Maschinen und Anlagen werden zunehmend komplexer, stärker vernetzt und dynamischer – was gleichzeitig höhere Anforderungen an die Absicherung von Bewegungen stellt. Besonders Hersteller von Antriebsreglern und OEMs stehen unter Druck, Sicherheitsfunktionen als integralen Bestandteil ihrer Antriebstechnik bereitzustellen.
Sichere Antriebskonzepte – also Lösungen mit Safe Torque Off, Safe Stop, Safe Position u.a. – müssen nicht nur normkonform (z.B. gemäß ISO13849 oder IEC61508) umgesetzt sein, sondern auch effizient, skalierbar und nahtlos integrierbar bleiben. Die Umsetzung solcher Systeme ist technisch anspruchsvoll: Sie verlangt redundante Architekturen, deterministische Signalverarbeitung und Validierung durch Drittstellen wie den TÜV. Integrierte Safety-Lösungen bieten hier signifikante Vorteile: reduzierter Verdrahtungsaufwand, geringerer Platzbedarf, beschleunigte Inbetriebnahme und vereinfachte Zertifizierungsprozesse.
Dass sich in der Branche derzeit eine starke Bewegung in Richtung integrierter Sicherheitsfunktionen vollzieht, bestätigt auch Neuron-Geschäftsführer Michael Plankensteiner:“Immer weniger Hersteller wollen externe Safety-Module, sondern integrierte Lösungen im Antriebsregler“
Hardwareplattform für flexible Safety-Integration
Neuron hat mit SafeMotion eine Hardwareplattform entwickelt, mit der sich funktionale Sicherheit in Antriebsregler implementieren lässt. Diese basiert auf zwei Kernlösungen, die beide auf ARM-Prozessorarchitekturen von Texas Instruments (TI) aufsetzen:
Small Controller:
Diese Variante ist für kompakte Safety-Implementierungen konzipiert. Sie basiert auf einer Dual-Core-M4-Architektur und unterstützt gängige Sicherheitsprotokolle wie FSoE, Profisafe, CIP Safety oder CC-Link Safety. Die Lösung ist insbesondere für Anwendungen geeignet, bei denen Safety-Funktionalitäten modular ergänzt oder in kompakter Form realisiert werden sollen.
Performance Controller:
Diese leistungsstärkere Variante nutzt Multicore-Prozessoren der Typen AM263 und AM261 von TI. Je nach Anforderung kann zwischen Dual-Core- und Quad-Core-Konfigurationen gewählt werden. Die Architektur ermöglicht die gleichzeitige Ausführung sicherheitsrelevanter Funktionen auf zwei R5-Kernen sowie nicht-sicherheitsrelevanter Aufgaben auf zusätzlichen A53-Cores (z.B. unter Linux). Dies sorgt für ein hohes Maß an Integration und Flexibilität. In der Intralogistik ist die Maximierung der Lagerkapazität entscheidend. Kompakte Sensoren spielen dabei eine Schlüsselrolle: Höchste Leistung in kompakter Bauform schafft mehr Platz für die Ware, denn die Technik macht sich klein. ‣ weiterlesen
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„Je näher der Safety-Controller an den Antriebsregler rückt – ob als externe Box, im Gehäuse oder direkt auf die Platine – desto effizienter und kostengünstiger wird es“, erklärt Plankensteiner. Mit beiden Controllern erhalten Kunden eine bis SIL 3 zertifizierbare Lösung für die Integration im Antriebsregler selbst. Bei Mehrachssystemen mit einer CPU können nun mehrere Safe Motion Achsen mit einer Safety CPU realisiert werden.
Modularität als Alleinstellungsmerkmal
Neuron geht bewusst einen anderen Weg als viele Wettbewerber: Die SafeMotion-Hardware ist nicht nur ein vorgefertigtes Modul, sondern ein flexibler Baukasten mit unterschiedlichen Integrationsstufen. Neben vorzertifizierter Firmware liefert Neuron auch vollständige Runtime-Umgebungen sowie Unterstützung bei der Zulassung durch Drittstellen. Kunden können wahlweise ein vollständiges Produkt oder einzelne Komponenten beziehen – inklusive Engineering-Services bis hin zur Serienproduktion.
