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Sicherer Betrieb und hohe Verfügbarkeit

Einsatz der SafetyBridge Technology in Laser-basierten Maschinen
Sicherer Betrieb und hohe Verfügbarkeit

Die IAI Industrial Systems B.V. hat sich einen Namen als Hersteller präziser Laser-basierter Maschinen zur Produktion fälschungssicherer Dokumente gemacht. Eine sicherheitsgerichtete Lösung auf der Grundlage der SafetyBridge Technology von Phoenix Contact sorgt nicht nur für einen sicheren Betrieb, sondern auch für eine hohe Verfügbarkeit der Anwendung.

Der Autor:Dipl.-Ing. (FH) Lutz Rahlves, Produktmanager Safety im Geschäftsbereich IO and Networks, Phoenix Contact Electronics GmbH, Bad Pyrmont

Die Lösungen von IAI Industrial Systems tragen dazu bei, dass weltweit viele Ausweise fälschungssicher sind. Gleiches gilt für Geldscheine, auf die die Spezialmaschinen des Unternehmens in Veldhoven Sicherheitsmerkmale aufbringen. Die rund 60 Mitarbeiter sind wahre Meister auf dem Gebiet der Fälschungssicherheit von Dokumenten und Banknoten. Sie beherrschen den Umgang mit der Lasertechnik und dem Tintenstrahl-Druckverfahren derart perfekt, dass sich die Sicherheitsmerkmale nicht von Betrügern kopieren lassen.
Grundlage ist stets die Laser-Perforation, also das Stanzen von kleinen Löchern in die Papiere. Hier stellt ImagePerf das am schwierigsten nachzuahmende Verfahren dar. Die Technologie wird häufig bei Dokumenten genutzt, die mit einem Personenfoto versehen sind. Aus dem digitalisierten Bild errechnet sich ein Lochdatensatz, den ein Laser anschließend durch eine Seite des Dokuments brennt. Hält die kontrollierende Person die Seite gegen das Licht, kann sie das Gesicht erkennen. So lässt sich die Authentizität des amtlichen Schriftstücks einfach und kostengünstig ohne zusätzliche Hilfsmittel überprüfen. Die Technologie NumberPerf kommt bei Pässen, Schecks, Zeugnissen oder Diplomen zum Einsatz. Ergänzend zur aufgedruckten Nummerierung werden die Ziffern bei diesem Verfahren durch einen Laser in Form von Löchern hinzugefügt. Wie bei ImagePerf reicht es ebenfalls zur Kontrolle aus, das Dokument gegen das Licht zu halten. MicroPerf erweist sich als gängiges Verfahren zur Absicherung von Banknoten. Das Muster aus winzig kleinen Löchern ist beim normalen Betrachten des Geldscheins nicht zu sehen. Dies ändert sich, wenn der Schein im Gegenlicht in Augenschein genommen wird. Aufgrund ihrer minimalen Abmessung können die Löcher nicht mechanisch kopiert werden. Die LogoPerf-Methode lässt sich mit einem Wasserzeichen vergleichen. Ein nationales Logo, das in Form von Löchern eingebrannt wird, ermöglicht die einfache und zuverlässige Authentifizierung des Dokuments.
Bislang Zeitverlust bei der Fehlerbehebung
Handelt es sich um Personaldokumente wie Ausweise oder Führerscheine, setzen sämtliche Länder auf ein Portraitfoto des jeweiligen Inhabers. Das Bild kann entweder klassisch oder mit einem Laser aufgebracht werden. Zu diesem Zweck gibt es mehrere Methoden, die sich jedoch kaum voneinander unterscheiden. Wegen der sensiblen Aufgabenstellung müssen die notwendigen Maschinen präzise und zuverlässig arbeiten. Ferner sind eine hohe Verfügbarkeit sowie umfassende Sicherheit sowohl für das Bedienpersonal als auch für die Umwelt gefordert. Um diese Rahmenbedingungen zu erfüllen, verwendet das Unternehmen einen Industrie-PC als Steuerung. Im Zusammenspiel mit dem modularen I/O-System Inline von Phoenix Contact lassen sich die Anforderungen im Standardbereich beherrschen.
Bis vor einiger Zeit hat IAI Industrial Systems die funktionale Sicherheit mit klassischen Sicherheitsrelais umgesetzt. Da bei diesem Maschinentyp lediglich zwei Sicherheitsfunktionen zu realisieren sind, erscheint das Vorgehen auf den ersten Blick sinnvoll und wirtschaftlich. Wird der Not-Halt-Taster betätigt, muss sich die Maschine ausschalten. Kurbeln die Mitarbeiter eine oder mehrere der vier Lasereinheiten zu Servicezwecken in die Wartungsposition, hat dies zur Stillsetzung der kompletten Maschine geführt. Aus Sicht der funktionalen Sicherheit ist das beschriebene Vorgehen korrekt. Tritt allerdings ein Papierstau auf, muss der Bediener die Dokumentenführung leer fahren, weil die Maschine nicht mehr produziert. Das zieht einen deutlichen Zeitverlust bei der Störungsbeseitigung nach sich. Aus diesem Grund suchte IAI Industrial Systems nach einer flexibleren Lösung, damit nicht die gesamte Applikation ausgeschaltet werden muss. Eine weitere Anforderung war eine durchgängige Diagnose, sodass das Bedienpersonal im Fehlerfall besser aus der Ferne unterstützt werden kann. Nach einer gründlichen Marktrecherche haben sich die Verantwortlichen des niederländischen Unternehmens für die SafetyBridge Technology von Phoenix Contact entschieden.
