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Kostenvorteile im Serienmaschinenbau

Sicherheitsbezogene Verarbeitung von Analogwerten über Standard-I/Os
Kostenvorteile im Serienmaschinenbau

Phoenix Contact ist seit vielen Jahren im Bereich der funktionalen Sicherheit aktiv und stellt hier ein umfangreiches Portfolio an Produkten und Dienstleistungen zur Verfügung. Das Angebot wird im Frühjahr 2014 um die so genannte Safe AI Solution erweitert. Dabei handelt es sich um eine sicherheitsbezogene Analogwert-Verarbeitung, ohne dass sichere analoge Eingangsbaugruppen installiert werden müssen.

DER AUTOR M.Sc. Henning Drake ist TÜV Functional Safety Engineer – Machinery, Marketing Steuerungstechnik/Safety im Bereich Control Systems bei Phoenix Contact Electronics GmbH in Bad Pyrmont

Mit der Safe AI Solution ist eine Automatisierungslösung für Profinet-Applikationen erhältlich, die sämtliche physikalischen Messgrößen im normierten Bereich von 4 bis 20 mA sicherheitsbezogen verarbeiten kann – und das prinzipiell auf Basis von Standard-Sensorik. Dazu muss der Kommunikationskanal des Profinet-Protokolls spezifische Diagnosemaßnahmen bieten, die applikativ per Funktionsbaustein für eine fehlersichere Übertragung sorgen. Mit der in Zusammenarbeit mit dem TÜV Rheinland zertifizierten Lösung lassen sich je nach Konfiguration Sicherheitsfunktionen bis SIL 3 und PL e umsetzen. Auf diese Weise kann der Anwender selbst große Gefährdungspotenziale auf elegante Art absichern. Grundlage der zukunftsweisenden Vernetzung ist Industrial Ethernet mit Profinet und Profisafe, wobei die Kommunikationslösung um eine sicherheitsbezogene Analogwert-Verarbeitung ergänzt wird.
Zweikanalige Sicherheitsfunktionen
Die Safe AI Solution besteht aus einer Funktionsbaustein-Bibliothek, die der Anwender im Zusammenspiel mit dem sicheren Engineering-Tool SafetyProg und der Profisafe-Steuerung RFC 470S PN 3TX von Phoenix Contact implementieren muss. Die ebenfalls erforder-liche I/O-Station setzt sich aus Komponenten der Produktfamilie Axioline zusammen, und zwar einer Profinet-Busklemme sowie zwei Analog-Eingangsmodulen und einem Analog-Ausgangsmodul. Jedes Analogmodul verfügt über acht Kanäle. Während Sensoren zweikanalig angeschlossen werden müssen, lassen sich Aktoren ein- oder zweikanalig kontaktieren. Da bereits zwei der insgesamt 16 vorhandenen Eingangskanäle für die Diagnose benötigt werden, kann der Anwender 14 freie Eingangskanäle nutzen und somit Analogwerte über maximal sieben zweikanalige Sicherheitsfunktionen sicher verarbeiten.
Damit er die Safe-AI-Lösung zur sicherheitsbezogenen Analogwert-Verarbeitung auf Basis von nicht-sicherheitsbezogenen Analog-Eingangsbaugruppen korrekt in seiner Applikation realisieren kann, muss der Anwender den Solution-Artikel Safe AI bei Phoenix Contact ordern. Denn neben den aufgeführten Komponenten ist er elementarer Bestandteil der eigentlichen Safe AI Solution.
Beratung durch Spezialisten
Vor der endgültigen Bestellung von Safe AI wird der Kunde aufgefordert, zunächst Kontakt mit der Safety-Hotline des Competence Center Safety des Unternehmens aufzunehmen. In dem Gespräch bewerten die umfassend qualifizierten Service-Mitarbeiter gemeinsam mit dem Anwender, welche Hard- und Software-Komponenten für die spezifische Applikation notwendig sind. Stellt sich heraus, dass noch einige Geräte fehlen, müssen diese vorab separat erworben werden.
