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Komplexe Maschinen sicher vernetzen

Safetybus p schafft die Grundlage für Sicherheit
Komplexe Maschinen sicher vernetzen

Komplexe Maschinen sicher vernetzen
Safetybus p ermöglicht sichere und wirtschaftliche Applikationslösungen. Das System ist bereits mehrfach im Einsatz, beispielsweise in Pressenstraßen, Seilbahnen oder in Hochregallagern (Bild: Pilz)
Kaum ein Thema genießt derzeit ein intensiveres Interesse in der Automatisierungstechnik als das der sicheren Bussysteme. Der neue Safetybus p hat sich bereits mehrfach im Einsatz bewährt und hält der strengen Produktnorm für berührungslos wirkende Schutzeinrichtungen stand (BWS).

Dr. Hans-Thomas Fritzsche ist Vorstand des Safetybus p Clubs International e. V. in Ostfildern

Entwicklungsabteilungen nahezu aller Steuerungshersteller kümmern sich heute um das Thema der sicheren Bussysteme. Initiiert haben dies die Hersteller für Sicherheitstechnik, denn der sicheren Vernetzung kommt in den immer komplexeren Maschinen und Anlagen eine wachsende Bedeutung zu. Darüber hinaus haben sich Arbeitskreise in den großen Nutzervereinigungen der gängigen Feldbusse gebildet, die ihre Standardfeldbusse in puncto Sicherheit auf Vordermann bringen wollen.
Mittlerweile gibt es nun auch für einige dieser Busse erste Konzepte und Ideen zum Realisieren sicherer Derivate, während das sichere Bussystem Safetybus p bereits mehrfach im Einsatz ist. Die Applikationen des Safetybus p reichen von Pressenstraßen über Seilbahnen und Hochregallager bis hin zu Holzbearbeitunsgsmaschinen und Kernforschungsanlagen.
Sicherheitsrelevante Einrichtungen werden ohne eine entsprechende Baumusterprüfung der notifizierten Stellen nicht vom Anwender akzeptiert. Zweifellos gilt dies auch für „sichere“ Bussysteme und ihre Komponenten. Deshalb ist zu klären, nach welchen Normen und Richtlinien ein sicheres Bussystem zu prüfen ist.
Die sicherheitsrelevanten Belange einer Maschine oder Anlage werden für gewöhnlich gemäß der Risikobetrachtung in eine der Kategorien der EN 954-1 oder der Anforderungsklassen der DIN 19250 eingestuft. Analoges gilt auch für die Komponenten sowie das sichere Bussystem. Für die unterschiedlichen Sicherheitskomponenten gibt es zum Teil eigene Produktnormen mit bewußt unterschiedlichen Anforderungen, die der jeweiligen Zertifizierung zugrundegelegt werden.
Während Sicherheitsschaltgeräte oder elektronische Sicherheitssteuerungen ein eng abgegrenztes System mit definierten Schnittstellen darstellen, gilt dies für ein sicheres Bussystem nicht mehr. Nicht nur, daß so ein Bussystem räumlich weitverteilte Sicherheitskomponenten einer Maschine oder Anlage bedient, vielmehr ist die Art der an das sichere Bussystem angebundenen Sicherheitskomponenten a priori nicht definiert. Diese können von einfachen Not-Aus-Tastern über Schutztürschalter, Zweihand-Bedienung und Ventilen bis hin zu Antrieben, Lichtgittern oder Scannern reichen.
Werden die Komponenten rein über dezentrale sichere E/A-Module an ein sicheres Bussystem angebunden, ist die Situation analog der von Sicherheitschaltgeräten oder elektronischen Sicherheitssteuerungen – mit Ausnahme der räumlichen Verteilung: Das sichere Bussystem inklusive seiner E/A-Module ist gemäß dem beabsichtigten Einsatzgebiet zu prüfen. Für die angeschlossenen Komponenten gilt die jeweilige Produktnorm.