Intuitive Erstellung der Safety-Applikation
Die Safety-Applikation wurde mit der kostenfrei erhältlichen Software Safeconf konfiguriert. Dazu stellt das Tool alle notwendigen Funktionen auf der Oberfläche bereit. Dort wird dann die erforder-liche Logik per Drag & Drop aufgebaut. Safeconf gliedert sich in drei Bereiche: die Tool Box mit sämtlichen bereits vom TÜV zertifizierten Funktionsbausteinen, den Hardware-Editor und den Verdrahtungsbereich, in dem die Sicherheitslogik erstellt wird. Die Software lässt sich intuitiv anwenden. Im ersten Schritt werden die benötigten Bausteine aus den unterschiedlichen sicheren Funktionen in der Tool Box ausgewählt und mit der Maus in den Verdrahtungsbereich gezogen. Hier verknüpft der Anwender die Bausteine mit den gewünschten Ein- und Ausgängen, die er ebenfalls per Drag & Drop in den Verdrahtungsbereich holt und mit der Maus virtuell verbindet. Beim Umgang mit der Konfigurations-Software sind keinerlei Programmierkenntnisse notwendig, um das SafetyBridge-System an die jeweiligen Anforderungen anzupassen. Fragen zu den Software-Funktionen beantwortet eine Hilfefunktion, die neben den Funktionsbeschreibungen auch Applikationsbeispiele beinhaltet, welche sich auf die entsprechende Problemstellung adaptieren lassen.
Umfassende Diagnose ohne zusätzlichen Aufwand
Das SafetyBridge-Protokoll erkennt alle möglichen Fehler in der Kommunikation und deckt sie auf, weshalb sich aus ihnen keine Gefahr mehr ergibt. Wurde eine Störung detektiert, nutzt das SafetyBridge-System sofort die Ersatzwerte. Tritt beispielsweise an einem Eingangsmodul ein Übertragungsfehler auf, geht die Safety-Lösung von einer Betätigung des Not-Halt-Schalters aus und wechselt in den sicheren Zustand. Der sichere Zustand ist in diesem Fall als „null“ oder „aus“ definiert. Über Funktionsbausteine übernimmt die Standard-Steuerung den Datentransport zwischen den Modulen. Die Bausteine sind ferner für den Transfer der sicheren Logik in das Logikmodul verantwortlich und stellen weitreichende Diagnose-informationen zur Verfügung. Neben den Moduldiagnosen hat der SPS-Programmierer Zugriff auf den Status sämtlicher sicheren Ein- und Ausgänge. Er erhält also ohne zusätzlichen Hardware-, Verdrahtungs- oder Programmieraufwand den Hinweis, welche Schutztür geöffnet oder welcher Not-Halt-Schalter gedrückt worden ist. In Kombination mit einer Visualisierungslösung können dem Maschinenbediener so Hinweise zur Beseitigung der Störung gegeben werden. Auf diese Weise lassen sich Stillstandzeiten reduzieren, die sonst häufig aus der funktionalen Sicherheit resultieren.
Einfache Integration in das vorhandene I/O-System
Da IAI das Inline-I/O-System bereits einsetzt, können die Safety-Bridge-Module schnell in das Automatisierungssystem integriert werden. Dabei ist ein gemischter Betrieb von Standard- und sicheren Modulen möglich, die hinter dem Buskoppler angereiht sind. „Mit der einfachen Installation, flexiblen Safety-Logik und durchgängigen Diagnose sind alle unsere Anforderungen erfüllt“, stellt Jacob Couperus, Senior Electrical Engineer bei IAI Industrial Systems fest. „Nun können die Bediener die Maschinen besser handhaben“.

Kontakt

info

Phoenix Contact Deutschland GmbH
Blomberg
Tel. +49 52 35/3-1 20 00
Weitere Informationen über IAI Industrial Systems

Sorgfalt bei Erweiterungen

PLUS

Auch bei Retrofit-Projekten und Erweiterungen lässt sich mithilfe der SafetyBridge Technology auf einfache Weise eine flexible Safety-Lösung aufbauen. Werden bei Erweiterung oder Änderung von Automatisierungslösungen signifikante technische Daten abgewandelt, muss das vorhandene Safety-Konzept 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 umsetzen.
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