Maschinensicherheit: Die Vorteile der Integration

Schmersal präsentiert SD-Bus-Lösungen und Sicherheitssteuerungen mit OPC UA-Anbindung

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Moderne Architekturen der Maschinensicherheit bieten inzwischen die Möglichkeit einer Integration in übergeordnete Kommunikationssysteme. Dafür stehen, ganz aktuell, SD-Bus-Lösungen der K.A. Schmersal GmbH & Co. KG und die neueste Generation der Sicherheitssteuerungen mit integriertem OPC-UA-Server.

Ulrich Bernhardt, Leitung Vertrieb Steuerungen, K.A. Schmersal GmbH & Co. KG, Wuppertal/Wettenberg

Inhaltsverzeichnis

1. Zwei Ebenen in der Maschinensicherheit 2. SD-Bus unterstützt Predictive Maintenance 3. Mit integriertem SD-Bus-Gateway... 4. ...oder integriertem OPC-UA-Server 5. Transparente diagnoserelevante Daten

Zu den Langzeittrends in der Automatisierungstechnik gehört die zunehmende Nutzung von Kommunikationsstandards und –protokollen. Damit verfolgen die Anbieter das Ziel, eine möglichst durchgängige Kommunikation von den Sensoren und Schaltgeräten auf der Maschinenebene bis zu den zentralen IT-Systemen für die Produktionssteuerung zu erreichen – und noch darüber hinaus über Unternehmensgrenzen hinweg.

Zugleich vereinfachen die Standards die Inbetriebnahme von Maschinen und Anlagen. Sie schaffen zusätzliche Flexibilität bei der Parametrierung von Funktionen und erleichtern aus Anwendersicht auch die Bedienung der Anlagen. Zudem schaffen sie eine wesentliche Voraussetzung für die Umsetzung von Industrie-4.0-Konzepten in der digitalisierten Produktion.

Zwei Ebenen in der Maschinensicherheit

Aus diesen Gründen haben sich Feldbussysteme auf breiter Ebene durchgesetzt. Das gilt auch für die Maschinensicherheit, wobei hier andere Voraussetzungen gelten als in der allgemeinen Steuerungs- und Automatisierungstechnik. Denn in der Welt der Maschinensicherheit sind zwei Ebenen zu betrachten: die sicherheitsgerichteten Signale, in der Regelwerke wie die Maschinenrichtlinie und der ihr zugeordneten Normen gelten, sowie die betriebsmäßigen, also nicht sicherheitsgerichteten Signale, die der Anwender beispielsweise für Diagnosezwecke auswerten möchte, um die Verfügbarkeit der Maschinen und Anlagen zu erhöhen.

Auf beiden Ebenen bietet die Schmersal-Gruppe für ihre Sicherheitsschaltsysteme diverse Möglichkeiten der Integration in übergeordnete Infrastrukturen der Kommunikations- und Steuerungstechnik: Auf der Sicherheitsebene können die Endgeräte zum Beispiel über das sicherheitsgerichtete Bussystem AS-Interface Safety at Work (ASi SaW) kommunizieren. Viele Schmersal-Sensoren sind mit einer integrierten Anschaltung für dieses Bussystem lieferbar, die anderen können über separate Interface-Bausteine angeschlossen werden.

SD-Bus unterstützt Predictive Maintenance

Zur reinen Diagnose kann der Schmersal-SD-Bus (serieller Diagnosebus) eingesetzt werden. Auch hier bietet das Unternehmen ein komplettes Portfolio an Sicherheitssensoren mit integrierter SD-Bus-Anbindung an. Diese Sicherheitssensoren können über die Standarddiagnosefunktion „Sicherheitseinrichtung betätigt oder nicht betätigt“ hinaus Informationen zum Betätiger (Grenzbereich), zur Temperatur im Sensor, zu Fehlermeldungen – etwa Querschluss, Übertemperatur, interner Gerätefehler, Kommunikationsfehler, Ausgang Y1/Y2 usw. – sowie viele weitere Informationen übermitteln. Zudem erlauben sie es, Sicherheitsschaltgeräte noch vor dem Erreichen ihrer Lebensdauer auszutauschen – Stichwort Predictive Maintenance.

