Effiziente Safety-Konzepte

Steuerungs-Vernetzung und Sensor-Kaskadierung: Mit dem aktuellen Ausbau der modularen Sicherheits-Steuerung Flexi Soft legt SICK einen besonderen Schwerpunkt auf technisch wie auch wirtschaftlich effiziente Safetylösungen. Das neue Steuerungsmerkmal Flexi Line revolutioniert die sicherheitsgerichtete Umsetzung von modularen Maschinenkonzepten. Mit Flexi Loop wird die Forderung nach einer kostensparenden Kaskadierung sicherer Schalter und Sensoren innerhalb eines Maschinenmoduls sowie umfangreicher Diagnosemöglichkeiten erfüllt – unter Beibehaltung des Performance Level PL e.

Flexi Loop erlaubt die effiziente Kaskadierung von sicheren Schaltern und Sensoren innerhalb eines Maschinenmoduls.

Flexi Loop erlaubt die effiziente Kaskadierung von sicheren Schaltern und Sensoren innerhalb eines Maschinenmoduls.

Die leistungsfähige, modulare und inbetriebnahmefreundliche Sicherheitssteuerung Flexi Soft von SICK gehört seit der Vorstellung im Jahr 2008 zu den meist verkauften Sicherheits-Steuerungen im Markt. Vielfältige Konfigurationsoptionen erlauben den individuell skalierbaren Aufbau sicherheitsgerichteter Steuerungssysteme und bieten Anwendern eine intelligente Modularität, mit der sich Flexi Soft an die Anforderungen vielfältiger Sicherheitsapplikationen effizient anpassen lässt.

Flexibel kombinierbare Funktionsmodule, kompakte Baugröße, softwareunterstützte Logikfunktionen und Gateways für alle gängigen Feldbusanbindungen erfüllt Flexi Soft bereits heute. Dazu kommen seitens des Marktes zwei weitere Trends: Modulare Maschinenelemente, jede mit einer eigenen Sicherheits-Steuerung versehen, sollen auf einfache Weise sicher vernetzt werden. So sollen z. B. die sicheren Steuerungen getrennt gefertigter Maschinenmodule am Aufstellungsort mit geringstem Aufwand zusammenzuführen sein. Der zweite Trend thematisiert die Integration sicherer Schalter und Sensoren in ein Maschinenmodul, bei der Kosten für Schalteingänge und Verkabelung gespart werden sollen. Gleichzeitig gilt es, den Wunsch nach intelligenten Diagnosemöglichkeiten auch bei kaskadierten Schaltern und Sensoren zu erfüllen – alles unter Beibehaltung des höchsten Sicherheitsniveaus, sprich Performance Level PL e.

Für die unbegrenzte Vernetzung von Maschinenmodulen untereinander wie auch zur Kaskadierung von sicheren Schaltern und Sensoren innerhalb eines Maschinenmoduls bietet die Sicherheits-Steuerung Flexi Soft intelligente Lösungskonzepte: Flexi Line und Flexi Loop.

Nahezu unbegrenzte Vernetzung

Komplexe Automatisierungskonzepte sind meist modular konstruiert. Verteilte Maschinen oder Maschinenteile sind bei der Inbetriebnahme miteinander zu kombinieren. Sicherheitsfunktionen eines Maschinenelements müssen, wenn relevant, auch für andere Maschinenelemente zur Verfügung stehen, damit z. B. bei einem Not-Halt in einem Modul die anderen Maschinenmodule gleichzeitig abgeschaltet werden. Zudem sind die sicherheitsgerichteten Signale innerhalb des Maschinenverbunds bidirektional weiterzuleiten, zu verarbeiten und auszuwerten.

Mit dem Interface Flexi Line eröffnet Sick eine einfache und effiziente Möglichkeit, modulare Maschinenelemente zu verbinden. Dazu müssen die Hauptmodule der einzelnen Flexi-Soft-Stationen lediglich über das Flexi-Line-Interface miteinander verbunden werden. Über die Schnittstelle können bis zu 32 Flexi-Soft-Stationen sicher vernetzt und Sicherheitsfunktionen über mehrere Maschinen verkettet werden. Anlagenbetreiber definieren sich einmalig ihr benötigtes Prozessabbild, um die Sicherheitsapplikation für die gesamte Anlage zu lösen. Die Anlagenmodule entnehmen aus dem Abbild die Daten, die Sie benötigen, um entsprechend zu reagieren bzw. geben nur relevante Daten an das Abbild weiter. Daraus resultierend können je nach den Fortschritten in der Fertigung oder bei der Inbetriebnahme einzelne Anlagenmodule in Betrieb genommen oder auch einzelne Maschinenelemente nachträglich in den Gesamtverbund integriert werden, und das ohne Adressierung, mit einer einfachen Teach-Funktion. Bei der Vernetzung sind Leitungslängen bis zu 1.000 m zwischen den einzelnen Steuerungssystemen realisierbar.

Das gesamte Abbild der Kommunikationsprozesse, z. B. zur nächsten Station, zur vorhergehenden Station oder gleichzeitig zu beiden, sowie der Datenaustausch der Steuerungen kann durch den Kunden einmalig in der Software Flexi Soft Designer definiert werden. Dadurch müssen z. B. nicht alle Signale in jeder Station verarbeitet und ausgewertet werden. Für Wartungszwecke lassen sich Anlagenteile zudem sicherheits- und steuerungstechnisch aus dem Maschinenverbund herauslösen. Dadurch können Module in verketteten Anlagen kostengünstig und effizient gewartet werden.

