Das Zusammenführen von Safety- und Standardtask einer Anwendung ist eine der wichtigsten Entwicklungen, die gegenwärtig in der Automatisierungstechnik stattfindet: Die Kommunikation beider Teile auf einem gemeinsamen Bus ist das offensichtlichste Zeichen dieser Veränderung, wenngleich bei Weitem nicht die einzige: Neben den zahlreichen Vorteilen, die für die Maschinenentwickler daraus entstehen, genießen auch Maschinenbetreiber die Vorzüge dieser neuen Technologie: Insbesondere die einheitliche Diagnose von Safety- und Standardkomponenten beschleunigt die Fehlerbeseitigung und erhöht die Verfügbarkeit der Maschine. Und bei der Auslieferung erfreut sich das Team vor Ort an einer schnelleren Inbetriebnahme. Darüber hinaus können Hardware- und Verdrahtungskosten reduziert werden. Entwickler programmieren den sicheren Teil und den Standard-Teil ihrer Anwendung mit dem gleichen Engineering-Tool. Ebenfalls gemeinsam findet nun die Projektverwaltung statt. Es gibt also viele Vorzüge einer integrierten, auf Ethernet basierenden Sicherheitstechnik im Maschinen- und Anlagenbau.
Jetzt auch für kleine Maschinen wirtschaftlich
Die beschriebenen Vorteile galten bisher jedoch erst ab einer gewissen Projektgröße. Nun aber können auch sehr kleine Anwendungen von den Vorteilen integrierter Safety-Lösungen profitieren. Für diese Anwendungen hat B&R die optimale Technologie entwickelt: SafeLogic-X. Dabei entfällt eine separate Safety-Steuerung komplett. B&R bezeichnet das Konzept daher auch als ‚virtuelle‘ Safety-Lösung. Franz Kaufleitner, bei B&R Produktmanager für die Integrated Safety Technology, beschreibt die Gründe, die zur Entwicklung von SafeLogic-X geführt haben: „Seit 2008 ist unsere integrierte Sicherheitslösung SafeLogic auf dem Markt. Sie basiert auf einer sicheren Steuerung, die als separates Gerät im Automatisierungsnetzwerk hängt. Die Standard-Steuerung nutzt Powerlink als Standard-Kommunikations-Bus und den openSafety-Standard als Übertragungslayer für die sicheren E/A-Daten. Mit der etablierten Technologie von B&R SafeLogic liefern wir das gesamte Set an Möglichkeiten und Vorteilen der integrierten Sicherheitstechnik.“ Das verfügbare Portfolio an Funktionen erstreckt sich von einfachen sicheren digitalen und analogen I/Os über sichere Antriebstechnik und Robotik bis hin zu hochverfügbaren Sicherheitsanwendungen. Selbstverständlich bietet das System auch eine integrierte Diagnose, sichere Linienintegration und sichere Maschinenoptionen.
Integrierte Sicherheitslösung ohne Sicherheitssteuerung
Der Einsatz der Hardware-Sicherheitssteuerung SafeLogic ermöglicht es, all die Funktionen der integrierten Sicherheitslösung von B&R nutzen zu können. „Um speziell für kleine Anwendungen ohne separate Sicherheitssteuerung auszukommen“, sagt Kaufleitner, „haben wir SafeLogic-X entwickelt.“ SafeLogic-X verteilt die Aufgaben einer zentralen Sicherheitssteuerung im Netzwerk auf verschiedene Komponenten, sodass die SafeLogic als eigenständiges Gerät entfallen kann. Daher die Bezeichnung ‚virtuelle SafeLogic'“, erläutert Kaufleitner. Die gewohnten Funktionen bleiben erhalten, sogar kompatibel. „Der Anwender der sich für die SafeLogic-X entscheidet, hat nach wie vor alle Vorteile einer integrierten Safety-Lösung von B&R. Doch wie funktioniert das?
