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2. VDMA-Technik-Benchmark Sicherheitssteuerungen

Lösung LEUZEMichael Mayr, Leuze lumiflex GmbH + Co. KG, Fürstenfeldbruck

Lösung mit Sicherheits-Bussystem AS-i Safety at Work (AS-i SaW)

AS-Interface hat sich bei der Vernetzung in der Sensor-/Aktorebene als de facto Standardetabliert. Im Vergleich zur herkömmlichen Punkt zu Punkt Verdrahtung zeichnet sich dasSystem durch seine geringen Montage, Verdrahtungs- und Anschlusskosten aus. GeeigneteGateways schaffen Verbindungen zu übergeordneten Feldbussystemen. Seit dem durch einFirmenkonsortium in 2001 entwickelten Sicherheitskonzept AS-i Safety at Work, entscheidensich immer mehr Anwender für dieses kostengünstigste Sicherheits-Bussystem am Markt.

System-VorteileAS-i Safety at Work hat sich im Markt durchgesetzt aufgrund des breiten Angebots vonsicherheitsrelevanten AS-Interface Komponenten, der Einsatzmöglichkeit bis Sicherheits-Kategorie 4 nach EN954-1 sowie des Mischbetriebs von Standard- und Sicherheitstechniküber ein BUS-Kabel, was die Installationszeiten bzw. –kosten in erheblichem Maße reduziert.Die einfache Nachrüstbarkeit bei schon installierten AS-Interface Systemen (vorh. StandardAS-Interface + Sicherheitsmonitor + Sicherheitssensor = AS-i Safety at Work) ist ein weitererPluspunkt. Zur Diagnoseauswertung über die Maschinen-SPS werden alle sicherheits-relevanten Zustandsdaten zur Verfügung gestellt. Im Wartungsfall können die Sicherheits-komponenten schnell OHNE PC ausgetauscht werden, um kurze Maschinen-Stillstands-zeiten zur erreichen.

BedingungenDie System-Grenzen liegen in der Bus-Maximallänge von 100 m typisch. Aufgrund desspezifizierten AS-Interface Protokolls können max. 4Ein-/4Ausgangs-Signale pro Bus-Adresse im Standard und max. 2 sichere Signale pro Bus-Adresse bei AS-i SaW bearbeitetwerden. Für Sicherheitsabstands-Berechnungen muß eine System-Reaktionszeit von 40msberücksichtigt werden.

LösungDie Lösung sieht eine sinnvolle Nachrüstung des schon verwendeten AS-Interface Bussesmit dem Sicherheitskreis durch AS-i SaW vor. Zum Einsatz kommen ausschließlichSicherheitssensoren mit integrierter AS-i Schnittstelle: Zustimmtaster für den Einrichtbetrieb,NOT-AUS-Taster für Maschinenkarussell und Bedienpanels, Sicherheitsschalter für Tür- undHebeschutz sowie Magnet- und Positionsschalter für die Etikettieraggregat-Andocksignalisierung. Die Ansteuerung bzw. Abschaltung des Maschinenschutz- und NOT-AUS-Sicherheitskreises übernimmt der AS-i Sicherheitsmonitor. Dieser überwachtpermanent die am Bus übertragenen Datenfolgen der Sicherheitssensorik mit den ihmeingelernten Datenfolgen während des Betriebs. Der logische Aufbau der Sicherheitskreisebzw. deren logische Verknüpfung der den Abschaltkreisen zugewiesenen Sicherheits-sensoren wird durch die asimon-Konfigurationssoftware des Sicherheitsmonitors realisiert.

Michael Mayr, Dipl.-Ing. (FH) Nachrichtentechnik, ist als Gruppenleiter Produktmanagementder Leuze lumiflex GmbH + Co. KG verantwortlich für Sicherheitssensorik und dasSicherheits-Bussystem AS-i Safety at Work. michael.mayr@leuze.de

2. VDMA-TECHNIK-BENCHMARK, LÖSUNG LEUZE

Notizen............................................................................................................................................................................................