Kaskadierung bis PL e

Mit Flexi Loop werden Reihenschaltungen sicherer. Bei konventioneller Verdrahtung werden durch die Reihenschaltung Folgefehler „maskiert“. Dies verhindert Flexi Loop durch Überwachung jedes einzelnen Sensors. Während aus sicherheitstechnischer Sicht der Performance Level bei konventioneller Verdrahtung mit mehreren Sensoren auf d oder c sinkt, erfüllt die Schalter- und Sensorkaskadierung mit Flexi Loop beim Einsatz geeigneter Geräte stets Performance Level e nach ISO 13849-1 ohne zusätzliche Diagnosekontakte. Auch die Reaktionszeit des Gesamtsystems verkürzt sich, weil im Gegensatz zur diskreten Verdrahtung die Reaktionszeit von Flexi Loop deutlich kürzer ist als die Addition der Ansprechzeiten der einzelnen Sensoren.

Mit dem dezentralen Integrationskonzept Flexi Loop können bis zu acht Sensorkaskaden mit jeweils bis zu 32 zweikanaligen Sicherheitsschaltern und Sicherheitssensoren kosteneffizient angebunden werden. Kaskadierung per Flexi Loop spart die bisher hohen Verdrahtungskosten nahezu vollständig ein, da der gesamte „Loop“ nur noch einen sicheren Schalteingang benötigt und ungeschirmte 5-Adern-Standardkabel mit Standard-M12-Anschlusstechnik verwendet werden.

Anbindungs- und Diagnosefunktion

Zur Reihenschaltung und Anbindung an verschiedene Erweiterungsmodule der Sicherheits-Steuerung Flexi Soft stehen Anschlussknoten sowohl für elektromechanische Sicherheitsschalter als auch für Sicherheitssensoren mit OSSD-Ausgangsschaltelementen zur Verfügung. Die Versorgungs- und Kommunikationsstrecke zwischen den einzelnen Knoten kann bis zu 30 m betragen, so dass ein „Loop“ im Vollausbau insgesamt bis zu 960 m lang sein kann. Die gesamte Schleife kann in Segmente eingeteilt werden. Im Betrieb liefern die Flexi-Loop-Knoten wichtige Diagnoseinformationen. Im Falle eines Fehlers kann in der Steuerung oder einem HMI-Bedienpanel eindeutig identifiziert werden, welcher Schalter oder Sensor eine Störung meldet und welche Fehlerart zugrunde liegt. Instandsetzungsarbeiten können schnell und gezielt durchgeführt werden. Das minimiert Dauer und Kosten eines Maschinenstillstandes.

Integrationsfreundlich, flexibel und offen

Im Markt werden aktuell verschiedene Möglichkeiten für die sicherheitsgerichtete Kaskadierung angeboten. Einige davon erfordern spezielle Anschlusskabel, ein Gateway-Modul und eine aufwändige Adressierung der Sensoren. Bei anderen können nur zweikanalige OSSD-Sensoren eingesetzt werden – und die Diagnosefunktionalität benötigt eine diskrete Verdrahtung. Wieder andere Konzepte sind auf einen bestimmten Hersteller ausgerichtet. All diese Nachteile vermeidet SICK bei Flexi Loop: Die Integration ist ohne Gateway über ein ungeschirmtes Standardkabel möglich, das auch die kompletten Diagnoseinformationen überträgt. Elektromechanische und magnetische Sicherheitsschalter, Sicherheitssensoren mit OSSD können ebenso wie Taster, Lampen und Zuhaltungen eingesetzt und dabei gleichzeitig mit Energie versorgt werden. Flexi Loop kann also sowohl sichere Sensoren (Eingänge) als auch Standard Sensoren (Eingänge) und Standard-Aktoren (Ausgänge) auswerten. Schließlich ist Flexi Loop offen für die sicherheitsgerichteten Schalter und Sensoren sämtlicher Hersteller. So bleibt die Beschaffungsunabhängigkeit des Maschinenbauers wie auch des Endkunden erhalten. Per Plug & Play geht es mit Schaltern von SICK: Diese sind von vornherein mit M12- Steckern und passender PIN-Belegung für Flexi Loop vorbereitet.

Diagnose-Knoten und Anbindung an Flexi Classic

Flexi Line zur unbegrenzten Vernetzung modularer Maschinenelemente und Flexi Loop zur kostensparenden Kaskadierung von Sicherheitsschaltern und -Sensoren eröffnen neue, flexible und wirtschaftlich effiziente Möglichkeiten in der sicheren Steuerungstechnik. Die weiteren Entwicklungsschritte sind bereits vorgezeichnet. Für Flexi Loop wird es intelligentes Diagnosezubehör geben, das die Verdrahtung und Anschlussprüfung bei der Inbetriebnahme wesentlich vereinfacht und im Betrieb vor Ort den Betriebszustand wie auch Fehlermeldungen visualisiert. Darüber hinaus werden die Vorteile der neuen Technologie nicht auf Flexi Soft beschränkt bleiben: Ein Masterknoten ermöglicht die Nutzung von Flexi Loop auch mit der softwarelosen Sicherheits-Steuerung Flexi Classic.

Weitere Informationen zu Flexi Line und Flexi Loop gibt es auf der SMART Automation in Linz am SICK Messestand in Halle DC, Stand 433.

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