Mit integriertem SD-Bus-Gateway...

Die Sicherheitssteuerung Protect PSC1 verfügt in den Ausführungen mit integriertem Feldbus-Gateway immer über einen SD-Bus-Master. Somit ermöglicht sie es dem Anwender, die pro Sicherheitskreis benötigten Sicherheitssensoren in Reihe zu schalten und nur zwei Sicherheitseingänge für bis zu 31 Sensoren zu benutzen. Hier kann der Nutzer sowohl Kosten als auch Platzbedarf im Schaltschrank einsparen. Bei dieser Art der Reihenschaltung von Sicherheitssensoren erfolgt kein Verlust des Performance Levels und dem Anwender stehen die volle Standarddiagnosefunktion plus der beschriebenen zusätzlichen Diagnosefunktionen zur Verfügung. Diese Diagnosedaten können dann über die bekannten Feldbussysteme weitergegeben werden.

...oder integriertem OPC-UA-Server

Eine weitere Möglichkeit der Vernetzung und Integration bietet Schmersal mit einer neuen Version der Sicherheitssteuerung Protect PSC1, die über einen integrierten OPC-UA-Server in den produkt- und herstellerübergreifenden Datenaustausch einbezogen werden kann. Der Server ermöglicht einen HMI-Zugang, IBS- und Service-Support- sowie Asset-Dienste im Sinne des Digital Asset Management (DAM). Für Anwender bedeutet das: Umfangreiche Datensätze aller Sicherheitssensoren aus dem Schmersal-Portfolio können maschinenlesbar und mit semantischer Beschreibung über das M2M-Kommunikationsprotokoll abgerufen werden – zum Beispiel Zustandsdaten der Sicherheitsausgänge, sicherheitstechnische Kennwerte sowie Informationen zur Lebensdauer der Sensoren, aber auch Bestellinformationen, Datenblätter, Zeichnungen und Bilder.

Diese Daten erlauben es, beispielsweise Sicherheitsschaltgeräte noch vor dem Erreichen ihrer Lebensdauer auszutauschen. Die entsprechenden Werte kann der Anwender über die Programmiersoftware SafePLC2 einstellen. Besonders interessant ist dies bei verschleißbehafteten elektromechanischen Sicherheitsschaltgeräten. Bei ihnen ergibt sich der Austauschzeitpunkt über den T10d-Wert. Die tatsächlichen Werte (Schalthäufigkeit etc.) werden ermittelt, gespeichert und können vom Anwender abgeglichen werden.

Transparente diagnoserelevante Daten

Den Maschinenbauern und -betreibern steht somit eine Lösung für die durchgängige Kommunikation von Diagnoseinformationen vom Sensor bis zur Cloud zur Verfügung. Sie können sich zum Beispiel anzeigen lassen, wie häufig eine Maschine angelaufen ist sowie die Anzahl der Betriebsstunden und den voraussichtlichen Verschleiß von Komponenten errechnen, sodass ein frühzeitiger Austausch möglich ist und Stillstandszeiten von Maschinen vermieden werden können.

Die Integration von OPC UA in die PSC1 schafft außerdem die Voraussetzung dafür, dass die aktuellen Daten der Sicherheitsschaltsysteme von Schmersal, und damit deren Digitaler Zwilling, für einen herstellerunabhängigen Austausch zur Verfügung stehen – zum Beispiel von einer Maschine zur anderen oder für die fabrikübergreifende Kommunikation. Damit geht die Unternehmensgruppe den nächsten logischen Schritt auf dem Weg zur durchgängigen Datenkommunikation – und kann den Anwendern von Maschinen und Anlagen einen echten Mehrwert bieten. ik

Details zum Sicherheitssteuerung mit integriertem OPC UA-Server: hier.pro/ziRx1

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Kontakt: K. A. Schmersal Holding GmbH & Co. KG Möddinghofe 30 42279 Wuppertal Telefon: +49 202 6474-0 E-Mail: info@schmersal.com www.schmersal.com

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