Wenn dann Kompatibilität zwischen der Anwendung und der Safe-AI-Lösung gegeben ist, wird die offizielle Bestellung des Solution Package Safe AI ausgelöst. Das Paket umfasst den Versand eines Lizenz-Keys zur Aktivierung der Funktionsbaustein-Bibliothek Analoginput_SF, die im sicheren Programmier-Tool SafetyProg angesiedelt ist. Außerdem erhält der Anwender ein Applikations-Handbuch, das die Umsetzung der Lösung detailliert beschreibt. Die Lieferung beinhaltet ferner einen weiteren Key, mit dem der Kunde beim Competence Center Safety eine Beratungsleistung in Form eines Web-Meetings abrufen kann. In Summe stellt das Solution Package also die erforderliche Software sowie entsprechende Dokumentation und Beratung zur Verfügung, um den Integrationsprozess der Safe-AI-Lösung gemäß den geltenden Normen in die jeweilige Applikation bestmöglich zu unterstützen. Phoenix Contact gewährleistet jedoch nur dann die zuverlässige Funktion der Lösung, wenn der Anwender die im Applikationshandbuch genau dargelegten Vorgaben zur Implementierung einhält.
Als Standard- und sicherer Eingangskanal
Das Solution Package Safe AI, das sich aus sicherer Steuerungstechnik, sicherer Engineering-Software, Standard-Analog-I/O-Baugruppen der Produktfamilie Axioline sowie einer beratenden Safety-Dienstleistung zur finalen Ausführung beim Kunden zusammensetzt, lässt sich in vielfältigen Branchen und Anwendungsbereichen einsetzen. Die aus technologischer Sicht neue Lösung ist aufgrund der konkreten Anforderung eines Industriekunden entstanden. Sie zeigt, wie sich mit vorhandenen Komponenten und Systemen wirtschaftliche und zukunftweisende Konzepte entwickeln lassen. Neben der sicheren Steuerungstechnik und der sicheren Programmier-Oberfläche Safety-Prog müssen somit nicht zwangsläufig sichere I/O-Baugruppen verwendet werden. Auf Basis der Standard-I/O-Komponenten der Produktfamilie Axioline sind mit Safe AI ebenfalls sicherheitsgerichtete Applikationen realisierbar.
Im Vergleich zu den Anwendungen von Marktbegleitern, die sichere analoge Eingangsmodule nutzen, bringt die Safe AI Solution dem Serienmaschinenbauer zudem entscheidende Kostenvorteile. Denn es fällt der finanzielle Aufwand für die Lizenzen und die Integration in die Applikation nur einmal an; die Lösung kann später beliebig oft in anderen Maschinen dupliziert werden. Darüber hinaus macht Safe AI den Einsatz von teuren sicherheitsbezogenen analogen Eingangsbaugruppen vielfach überflüssig. Das Einlesen der analogen Signale erfolgt im innovativen Safety-Konzept einfach über die analogen Standard-Eingangsbaugruppen. Bei der Safe AI Solution lassen sich die analogen Eingangskanäle ferner flexibel verwenden. Grundsätzlich stehen pro Station und Sicherheitssteuerung bis zu sieben sichere zweikanalige analoge Eingangskanäle zur Verfügung. Über die ungenutzten Kanäle können selbstverständlich auch nicht-sicherheitsgerichtete Daten weitergeleitet werden. ge

INFO-TIPP
Die Steuerung arbeitet entweder als Profisafe-SPS oder als IO-Device. Informationen dazu bieten die Seiten:

PRAXIS PLUS
Die kompakte Safety-SPS RFC 470 PN 3TX von Phoenix Contact erfüllt SIL 3 (EN ISO 61508), SIL CL 3 (EN ISO 62061) und PL e/Kat.4 (EN ISO 13849). Die hardwaretechnisch entkoppelte Profisafe-Sicherheitssteuerung prüft die Safety-Logik auf Konsistenz und Richtigkeit, bevor ein sicherer Ausgang gesetzt wird. Zur Programmierung der Safety-Logik dient das sichere Tool SafetyProg, das direkt in die Engineering-Umgebung PC Worx eingebunden werden kann.
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