Feldbussysteme breiten sich weiter aus, wohingegen die konventionelle Verdrahtung und die klassische Relais-Technik zunehmend in den Hintergrund rücken. Speziell Profibus (Process Field Bus) gilt heute als ein Defacto-Standard – bereits seit Längerem übernimmt dieses Bussystem in der industriellen Automatisierung zuverlässig und vielseitig die vielfältigsten Kommunikationsaufgaben. Im Jahr 2006 stieg die Anzahl der verkauften Knoten auf einen neuen Höchststand von 3,4Mio. – mehr als bei jedem anderen Feldbus. Die Gesamtzahl der weltweit installierten Profibus-Knoten hat inzwischen 20Mio. überschritten. Auch wenn andere leistungsfähige Bussysteme wie Profinet nun im Kommen sind, so hat der Profibus damit die beste Basis und, wie sich zeigt, sehr gute Perspektiven.
Profisafe – die sicherheitsgerichtete Profibus-Erweiterung
Erzielte die Standardautomatisierung durch neue Technologien, z.B. Micro-Controller, große Fortschritte, so verlief die Entwicklung bei der sicherheitsgerichteten Automatisierungstechnik eher verhalten. Erst durch den bewährten millionenfachen Einsatz der neuen Technologien wuchs das Vertrauen in sie und damit die Bereitschaft zur Integration in bestehende Standards. Heute wachsen Profibus-Fertigungssteuerung und Sicherheitssteuerung immer mehr zusammen. In diesem Zusammenhang war die Etablierung von Profisafe als entscheidende Technologie zur Realisierung sicherheitsgerichteter Applikationen mit Profibus ein wichtiger Entwicklungsschritt. Dabei werden sicherheitsrelevante Prozessdaten parallel zu nicht-sicherheitskritischen Daten (z.B. für eine Gerätediagnose) übertragen. Durch die Kombination von Sicherheitstechnologien mit den Vorteilen von Standard-Automatisierungssystemen wurden sicherheitsgerichtete Anwendungen möglich, die über die bisherigen Möglichkeiten beim Profibus-Betrieb weit hinausgingen. Erstmals war damit für ein Feldbussystem eine ganzheitliche offene Sicherheitslösung mit all den damit verbundenen Vorteilen verfügbar: z.B. einfacher, kostengünstiger Anlagenbau mit durchgängiger Technologie bei breitem Produktspektrum unterschiedlicher Hersteller. In flexiblen Fertigungsanlagen wird immer häufiger neben einer großen Diagnosetiefe zwecks schnellem Gerätetausch bei Ausfällen und damit höherer Anlagenverfügbarkeit auch für die Sicherheitstechnik ein schneller Parameterwechsel während des Betriebes gefordert. Vor diesem Hintergrund spielt die Sicherheitsbustechnologie in Verbindung mit einer sicheren SPS ihre Vorteile aus: Einsparung von Verkabelungskosten, einfache und umfassende Diagnosemöglichkeiten sowie Echtzeitsteuerung (z.B. Schutzfeldumschaltung) und automatische Parametrierung im Falle eines Gerätetausches. Die hauptsächliche Domäne von Profisafe sind insofern größere Anlagen, in denen eine detaillierte Diagnose sowie ein schneller und einfacher Ersatz im Fehlerfall im Vordergrund stehen, beispielweise in der Automobilindustrie (Bild1). Doch nicht nur hier lässt sich das Profisafe-Potenzial nutzen. Die Profibus Nutzerorganisation e.V. (PNO) verkündete unlängst, dass Profisafe als einzige Lösung die Anwendungen sowohl in der Fertigungsautomatisierung als auch in der Prozessautomatisierung durchgängig abdecke und damit eine marktführende Position einnehme. 230.000 installierte Profisafe-Produkte in weltweit ungefähr 26.000 Profisafe-Anlagen belegen diese Behauptung. Etwa 10% aller Profisafe-Knoten finden sich in der Prozessautomatisierung, die anderen verteilen sich auf die Förder-/Lagertechnik (Bild 2) und zahlreiche weitere Branchen.