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Leuze lumiflex / Michael Mayr VDMA_ws-Sicherheitslösung_KRONES-EtimaII_310306Leuze_Mm.ppt 1

Historie

Diagnose

Produkte Leuzelumiflex

Wartung

Komponenten

Lösung Etima

Sicherheitskreise

Kosten-betrachtung

System

We network the world

www.as-interface.net

Engineering ToolasimonKonfigurations-aufbau

Verfügbarkeit

Ausblick

2. VDMA -Technik-BenchmarkEine flexible Sicherheitslösung für eine

KRONES Verpackungsmaschine

Lösung: LEUZE

Michael MayrProduktmanagerSicherheitstechnikLeuze lumiflexGmbH + Co.KG

AS-Interface safety at Work - Vernetzung von Aktoren und SensorenDie Lösung von Leuze lumiflex sieht eine Integration des bisher separat installiertenSicherheitskreises in den schon verwendeten Aktor-Sensor-Bus (AS-i) an der Beispiel-MaschineEtima II von Krones vor. Durch die einfache Einbindung von AS-i fähigen Sicherheitssensorenund dem AS-i Sicherheitsmonitor als eigentlichen Überwachungsbaustein wird eine schnelleRealisierung garantiert, und mit Blick auf die niedrigen AS-i Komponenten-kosten sowie denInstallationsvorteilen eines 1-Kabel-Systems, ein vor allem wirtschaftliches Ergebnis erzielt. DasSystem kann für Applikationen bis zu einer Sicherheits-Kategorie 4 nach EN954-1 eingesetztwerden. Ein AS-i/PROFIBUS DP Gateway schafft die Verbindung zur Maschinen-SPS.

Historie

Diagnose

Wartung

Komponenten

Lösung Etima

Sicherheitskreise

Kosten-betrachtung

System

Verfügbarkeit

Ausblick

System - Aufbau

Host/SPS/DP-Master + Engineering ToolAS-i Netzteil AS-i Sicherheitsmonitor NOT-AUS

AS-i/PROFIBUS

DP linkAS-i Master

asimon

Standard-AS-i

Sensorik-Aktorik

Sicherer Eingangs-Slave

Sicherheits-Schalter

Zustimm-Schalter

Sicherheits-Lichtgitter

System

Entscheidender System-Baustein ist der sogenannte AS-i Sicherheitsmonitor, der für dieÜberwachung aller am Netz eingebauten Sicherheitssensoren zuständig ist. Über seine asimon-Konfigurations- und Diagnosesoftware wird dem Sicherheitsmonitor der je nach Applikationnotwendige Sicherheitskreis oder mehrere Sicherheitskreise konfiguriert. Für die Abfrage desBusses ist weiterhin der AS-i Master wie im Standard-System zuständig, der zyklisch im 5ms-Takt alle Standard- und sicheren Busteilnehmer im Master-Slave-Polling abarbeitet. Der AS-iMaster in entsprechender Gateway-Ausführung zu übergeordneten Feldbussen stellt dabeientsprechende Diagnosedaten von allen Teilnehmern sowie dem Sicherheitsmonitor der SPS zurWeiterverarbeitung zur Verfügung.

Historie

Diagnose

Wartung

Komponenten

Lösung Etima

Sicherheitskreise

Kosten-betrachtung

System

Verfügbarkeit

Ausblick

System - DatenverkehrAS-i Sicherheitsmonitor Sicherer SlaveAS-i Master

Master-Abfrage

Slave-Antwort

Sicherheitsmonitor:„Hört mit und greift ein.“

System

Im Unterschied zu den Standard AS-i Komponenten mit Abfrage der 4 Bit Eingangs-/Ausgangsdaten bedient man sich bei den sicherheitsgerichteten Busteilnehmern der Abfrage einer8x4 Bit Codefolge, die jedem Sicherheits-Slave fest zugewiesen bzw. programmiert ist. Für jedesSicherheits-Signal (z.B. einem zwangsöffnenden Kontakt eines Schalters) steht eine Halbfolgeder 4 Bit Sequenz zur Verfügung. Zur System-Inbetriebnahme werden dann dem AS-iSicherheitsmonitor als „hörenden“ Teilnehmer die Codefolgen aller am Netz vorhandenenSicherheits-Slaves eingelernt, per Teach-In-Befehl. Im Betrieb vergleicht der Sicherheitsmonitorzyklisch mit der AS-i Master-Abfrage die vom sicheren Slave übertragenen 4 Bit Datensequenzenin der Slave-Antwort mit den im eingelernten Daten-sequenzen der Codefolge, also einpermanenter IST-SOLL-Vergleich. Falls ein Sensor jetzt aktiviert wird oder fehlerhaft Datenübertragen werden, steuert der Sicherheitsmonitor seine 2kanalig aufgebauten Relaisausgänge anund bringt damit die Maschine in einen sicheren Zustand.Wie bei der Beispiel-Maschine würde bei Aufbau des Sicherheitskreises für eineSicherheitskategorie 3 nach EN954-1 somit pro Sícherheitssensor ein AS-i Slave benötigt werden,um einen geforderten 2-kanaligen System-Aufbau (pro Halbfolge ein Sicherheits-signal =Kontakt) zu gewährleisten.Für die Berechnung eines Sicherheitsabstandes zur gefährlichen Bewegung der abzusicherndenMaschine muß neben der Sensor-Reaktionszeit und der Maschinen-Nachlaufzeit mit einerzusätzlichen Bussystem-Reaktionszeit von bis zu 40ms kalkuliert werden.