Aber gerade komplexe Sicherheitsgeräte wie Lichtgitter und Scanner bieten bei Direktanbindung erheblich mehr Funktionalität als die rudimentäre E/A-Anbindung. Neben Diagnosedaten lassen sich Funktionen wie Blanking und Muting realisieren oder Schutzfelder sicher herunterladen. An dieser Stelle wird aber das Lichtgitter oder der Scanner Bestandteil des sicheren Bussystems. Gerade für die Klasse der berührungslos wirkenden Schutzeinrichtungen (BWS) gibt es eine strenge Produktnorm. Insbesondere sind die Umweltanforderungen, beispielsweise EMV, weit höher ausgelegt als die übliche Fachgrundnorm für gewöhnliche Komponenten.
Safetybus p wurde von Beginn an mit dem Ziel entwickelt, die Direktanbindung aller denkbaren sicheren Komponenten dem Anwender zur Verfügung zu stellen. Das Einsatzgebiet sollte nicht bereits im Vorfeld eingeschränkt werden. Dem nach Kategorie 4 der EN 954-1 abgenommenen Safetybus p wurde folglich die strenge Produktnorm BWS zugrunde gelegt. Damit lassen sich Applikationen realisieren, die das höchste Maß an Sicherheit fordern wie beispielsweise Pressenstraßen. Außerdem gewährleistet die Norm, daß sich selbst Lichtgitter oder Scanner direkt an den Safetybus p anschließen lassen.
Safetybus p liegt die strenge Produktnorm BWS zugrunde
Gegenwärtig beschäftigen sich vor allem die Arbeitskreise zur sicherheitstechnischen Ertüchtigung der gängigen Standardfeldbusse mit den Anforderungen der BWS-Norm. Insbesondere sind es die EMV-Anforderungen, denen ein Standardfeldbus an sich nicht genügt. Die Alternative: Der jeweilige Bus muß nicht nur vor dem Hintergrund der Fehlersicherheit ertüchtigt werden, sondern auch den hohen EMV-Anforderungen genügen (burst and surge). Sonst bleibt eine Integration all der Sicherheitskomponenten außen vor, für die eine nicht erfüllte Produktnorm existiert.
Letzteres kann kaum im Sinne des Anwenders sein, da ihm dadurch nicht nur Funktionalität, sondern auch Verfügbarkeit genommen wird. Die Umweltanforderungen an berührungslos wirkende Schutzeinrichtungen sind nicht ohne Grund weit strenger als die allgemeine Fachgrundnorm. Hält ein sicheres Bussystem gerade mal letzteren Störeinflüssen stand, sind sporadische Fehler naturgemäß häufiger. Da es sich hier aber um die Sicherheit einer Anlage handelt und nicht um deren betriebsmäßige Steuerung, ist mit Maschinen- oder Anlagenstillstand zu rechnen, deren Ursache dann schwer zu ergründen ist. In diesen Betrachtungen hat der wenig greifbare Einfluß der Topologie des sicheren Netzwerks noch gar keine Beachtung gefunden.
Den Standardfeldbus auch unter Beachtung der strengen Umweltanforderungen zur Sicherheit zu ertüchtigen, ist mit Aufwand verbunden. Dies war eines der Motive, das sichere Bussystem Safetybus p auf den robusten und störunempfindlichen Feldbus CAN aufzusetzen. Ungeachtet des Aufwands kann dieser Weg auch für andere Standardfeldbusse zum Ziel führen, so- lange es sich um reine Sicherheitsbussysteme handelt. Ist das Ziel der Entwicklung dagegen immer noch ein Mischsystem (gemeinsamer Betrieb von Standard- und Sicherheitskomponenten an einem Bussystem), stellt sich die Frage, wie die nicht-sicheren Komponenten vor dem Hintergrund der Umweltanforderungen zu betrachten sind. In keinem der heute gängigen Standardfeldbusse genügen die Komponenten den strengen Anforderungen der BWS-Norm. Einmal mehr zeigt sich, daß neben dem klaren Zuordnen von Verantwortung und neben der Forderung nach kurzen Reaktionszeiten auch die Verfügbarkeit der Anlage eine Trennung von betriebsmäßigem und sicherem Bussystem fordert.
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