Aktuell werden in vielen Applikationen noch traditionelle, auf elektromechanischen Komponenten wie Relais oder Schützen basierende Sicherheitstechnik genutzt. Das bedeutet jedoch, dass die sicheren Signale parallel verdrahtet werden müssen und die Flexibilität in der Funktion gering ist. Ab einer mittleren bis großen Anzahl sicherer Signale kommen allerdings zunehmend Sicherheitssteuerungen auf der Grundlage von Mikroprozessoren zum Einsatz. Doch nicht jeder Steuerungshersteller bietet eine Sicherheitssteuerung an und nicht jeder Anwender möchte den entsprechenden Mehrpreis zahlen. Außerdem entwickeln zahlreiche Maschinenbauer eine eigene Steuerung. Aufgrund der fehlenden Expertise sind sie hingegen nicht in der Lage, diese als Safety-Variante auszulegen und müssen daher abgesetzte Lösungen verwenden. Daraus resultiert, dass die Maschinenbauer entweder eine parallele Verdrahtung akzeptieren oder ein separates Bussystem für die funktionale Sicherheit nutzen. Darüber hinaus ist eine Anbindung der abgesetzten Lösung an die Standardsteuerung notwendig – als parallele Verdrahtung auf die Standard-Eingänge oder als Kopplung über Bus-Gateways. Ein solches Vorgehen erweist sich als zeit- und kostenaufwändig. Vor diesem Hintergrund hat Phoenix Contact 2008 ein Team aus Hard- und Software-Entwicklern sowie Firmware-Experten und Produktmanagern zusammengestellt. In enger Kooperation mit ausgewählten Pilotanwendern wurde die Ausgangslage analysiert sowie die sich daraus ergebenden Anforderungen an eine optimierte Safety-Lösung formuliert. Das Team kam zu dem Ergebnis, dass eine steuerungs- und netzwerkunabhängige Lösung entwickelt werden muss, die sich dezentral verteilbar in bestehende Netzwerke integrieren lässt. Aus dieser Zielsetzung ist die SafetyBridge Technology entstanden, die im ersten Schritt auf der Hardware der bewährten Profisafe-Module des Inline-I/O-Systems basierte.
Keine Berücksichtigung in der Sicherheitsbetrachtung
Ein lauffähiges SBT-System besteht aus sicheren Ein- und Ausgangsmodulen sowie den so genannten Logikmodulen. Die Ein- und Ausgangsmodule erfassen die sicheren Signale respektive geben sie aus. Neben dieser Hauptaufgabe führen sie ständig eine Diagnose durch, indem sie das Modul beispielsweise auf Quer- und Kurzschlüsse oder Anti- und Äquivalenz-Verletzungen überwachen. Das Logikmodul fungiert als zentraler Bestandteil der SafetyBridge-Installation. Es generiert und kontrolliert das sicherheitsgerichtete SBT-Übertragungsprotokoll und bearbeitet die logischen Verknüpfungen der parametrierten Sicherheitslogik. Zudem verfügt das Logikmodul über sichere Ausgänge. Die sicheren Signale, die mit den SafetyBridge-I/O-Modulen aufgenommen und ausgegeben werden, lassen sich über fast alle Automatisierungsnetzwerke – zum Beispiel Interbus, Profibus, Profinet, Ethernet/IP, Ethercat, CANopen, Sercos III oder Modbus – sowie sämtliche gängigen Steuerungstypen weiterleiten. Das jeweilige Netzwerk und die eingesetzte Steuerung werden lediglich als Transportmittel verwendet und sind deshalb nicht in der Sicherheitsbetrachtung zu berücksichtigen.
Status- und Diagnoseinformationen ohne zusätzlichen Aufwand
Das SafetyBridge-Protokoll erkennt alle möglichen Fehler in der Kommunikation und deckt sie auf, sodass sich aus ihnen keine Gefahr mehr ergibt. Wurde ein Fehler detektiert, nutzt das SBT-System sofort die Ersatzwerte. Tritt beispielsweise bei einem Eingangsmodul ein Übertragungsfehler auf, geht das System 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. Aufgrund der beschriebenen Systemeigenschaften kann das SafetyBridge-Protokoll auch drahtlos kommuniziert werden. Dabei spielt es keine Rolle, ob der Anwender WLAN oder Bluetooth als Übertragungsstandard einsetzt. Über Funktionsbausteine übernimmt die Standardsteuerung den Datentransport zwischen den Modulen. Die Bausteine sind ferner für den Transfer der sicheren Logik in das Logikmodul verantwortlich und stellen die weitreichenden Diagnoseinformationen 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 die Information, welche Schutztür geöffnet oder welcher Not-Halt-Schalter betätigt worden ist. In Kombination mit einer Visualisierungslösung lassen sich dem Maschinenbediener so Hinweise zur Beseitigung der Störung geben. Auf diese Weise werden Stillstandzeiten reduziert, die aus der funktionalen Sicherheit resultieren.
Einfacher Aufbau der Sicherheitslogik per Drag & Drop
Die Safety-Applikation wird mit der kostenfrei erhältlichen Software Safeconf konfiguriert. Das Tool stellt alle notwendigen Funktionen auf der Oberfläche bereit. Hier kann der Anwender die gesamte Sicherheitslogik per Drag & Drop aufbauen, ohne zwischen verschiedenen Fenstern springen zu müssen. Safeconf gliedert sich in drei Bereiche: die Tool Box mit sämtlichen bereits vom TÜV zertifizierten Funktionsbausteinen, dem Hardware-Editor und dem Verdrahtungsbereich, in dem die Sicherheitslogik erstellt wird. Im ersten Schritt werden die erforderlichen Bausteine aus den unterschiedlichen sicheren Funktionen der Tool Box ausgewählt und mit der Maus in den Verdrahtungsbereich gezogen. Dort verknüpft der Anwender die Bausteine mit den gewünschten Ein- und Ausgängen, die er ebenfalls per Drag & Drop in den Verdrahtungsbereich holt und per Maus virtuell verdrahtet. Beim Umgang mit der Konfigurations-Software werden keinerlei Programmierkenntnisse benötigt, um das SafetyBridge-System an die jeweiligen Anforderungen anzupassen. Fragen zu den Software-Funktionen beantwortet eine Hilfefunktion, die neben den Funktionsbeschreibungen auch Applikationsbeispiele beinhaltet, die sich auf die entsprechende Problemstellung anwenden lassen.