Ein zentraler Vorteil besteht in der hohen Modularität. „Wir liefern nicht nur Hardware-Layouts. Viel mehr hat der Kunde bei uns die Wahl – von der einzelnen Komponente bis zur fertigen Lösung mit Unterstützung bei der Zertifizierung“, so Plankensteiner.
Zertifizierte Sicherheit und flexible Programmierung
Beide SafeMotion-Controller erfüllen funktionale Sicherheitsanforderungen bis SIL3 (gemäß IEC61508) bzw. PL e (ISO13849). Unterstützt werden u.a. folgend Safety-Funktionen:
- Safe Torque Off (STO)
- Safe Stop 1/2 (SS1/SS2)
- Safe Operating Stop (SOS)
- Safe Limited Speed, Torque und Position (SLS/SLT/SLP)
- Safe Direction (SDI)
Die Parametrierung und Programmierung erfolgt über eine Desktop-Applikation. Ab dem kommenden Jahr steht alternativ ein webbasiertes Tool zur Verfügung. Als Programmiersprachen werden IEC61131-3, C/C++, sowie grafische Safety-Sprachen unterstützt.
Neuron ermöglicht sowohl Full Variability (freie Programmierung) als auch Limited Variability (parametrierbare Module) und adressiert damit sowohl erfahrene Entwickler als auch Endanwender mit begrenztem Safety-Knowhow.
Multicore-Architektur mit Safety-Redundanz
Ein Herzstück der SafeMotion-Architektur bilden die ARM-Prozessoren der Serien AM263 und AM261 von Texas Instruments. Die Multicore-Prozessoren vereinen Sicherheits- und Nicht-Sicherheitsanwendungen auf einer einzigen Plattform. Die Safety-Funktionen laufen typischerweise auf zwei R5-Kernen, wobei eine gegenseitige Überwachung sowie zusätzliche Watchdog-Kanäle für deterministisches Verhalten sorgen. Digitale Souveränität in der Automation: Fraunhofer IOSB-INA entwickelt einen KI-Assistenten für die SPS-Programmierung. ‣ weiterlesen
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Der Einsatz dieser Plattform reduziert nicht nur die Komplexität der Systemarchitektur, sondern auch die Materialkosten – insbesondere durch den Entfall dedizierter Safety-ICs. Gleichzeitig erlaubt sie ein platzsparendes Design und beschleunigt die Entwicklung funktional sicherer Antriebssysteme.
Vom Retrofit bis zur Neuentwicklung
Die SafeMotion-Hardware von Neuron ist sowohl für Neuentwicklungen als auch Retrofit-Szenarien geeignet – etwa durch Integration in neue Antriebsregler bei der Modernisierung bestehender Maschinen. Mögliche Einbauvarianten reichen von externen Safety-Boxen, über On-Board-Module bis hin zu vollständig integrierten Safety-Prozessoren im Antriebsregler.
Ein Praxisbeispiel zeigt sich bei einem Roboterhersteller, der zunächst mit externen Modulen arbeitete, diese dann in den Sockel des Roboters integrierte und heute bereits die Safety-Hardware direkt im Antriebsregler implementiert – mit dem Ziel, in Zukunft vollständig softwarebasierte Safety-Funktionalität auf Multicore-Plattformen zu realisieren.
Fazit
Neuron bietet mit SafeMotion eine flexibel einsetzbare, technologisch ausgereifte Plattform für sichere Antriebssysteme. Die Kombination aus vorzertifizierter Firmware, leistungsfähiger ARM-Multicore-Hardware und skalierbarer Programmierbarkeit ermöglicht Maschinenbauern und Komponentenherstellern, funktionale Sicherheit schneller, effizienter und kompakter zu integrieren – sei es als Retrofit oder im Neudesign.
Oder wie Plankensteiner es zusammenfasst: „Unsere Vision ist es, funktionale Sicherheit modularisiert und standardisiert bereitzustellen, damit nicht jeder wieder bei null anfangen muss. Mit uns wird Functional Safety zur Commodity.“
Interview mit Axel Helmerth: Trends bei Safe-Motion
zu machen – ohne dass sie massiv Lehrgeld zahlen müssen. – Axel Helmerth, CTO Functional Safety & Embedded bei Neuron Automation – Bild: Neuron GmbH
SPS-MAGAZIN: Aktuell scheint der Bedarf an funktional sicheren Antrieben zu steigen. Was sind die Gründe für diese Entwicklung?
