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| Mit Safety Integrated Maschinen und Anlagen passgenau dimensionieren | | Wirtschaftliche Sicherheit | Sicherheit in automatisierten Prozessen zu gewährleisten, ist nicht nur eine Frage menschlicher Verpflichtung, sondern auch wirtschaftlicher Vernunft. Nach dieser Maxime von Werner von Siemens bietet Siemens mit Safety Integrated umfassende Lösungen für die Fertigungs- und Prozessindustrie, die mit optimalen Dienstleistungen für alle Lebensphasen einer sicherheitstechnischen Anlage oder Maschine kombinierbar sind.
Bei Maschinen- und Anlagenunfällen geht es in erster Linie darum, Personenschäden zu verhindern. Aber auch Ausfälle an der Technik können gravierende Folgen durch Produktionsstillstand haben. Stellt sich im Ernstfall heraus, dass geltende Richtlinien nicht eingehalten wurden, kann das teure Schadensersatzforderungen nach sich ziehen. Der Gesetzgeber schreibt Maschinenbauern und Errichtern von Anlagen vor, für Sicherheit am Arbeitsplatz zu sorgen. Dabei sind nach der Rahmenrichtlinie Arbeitsschutz der EU die so genannte Maschinenrichtlinie und die entsprechende CE-Kennzeichnung zwingend zu erfüllen. Damit dokumentiert der Hersteller einer Maschine die Einhaltung aller zutreffenden Richtlinien und Vorschriften im freien Warenverkehr. Dies kann auf unterschiedliche Weise geschehen: durch die Abnahme der Maschine bei einer Prüfstelle oder durch den Nachweis, dass die Sicherheitsanforderungen der Maschinenrichtlinie bzw. der harmonisierten Sicherheitsnormen erfüllt wurden.
Funktionale Sicherheit minimiert das Risiko
Die 2005 eingeführte Norm EN 62061 ?Sicherheit von Maschinen - funktionale Sicherheit von elektrischen, elektronischen und programmierbaren Steuerungen von Maschinen" fordert eine exakte Berechnung der Ausfallraten für alle sicherheitsrelevanten elektronischen Komponenten. Die Norm betrachtet die gesamte Sicherheitskette vom Sensor bis zum Aktor. Um den höchsten Sicherheitsintegritäts-Level SIL 3 zu erreichen, muss die gesamte Sicherheitsfunktion den definierten Anforderungen gerecht werden.
Die Ende 2006 revidierte EN ISO 13849-1 (als Nachfolgenorm der EN 954-1) enthält Anforderungen zur Entwicklung, Prüfung und Zertifizierung von sicherheitsbezogenen Teilen von Steuerungen. Sie betrachtet ebenso die gesamten Sicherheitsfunktionen mit allen Komponenten oder Geräten, die an ihrer Ausführung beteiligt sind. Für sicherheitsbezogene Teile von Steuerungen müssen so genannte Performance Level (PL), z.B. auf Basis vorgesehener Architekturen, für die vorgesehene Gebrauchsdauer angegeben werden.
Zur Umsetzung all dieser sicherheitsrelevanten Anforderungen für die Konstruktion und den sicheren Betrieb einer Maschine wird ein Sicherheitsplan nach der EN 62061 (Safety Plan) erstellt. Er begleitet den Konstrukteur einer Steuerungsfunktion in allen Phasen und ist die Voraussetzung für eine Verifikation und Validierung der Sicherheitsanforderungen. Ist diese erfolgreich, ist die Konformität mit den grundlegenden Sicherheitsanforderungen als Basis für eine CE-Kennzeichnung gegeben.
Durchgängige Produkte für alle Sicherheitsaufgaben
Die geforderte Sicherheit von Anlagen und Maschinen kann mit den fehlersicheren Komponenten von Siemens, die alle sicherheitsrelevanten Normen erfüllen, erreicht werden. Ob Erfassen, Befehlen und Melden, Auswerten oder Reagieren - das Safety Integrated-Produktportfolio deckt alle Sicherheitsaufgaben in der Fertigungsindustrie ab. Damit erhalten Maschinenbauer und Betreiber eine auf ihre Bedürfnisse zugeschnittene Sicherheitstechnik, die weder über- noch unterdimensioniert ist und damit das Höchstmaß an Sicherheit bei möglichst geringen Kosten garantiert. Das Erfassen von Signalen übernehmen Sicherheitssensoren wie Lichtvorhänge, Laserscanner, Positionsschalter oder Not-Halt-Befehlsgeräte. Die Auswertung geschieht in der Zellebene durch Sicherheitsschaltgeräte 3TK28 oder bei Kommunikationslösungen mit Profisafe über fehlersichere Simatic-Controller ET 200S F-CPU, S7-300F und S7-400F sowie die fehlersichere Peripherie ET 200. Bei den Antrieben gewährleisten die Frequenzumrichter Simatic ET 200S FC oder ET 200pro FC und Sinamics G120/G120 D zuverlässige Sicherheitsfunktionen.