Sensoren mit integrierter Profibus DP-Schnittstelle
Die Idee, Sicherheitssensoren als integrierte Lösungen, also mit einem integrierten Busanschluss, auszuführen, resultiert vor allem aus den Bedürfnissen von Anlagen- und Maschinenbauern. Diese fordern beim Einsatz von Buskomponente eine Reduzierung des Aufwands bei Montage, Austausch und Lagerhaltung. Sowohl der Typ 3 Sicherheitslaserscanner Rotoscan RS4/ Profisafe (Bild 4) als auch der Sicherheitslichtvorhang Compactplus/Profisafe (Bild 5), Typ 4 nach IEC/EN 61496, zeichnen sich durch eine integrierte Profisafe-Schnitt-stelle und die Unterstützung des aktuellen Profisafe-Profils V2 aus. Mit der neuen Treibergeneration V2 für Profisafe steht ein einheitliches Profil für Profibus und Profinet zur Verfügung. Profisafe V2 ist kompatibel zum bisher allein auf Profibus DP beschränkten V1-Modus und ermöglicht den Mischbetrieb verschiedener Profibus-Netze. Sowohl beim Sicherheitslichtvorhang Compactplus als auch beim Sicherheitslaserscanner Rotoscan RS4 erfolgt die Profibus DP-Busanschaltung direkt und ohne zusätzliche Buskoppelmodule. Mit einer Datenübertragungsrate bis 12MBd werden sowohl der sichere zyklische als auch der azyklische Datenverkehr auf dem Profibus DP unterstützt. Dadurch können schnelle sicherheitsrelevante Echtzeitdaten wie z.B. ein Abschaltbefehl beim Ansprechen des Sensors sowie umfangreiche Diagnosedaten mit der steuernden SPS ausgetauscht werden. Ein Programmteil der Sicherheits-SPS, der sogenannte Proxy-Funktionsblock, sichert nach erfolgter Parametrierung die aktuellen Parameter im Speicher des sicheren Busmasters. Im Falle eines Gerätetausches ist am Austauschgerät lediglich die Busadresse über Mikroschalter einzustellen. Der Download der entsprechenden Sensorparameter für diesen Busteilnehmer erfolgt automatisch über den Bus.
Direkter Software-Aufruf über TCI
Die Einbindung von Feldgeräten als Slave an Profibus DP und Profinet IO erfolgt generell mithilfe der gerätespezifischen GSD-Datei. Diese wird von einem Engineering-System wie etwa Step 7 von Siemens interpretiert und stellt dem Anwender ein Benutzerinterface zum Einstellen von Busparametern zur Verfügung. Die GSD-Datei darf jedoch nicht angewendet werden, wenn sicherheitsrelevante Parameter eingestellt werden müssen. Für diese Aufgaben eignen sich die grafischen Benutzeroberflächen von Leuze lumiflex: die Parametrier- und Diagnose-Software SafetyLab für den Sicherheitslichtvorhang Compactplus/Profisafe und die Konfigurations- und Diagnose-Software RS4soft für den Sicherheitslaserscanner RS4/Profisafe. Bisher konnten solche herstellerspezifischen Softwarelösungen nur unabhängig vom Engineering-System gestartet werden – entweder lokal über eine separate Schnittstelle, oder sie mussten ihren eigenen Buszugang verwalten (vorausgesetzt der Zugriff über den Bus war überhaupt möglich). Die neue, von der PNO spezifizierte TCI (Tool Calling Interface)- Schnittstelle bringt jetzt wesentliche Erleichterungen bei Projektierung und Betrieb großer Projekte. Mit TCI ist es zukünftig möglich, herstellerspezifische Geräte-Tools direkt aus dem Engineering-System heraus aufzurufen, ohne sich um den physikalischen Buszugang und die Stationsadresse kümmern zu müssen. Somit ist mit TCI auch die Diagnose und das Management der Geräte über den Feldbus im laufenden Betrieb möglich.