Axel Helmerth: Ich sehe weniger eine neue Dringlichkeit, sondern eher eine breitere Anwendung. Viele kleinere bis mittlere Antriebshersteller spüren den Druck des Marktes, Safety in ihrem Portfolio vollumfänglich anzubieten. Ihnen fehlt es jedoch an Erfahrung und Ressourcen, dies effizient umzusetzen. Oft werden solche Projekte in den Unternehmen zu sehr teuren und nie enden wollenden Projekten.
Was unterscheidet die Safe-Motion-Lösungen von Neuron von herkömmlichen Ansätzen?
Unsere Multicore-Lösung unterscheidet sich klar von klassischer Sicherheitstechnik, die meist auf zweikanaliger Logik und separaten Controllern basiert. Durch die Multicore-Architektur sparen wir Hardwareressourcen, reduzieren den Platzbedarf und senken die Kosten. Das Ergebnis ist eine kompaktere und wirtschaftlichere Lösung, die zudem flexibel und hoch integrierbar ist. So wird Safety auf Hardwareseite fast kostenneutral bei gleicher Funktionalität.
Für welche Anwendungsfälle eignet sich Ihre Lösung besonders?
Prinzipiell ist sie für jedes Antriebsszenario geeignet. Besonders attraktiv ist sie aber dort, wo kompakte Bauweise, niedrige Kosten und ein begrenzter Bauraum gefordert sind – etwa bei Kompaktantrieben. Schließlich decken wir damit alle nötigen Funktionen ab: Unsere Architektur vereint Feldbus, funktionale Steuerung und Sicherheitstechnik auf einem Mikrocontroller. Das reduziert den Platzbedarf und die Kosten erheblich – besonders im Vergleich zu klassischen Quad-Core-Anwendungen. Wir vereinfachen somit auch dem Kunden das Sourcing von Bauteilen, gerade auch in Allocation-Phasen.
Wie unterstützen Sie Kunden bei der Integration Ihrer Technologie?
Wir begleiten von der Konzeptphase bis zur Zertifizierung. Je nach Bedarf liefern wir Hard- und/oder Software, entwickeln gemeinsam Sicherheitskonzepte und unterstützen bis zur EG-Baumusterprüfung. So können wir individuelle Lösungen anbieten, je nach Kundenwunsch.
Wie flexibel ist die Integration in bestehende Systeme?
Es braucht lediglich eine ‚Safe Torque Off‘-Schnittstelle im Antrieb. Alles Weitere – sichere Auswertung aller gängigen Encodersysteme, Sicherheitsfunktionen gemäß IEC61800-5-2 – kann modular implementiert werden: als Stand-alone-Einheit, Plugin-Modul oder direkt im Regler. Multicore-Systeme machen das besonders platz- und kostensparend.
Was beschleunigt bei Ihnen die Time-to-Market?
Unser Baukastensystem mit vorzertifizierten Komponenten. So lässt sich bis zu 80% des Kundenprodukts schnell zusammenstellen. Von der Produktdefinition bis zum Zertifikat dauert es weniger als 12 Monate.
Auf welchen Mikrocontrollern läuft Ihre Lösung?
Wir setzen auf ARM-Architekturen – von einfachen Single-Core- bis hin zu leistungsfähigen Multicore-Systemen. Auch Partitionierung auf einem Core ist möglich, also Safe- und Non-Safe-Funktionen parallel. Wir verwenden keine propriätären Funktionalitäten spezifischer Chip-Hersteller, um den Kunden alternative Sourcingmöglichkeiten zu bieten.
Wie sehen Ihre nächsten Entwicklungsschritte aus?
Nach der günstigen, hoch integrierbaren Ein-Prozessor-Lösung folgt im Q1 2027 unsere hardware-unabhängige Safety PLC. Sie wird ganz ohne zertifizierte Hardware auskommen. Außerdem kann man mit unserer Lösung grau und gelb voll integrieren – sowohl auf der Hardware als auch in der Applikation. Sie wird deutlich platzsparender, flexibler, und vor allem performanter als bisherige Lösungen am Markt.