Mit den Sicherheitsfunktionen des Motion Control-Antriebssystems Sinamics S120 steht integrierte Sicherheitstechnik auch für hoch performante und hoch dynamische Anwendungen zur Verfügung. Für Werkzeugmaschinenanwendungen gibt es die CNC Sinumerik 840D mit Sinumerik Safety Integrated.
Produktneuheiten zum sicheren Erfassen ...,
Siemens hat eine Reihe von neuen Produkten mit integrierter Sicherheit im Programm, die noch mehr Möglichkeiten für die sichere Automatisierung bieten. Eine absolute Weltneuheit ist das DP/AS-i F-Link. Es bildet den Netzübergang zwischen Profibus (DP-Slave) und AS-Interface und stellt erstmalig eine optimale Verbindung zwischen ASIsafe und Profisafe her. Das neue ASIsafe Kompaktmodul K45F 4F-DI besitzt doppelt so viele Eingänge im selben Gehäuse wie die Vorgängerversion. Dadurch können zwei Geräte für Kat. 4/SIL 3 angeschlossen werden, was Kosten senkt und Platz in der Anlage spart. Mit den neuen Standard-Positionsschaltern der Sirius-Reihe 3SE5 können Geräte einfach und schnell verdrahtet werden. Außerdem lassen sich einzelne Module zu einem Komplettgerät zusammensetzen und der Antriebskopf problemlos austauschen. Die neue Generation der Positionsschalter 3SE5 gibt es in allen Varianten auch mit integrierter ASIsafe-Elektronik. Dadurch ist ein platzsparender Einbau der Geräte in die Anlage möglich.
Für eine fehlersichere Kommunikation gibt es die Lichtvorhänge 3SF7844 mit integrierter Profisafe-Anschlusseinheit. Der Profisafe-Anschluss erlaubt die vollständige Diagnose über Profibus und die selbständige Parametrierung verkürzt die Stillstandszeiten nach einem Gerätetausch.
... zuverlässigen Auswerten ...
Mit der CPU 319F-3 aus der Simatic S7-300-Reihe sowie dem Ein- und Ausgangsmodul EM 4 F-DI/3 F-DO des Peripheriesystems ET 200S sind zwei neue fehlersichere Ge-räte für die Fertigungsautomatisierung im Programm. Die neue CPU ist ausgelegt für höchst performante Anwendungen mit sicherheitsrelevanten Funktionen, z.B. im Pressen- und Anlagenbau. Das Gerät verfügt über integrierte Profibus- und Profinet-Schnittstellen und kann als Proxy zwischen den Bussystemen die Standard- und fehlersichere Kommunikation via Profisafe übernehmen. Das digitale, fehlersichere ET 200S Ein- und Ausgangsmodul ist auf die Anforderungen von SIL 2/Kat. 3 zugeschnitten und entspricht den Anforderungen für Standardanwendungen bei Produktions- und Werkzeugmaschinen. Der neue Umrichter ET 200pro FC bietet die Möglichkeit, den Umrichter mit der frei skalierbaren SPS-Funktionalität der ET 200pro-Station zu kombinieren und direkt in IP65 zu installieren. Er wurde nahtlos in das System ET 200pro integriert und erlaubt damit z.B. schnellen Baugruppentausch und durchgängige Diagnose. Außerdem hat Siemens nun auch ein kabelloses Bediengerät mit Sicherheitsfunktionen: Das Simatic Mobile Panel 277F IWLAN verfügt über zwei Zustimmtaster und einen Not-Halt-Taster. Der Einsatz mit Sicherheitsfunktion ist nach SIL 3 geprüft und zertifiziert.
... und schnellen Reagieren
Auch das Antriebssystem Sinamics S120 erhält mit der neuen Version 2.5 zusätzliche Sicherheitsfunktionen. Diese unterstützen die einfache und normenkonforme Umsetzung innovativer Sicherheitskonzepte. Die erweiterten Safety-Funktionen Safe Stop 2, Safe Operating Stop, Safety-Limited Speed und Safe Speed Monitor ergänzen die bisherigen integrierten Basisfunktionen in Sachen Sicherheit. Sie ermöglichen eine zuverlässige Überwachung des Antriebs im Betrieb oder beim Auftreten vorübergehender Ausnahmesituationen wie Rüst- oder Wartungsarbeiten.
Sinamics G120D erweitert die Frequenzumrichterreihe um eine dezentrale Variante in Schutzart IP65. Der Umrichter eignet sich besonders gut für eine große Zahl von Fördertechnik-Anwendungen, wie z.B. in der Automobilindustrie. Die integrierten Sicherheitsfunktionen sind geberlos und wirken zum Schutz von Mensch und Maschine bei gleichzeitiger Einsparung von Platz, Verdrahtung und Zusatzkomponenten. Alle Safety Integrated-Produkte basieren auf Standardkomponenten und sind problemlos in die Standardautomatisierung zu integrieren. Das macht sie zu einer wirtschaftlichen Lösung für Maschinenhersteller und Anlagenbetreiber. Erstere können dadurch schnell auf Kundenanforderungen reagieren, die anderen ihre Maschinen auf den neuesten Stand der Sicherheitstechnik bringen.
