicher überwacht, sodass der Anwender z.B. bei verlangsamter Maschine und geöffneter Schutztür, das heißt bei guter Sicht auf Werkstück und Werkzeug, den Prozess beobachten oder die Maschine einrichten kann.
K.A. Schmersal Holding
