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Mit geringem Aufwand zur kompletten Safety-Lösung

Bild 1. Konventionelle Automatisierungslösung mit Verdrahtung im Schaltschrank

Bild 2. Automatisierungslösung mit AS-i

Bild 3. Profisafe-Gateway für den Anschluss an Profibus; auch als Variante für Profinet verfügbar

Bild 4. Mit Erweiterungsmodulen intelligente Safety-Lösungen schnell und einfach aufbauen

Basierend auf dem Bus AS-Interface stehen Automatisierungslösungen für die funktionale Sicherheit zur Verfügung, die sich für alle Anlagengrößen einsetzen lassen. Von der einfachen Handhabbarkeit und Installation können auch Nicht-AS-i-Anwender profitieren.

Für jede Maschine oder Anlage gibt es zumeist eine speziell zugeschnittene Automatisierungslösung. Nicht immer zeichnen sich diese Lösungen durch Einfachheit aus. So werden in vielen – auch weitläufigen Anlagen – mit verhältnismäßig viel Aufwand unterhalb der Steuerungsebene Bussysteme projektiert, installiert und genutzt, um dann zum Anschluss der Sensoren und Aktoren doch wieder auf Einzelverdrahtung mit Punkt-zu-Punkt-Verbindung umzusteigen (Bild 1). An dieser Stelle kommt gewöhnlich noch einmal einiges an Installationsaufwand auf die Maschinen- und Anlagenbauer zu, um die Distanz von der Anlage zum Schaltschrank mit den IP20-IO-Systemen zu verbinden. Der Einsatz von IP67-Modulen direkt im Feld verkürzt zwar in vielen Fällen die zu verlegenden Leitungslängen, ändert aber nicht grundsätzlich das Problem des hohen Installationsaufwands. Außerdem befindet sich der Anwender hiermit in einer anderen Kostenkategorie. Dieser Aufwand wird noch um einiges größer, wenn es sich um Applikationen mit Anforderungen an die funktionale Sicherheit handelt.

Maximal vier statt 80 Adern
Als Beispiel dient eine Applikation mit zehn Türzuhaltungen: Dafür benötigen Anwender in der Regel acht, häufig sogar zwölf Adern pro Türzuhaltung für Anbindung, Verriegelung, zwei Meldekontakte und 24-V-Stromversorgung – in Summe also 80 bis 120 Drähte. Alle Einzeladern müssen extra verdrahtet werden. Für die Sicherheitslösungen von Bihl+Wiedemann wird deshalb das Bussystem AS-i genutzt. Mit dem Sensor-Aktor-Bus können alle zehn Türzuhaltungen mit zwei Adern angefahren werden. In bestimmten Fällen kommt noch die 24-V-Hilfsenergie hinzu. So erhält man maximal zwei Leitungen mit vier Adern für die komplette Applikation. Der Installationsaufwand reduziert sich damit erheblich und die Installationstechnik wird entsprechend übersichtlicher. Zusätzlich zur Installation vereinfachen sich auch die Dokumentation und die Planung der Anlage. Änderungen der Anlage lassen sich viel flexibler handhaben; die aktuelle Dokumentation wird einfach angepasst (Bild 2).

Die Lösungen stehen für jede Anlagenkonfiguration zur Verfügung und sollen auch Nicht-AS-i-Anwender schnell überzeugen. Der Sicherheitsmonitor für mittlere Anlagen ist eine passende Lösung für Anlagen mit höherem Sicherheitsbedarf, für welche Anwender Wert auf einfache Verdrahtung, Installation und Konfiguration legen. Genutzt werden können zweiadrige und ungeschirmte Leitungen. Mit dem Sicherheitsmonitor lassen sich auch relativ komplexe Anlagen mit zehn bis 15 AS-i-Kreisen bedienen. Das Modul basiert auf einer eigenen Entwicklung des Unternehmens und vereint einen AS-i-Monitor und einen AS-i-Master in einem Gerät. Die mittlere Lösung mit dem Gateway mit integriertem Sicherheitsmonitor kann zehn bis 150 sichere Ein- und Ausgänge beinhalten. Mit einem Gerät lassen sich bis zu 62 sichere Signale einsammeln und auswerten.
Wenn eine Kopplung mit Profisafe besteht, zum Beispiel um Antriebe sicher anzubinden, dann bietet sich das Profisafe-Gateway an (Bild 3). Dieses Gateway, die „große Lösung“, eignet sich für weitverzweigte Anlagen mit 1000 sicheren E/A, gekoppelt über Profinet mit Profisafe. In einer weiteren Variante steht es für Profibus mit Profisafe zur Verfügung. Diese Lösung „sammelt“ sichere Signale einfach und kostengünstig ein.