Sichere Kommunikation über Standardkomponenten
Das auf Profibus und Profinet aufsetzende Sicherheitsprofil Profisafe zählt zu den offenen Lösungen bei der sicherheitsgerichteten Kommunikation über Standardfeldbusse. Zahlreiche Hersteller von Sicherheitskomponenten und Endanwender haben an der Erstellung dieses Standards mitgewirkt. Profisafe war der erste Kommunikationsstandard nach IEC 61508, der Standard- und sicherheitsgerichtete Kommunikation auf ein und derselben Busleitung zuließ.
Hauptvorteil von Profisafe ist die einfache Nachrüstbarkeit, denn vorhandene Lösungen lassen sich ergänzen, ohne dass die Verkabelung verändert werden muss. Für die sicherheitsgerichtete Kommunikation nutzt Profisafe die Profibus- und Profinet-Dienste. Möglichen Fehlern während der Übertragung begegnet Profisafe mit einer fortlaufenden Nummerierung der Daten, durch Zeit- und Authentizitätsüberwachungen und mittels optimierter CRC-(Cyclic Redundancy Check-)Sicherung. Profibus und Profinet decken mit Profisafe höchste Anforderungen bis Kategorie 4 nach EN 954-1 und SIL 3 nach IEC 61508 ab und sind damit ideal für den Einsatz in der Fertigungs- wie auch in der Prozessindustrie.
ASIsafe ist die sicherheitsgerichtete Ausführung des Aktor-Sensor-Kommunikationssystems AS-Interface. Mit seiner Hilfe lassen sich fehlersichere Komponenten wie Geräte für Not-Halt, Sicherheitspositionsschalter, Lichtgitter und -vorhänge sowie Laserscanner in AS-Interface anbinden. Wie bei Standardkomponenten erfolgt diese Einbindung über das gelbe AS-Interface-Kabel. Sichere Teilnehmer werden dabei mit den Standard-E/A-Baugruppen in ein und demselben Netzwerk gemischt installiert und betrieben. Die Infrastruktur des Netzwerks mit AS-Interface-Master, Netzteil und Profilkabel bleibt davon unberührt.
Für jeden Anwender die passende Dienstleistung
Safety Integrated umfasst nicht nur Produkte und Systeme rund um die Sicherheitstechnik, sondern auch ein umfangreiches Programm an Dienstleistungen, Service und Support. Über den ganzen Life Cycle der Maschine unterstützt Siemens den Kunden mit gezielten Maßnahmen. Ist die Maschine in Betrieb, kann sich der Kunde auf raschen Service verlassen. Durch weltweite Präsenz vor Ort sind die Teams gleich zur Stelle und die schnelle Ersatzteillieferung vermeidet unnötige Kapitalbindung. Zudem steht dem Anwender ein umfassendes Schulungsangebot zu Safety Integrated im internationalen Lernportal Sitrain zur Verfügung. So lassen sich aktuelle Sicherheitsmaßnahmen optimal erfüllen.
Anwenderstatement zu Sinamics G120
"Als Systemintegrator müssen wir stets auf dem technologisch neuesten Stand sein. Deshalb haben wir uns bei einer Anwendung für einen Hersteller von Rotorwellen für Bohrlöcher in Singapur für einen Antrieb von Siemens entschieden.
In der Anlage stand ein Systemwechsel auf Robotertechnik an. Dabei sollte eine große Spindel bewegt, der Motor aus konstruktiven Gründen aber beibehalten werden. Es wurde eine 6 m lange Wellenspritzbank verarbeitet. Die Funktionen, die man nur mit dem Roboter lösen kann, werden in dieser Technik über die Antriebslösung gemeistert. Angesteuert wird die Umrichter-Motor-Kombination über ein analoges Signal vom Roboter.
Durch die in seiner Klasse einzigartigen Sicherheitsfunktionen war für uns der Sinamics G120 der Frequenzumrichter der Wahl. Entscheidend war dabei die Verfügbarkeit der Sicherheitsfunktion Sicherer Stopp 1. Das heißt, der Motor stoppt zuverlässig, wenn der Not-Halt gedrückt wird oder wenn der Roboter gerade nicht läuft. Positiv war für uns auch die Möglichkeit, gezielt die passenden Module zusammenstellen zu können."
Dienstleistungen im Überblick
Sitrain
Sitrain ist das praxisnahe Trainingscenter zur Lösung aller Automatisierungsaufgaben. Im Rahmen der Sitrain-Kurse erfahren die Teilnehmer alles über den Aufbau von Sicherheitslösungen.
Solution Partner Automation
Für die wachsenden Anforderungen im Bereich der Sicherheitstechnik setzt Siemens auf qualifizierte Partnerunternehmen. Die "Siemens Solution Partner Automation" bieten Beratung und Unterstützung für alle relevanten Sicherheitsaspekte von Automatisierungsprojekten.
Service und Logistik
Siemens bietet neben Fachpersonal für alle Anwendungsfälle auch internationalen Service und ein Komplettangebot an Logistikleistungen.
Advance 3 / 2007 | |
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