Funktionsweise von SafeLogic-X
Um auf die separate Safety-Steuerung verzichten zu können, hat B&R die Aufgaben einer Sicherheitssteuerung analysiert und im Automatisierungssystem neu verteilt. „Die wichtigste Aufgabe einer Sicherheitssteuerung ist natürlich das Abarbeiten der Sicherheitsapplikation. Dieses Abarbeiten übernehmen bei SafeLogic-X Komponenten, die bereits Bestandteil einer Automatisierungslösung sind, und zwar: Ein intelligentes Eingangsmodul, die Standard-SPS und die Visualisierung.
Konfigurationsmanager als SPS-Task
Die zweite zentrale Aufgabe einer Sicherheitssteuerung im B&R-System ist das sichere Konfigurations- und Parametermanagement. Denn wie im ‚vollumfänglichen‘ Safety-System von B&R versteht sich SafeLogic-X auch als Konfigurationsmanager für das gesamte Sicherheitsmanagement. D.h., alle sicherheitstechnischen Parameter und alle sicherheitstechnischen Konfigurationsdaten im Netzwerk sind auf der SafeLogic(-X) gespeichert. Muss im Wartungsfall beispielsweise eine Komponente ersetzt werden, sorgt die Sicherheitssteuerung dafür, dass die entsprechenden Parameter wieder an der richtigen Stelle landen. Das ist jedoch nur ein Aspekt, wie Kaufleitner erklärt: „Wenn eine Komponente getauscht wird, muss man nicht mehr mit einem Konfigurationstool herumlaufen und Parameter einspielen. Man muss auch keinerlei Dip-Switches einstellen. Die SafeLogic hat all diese Daten auf einem lokalen Speicher als Memory-Key abgespeichert und verteilt sie im Netzwerk. Das ist natürlich auch eine sicherheitsrelevante Aufgabe, die wir auf ein Tasksystem verlagert haben und das auf einer normalen B&R-Steuerung abläuft. Auf der Sicherheits-SPS läuft also ein Tasksystem mit mehreren Prozessen, die sich gegenseitig überwachen und diese Aufgabe übernehmen.“ Alle B&R-SPSen werden von dem SafeLogic-X-System unterstützt. D.h., der Anwender ist nicht begrenzt auf einen bestimmten Steuerungstyp, sondern kann aus der B&R Familie frei wählen.
Ereignisanzeige und Quittierung
Eine weitere Aufgabe der SafeLogic-X ist es, eine Bedienoberfläche zu bieten, die es dem Anwender erlaubt, sicherheitstechnische Aktionen und Ereignisse zu quittieren. Um diese Quittierung mithilfe von Schaltelementen in Form von Tastern und Anzeigeelementen wirklich sicher zu gestalten, wurden diese auf Fernbedienungsservices abgebildet, die nur auf den Operator-Panels funktionieren.
Durchgängig und skalierbar
Einer der wichtigsten Aspekte gerade für OEM-Maschinenbauer ist die Durchgängigkeit und Skalierbarkeit einer Lösung. Auch in dieser Beziehung lässt SafeLogic-X keine Wünsche offen, so Kaufleitner: „Anwender können mit SafeLogic-X starten und auf eine normale SafeLogic Sicherheitssteuerung umsteigen, wenn der Bedarf steigt. Die Applikation kann weiter verwendet werden, sodass SafeLogic-X eine optimale Basis auch in modularen Maschinenkonzepten darstellt.
Wie leistungsfähig ist das SafeLogic-X?
Wie bereits beschrieben besteht hinsichtlich der Funktionalität keinerlei Einschränkung von SafeLogic-X gegenüber einer SafeLogic-SPS von B&R. Der Leistungsumfang ist umfassend, z.B.: sichere digitale I/Os, sichere analoge I/Os, sichere Temperatureingänge, sichere Antriebstechnik, integrierte Diagnose, sichere Linienintegration, sichere Maschinenoptionen, sichere Robotik, sichere C-Programmierung, Hochverfügbarkeit. Auch in der Programmieroberfläche werden sowohl bei SafeLogic als auch SafeLogic-X identische Bausteine verwendet. Die Programmierung erfolgt in einem sicheren Editor über Automation Studio.