Bild 5. Das Einstiegsset mit Safety Basis Monitor

Konventionell verdrahtete Sicherheitstechnik ersetzen
Als abgespeckte Version dieser beiden Lösungen gibt es den Safety Basis Monitor. Dieser kann vor allem dort zum Einsatz kommen, wo momentan noch konventionell verdrahtete Sicherheitstechnik genutzt wird und gelegentlich Funktionen benötigt werden, die ein Sicherheitsrelais nicht erfüllen kann.
Die oberhalb von Safety-Relais positionierte Lösung bietet bei einer Baubreite von nur 22,5 mm acht sichere oder acht Standard-Eingänge und acht Meldeausgänge. Mit dem Safety Basis Monitor rechnet sich AS-i Safety jetzt auch in kleinen Anlagen ab zwei sicheren Signalen. Dazu verhalf auch eine gemeinsame Entwicklung aller AS-i-Mitglieder: Mit der Einführung von „AS-i Power24V“ war es bei kleinen Anwendungen möglich, auf das separate Netzteil zu verzichten.
Darüber hinaus wurden alle Funktionen, die in kleinen Anwendungen mit zwei, fünf oder zehn sicheren Signalen ohnehin keine Rolle spielen, für den Safety Basis Monitor weggelassen. So besteht dieser zwar weiterhin aus einem Sicherheitsmonitor und einem abschaltbaren AS-i-Master, allerdings hat er zum Beispiel statt einer Feldbusschnittstelle lediglich Meldeausgänge zur Kommunikation mit einer übergeordneten Steuerung. Das Gehäuse besteht auch nicht aus robustem Edelstahl, sondern ist eine IP20-Kunststoffbox.
Diagnostiziert wird über LED und nicht über Display. Diese Reduktion führt dazu, dass diese Variante auch in einfachsten Safety-Anwendungen gegenüber konventioneller Verdrahtungstechnik auf der Kostenseite Vorteile mit sich bringt.

Ein Programm an Erweiterungsmodulen, ein Programmier-Tool
Alle drei Systeme sind universell erweiterbar mit den gleichen Safety- und Standard-E/A-Modulen in IP20 oder IP67, Drehzahlwächtern für bis zu 40 Achsen und Safety-Relaisausgangsmodulen (Bild 4). Für die Lösungen steht somit auch ein breites Lieferprogramm zur Verfügung. Außerdem können AS-i-fähige Sensoren – unabhängig vom Hersteller – direkt angeschlossen werden.
Mit dem gleichen Programmier-Tool Asimon kann der Anwender von der kleinsten bis zur größten Anlage alle Lösungen bedienen. Die Diagnosedaten werden automatisch generiert. Der AS-i Master liefert die Safety-Diagnosedaten direkt zur Steuerung – ohne Programmieraufwand. Installation und Fehlersuche lassen sich bis zum Sensor vereinfachen.
Für Anwender, die erste Erfahrungen mit dem Safety Basis Monitor sammeln wollen, steht ein Einsteiger-Set zur Verfügung. Dieses Startset enthält neben einem Safety Basis Monitor und Zubehör auch die dazugehörige lizenzierte Software und ermöglicht so einen idealen Einstieg in die Thematik. (Bild 5).

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Autor: Ronald Heinze