Fazit
Mit SafeLogic-X profitieren nun auch kleine Automatisierungslösungen von den Vorzügen programmierbarer und vernetzter Sicherheitslösungen. Das Besondere daran ist wohl die Tatsache, dass es funktional keinerlei Einschränkungen gibt. Und wem SafeLogic-X zu klein wird, der kann einfach auf die Sicherheitssteuerung im B&R-Konzept umsteigen, ohne das Projekt neu programmieren zu müssen. Die Skalierbarkeit von B&Rs SafeLogic-Konzept macht es möglich. (kbn)
Welches ist das wichtigste Argument, das für den Einsatz von SafeLogic-X spricht?
Winter: Die klassische Sicherheitstechnik scheint zunächst günstig in der Anschaffung. In kleinen Anwendungen wird leider oft nur der reine Anschaffungspreis der Hardware gerechnet. Dabei wird jedoch vergessen, dass dazu noch Verdrahtungskosten entstehen. Bei SafeLogic-X erfolgt die Lösung der Sicherheitsaufgaben wie bei einer SPS. Und es gibt viele gute Gründe, warum sich die SPS gegenüber der herkömmlichen Relaistechnik durchgesetzt hat.
Welche Vorteile hat der Anwender konkret?
Winter: Nun, wenn man die Vorteile einer busbasierenden, integrierten Sicherheits-SPS zu einem Preis anbieten kann, wie die herkömmliche, separate Relaistechnik, dann eröffnen sich für die Anwender eine ganze Reihe an Vorteilen. Dazu gehören vor allem die einheitliche Herangehensweise im Engineering und natürlich – für die Maschinenbetreiber – eine einheitliche Diagnose, die dazu führt, dass die produktive Verfügbarkeit einer Maschine steigt. Und das freut letzten Endes die Kunden unserer Kunden – ein wichtiges Merkmal im Wettbewerb.
Ist SafeLogic-X also nur für kleine Maschinen geeignet?
Winter: Nein, definitiv nicht, denn es gibt durchaus größere Maschinen, die nicht viele Safety-Funktionen brauchen. Diese Kunden können ihre Lösungen nun ohne Kostennachteile und Systembrüche vollständig auf der Basis des B&R-Portfolios realisieren. Die Verdrahtung von systemfremden Komponenten entfällt damit und damit auch eine weitere Fehlerquelle. Ein wesentlicher Vorteil von SafeLogic-X ist jedoch, dass es sich dabei um eine skalierbare Lösung handelt.
Wie sieht diese Skalierbarkeit aus?
Winter: SafeLogic-X bietet ja von Hause aus schon eine leistungsfähige Basis, ohne funktionale Einschränkungen. Die Grenze ist mit 100 Datenpunkten schon recht üppig bemessen. Ab einer gewissen Komplexität benötigt eine Applikation jedoch mehr Performance, um die Aufgabe noch sicherer abarbeiten zu können. Wenn dieser Punkt erreicht ist können, SafeLogic-X-Anwender ohne Neuprogrammierung auf eine leistungsstarke SafeLogic-SPS umsteigen, die dann ohne Anstrengung zehn bis zwanzig mal mehr Performance bietet und auch größte Komplexitäten bewältigt. Da beide sich funktional nicht unterscheiden gibt es hier keinerlei Einschränkungen.
Reaktionszeiten ohne Anstrengungen um 1ms. Geschwindigkeit ist ja vor allem immer dann wichtig, wenn Maschinenteile sich bewegen:
Hier geht es darum vor allem eine Psychologische Hemmschwelle herabzusetzen.
Kein zusätzliches Gerät notwendig. Das ergibt sich aus der Kostenstruktur der Aufgabenstellung.