Historie

Diagnose

Wartung

Komponenten

Lösung Etima

Sicherheitskreise

Kosten-betrachtung

System

Verfügbarkeit

Ausblick

System - Merkmale (Safety at Work)Sicherheitskategorie 4 nach EN 954-1, SIL 3 nach IEC 61508

Reaktionszeit: 40 ms (max.)

System-Maximalausbau mit 31 sicheren AS-i Slaves (Sensoren)

Buslänge 100 m, mit Repeatern bis zu 300 m

Mehrere Sicherheitsmonitore an einem AS-i Netzeinbindbar (bei Vollausbau 4 zusätzl. Monitore)

Gruppenbildung sicherer Signale innerhalb eines Netzes

Sicherheitsmonitor als Version mit 1 oder 2 konfigurierbarenFreigabekreisen

konfigurierbare Überwachungsbausteine

Logikverknüpfungen (ODER, UND, Flip-Flop, Verzögerungen......)

Start- und STOP-Bausteine

STOP1 Abschaltung

Wartung: Fehlerentriegelung, DiagnoseHalt

Kommunikation über Standard-Master und Standard-Protokoll

System

einfache Nachrüstbarkeit von besteh. AS-Interface Anlagen

Das Konzept der sicheren Datenübetragung über AS-Interface wurde vom TÜV-NORD sowie derBGIA zugelassen, der Sicherheitsmonitor selbst vom TÜV-Rheinland auf Basis der internat.gültigen Norm IEC 61508, SIL3. Damit können Sicherheits-Applikationen bis zu einerSicherheitskategorie 4 nach EN 954-1 (Verweis: ISO 13849 als Nachfolger) realisiert werden.Der System-Maximalausbau beschränkt sich wie im Standardsystem auf max. 31 einfügbare AS-iSlaves (Summe aus Standard- und sichere Slaves), die Buslänge auf 100 m. Hier kann allerdingsmit Repeatern und AS-i Tunern das System enorm verlängert werden (bis zu 500m). DieDatenkommunikation erfolgt über den Standard AS-i Master sowie dem Standard-AS-iBusprotokoll.Den Sicherheitsmonitor gibt es als Versionen mit einem Relais-Ausgangskreis und mit zweiRelais-Ausgangskreisen (sog. Sicherheits-Freigabekreisen). Zur Realisierung mehrererSicherheitskreise oder Ansteuerung mehrerer Abschaltpfade in einem AS-i Netz können auchmehrere Sicherheitsmonitore eingesetzt werden, bei System-Vollausbau bis zu 4. ZurKonfiguration des Sicherheitskreises über die asimon Konfigurationssoftware stehen demSicherheitsmonitor eine Reihe von notwendigen Funktionsbausteinen zur Sensor-Überwachung,für Logikverknüpfungen, für Start und für Stop-Informationen zur Verfügung.

Historie

Diagnose

Wartung

Komponenten

Lösung Etima

Sicherheitskreise

Kosten-betrachtung

System

Verfügbarkeit

Ausblick

Die Applikation die LösungEtikettiermaschine Etima II

Flaschen-Auslauf

AndockbareEtikettieraggregate max.6 Andockstationen

Flaschen-Einlauf

Schwenkbarer Toach-Screen

Maschinen-Karrusell

Lösung Etima

Die Beispiel-Etikettiermaschine Etima II von Krones, siehe Beschreibung KRONES

Historie

Diagnose

Wartung

Komponenten

Lösung Etima

Sicherheitskreise

Kosten-betrachtung

System

Verfügbarkeit

Ausblick

AS-i Master-Baustein, AS-i / ProfibusDP Gateway, Doppelmaster zum Anschluss von 2 AS-iKreisen, IP20

Vorschläge Fab.: Bihl+Wiedemann

Sicherheits-Controller

•AS-i Sicherheitsmonitor ASM1E mit 2 Relaisausgängen, jeweils 2kanalig ausgeführt, IP20

Fab.: Leuze lumiflex

(Sicherheitselay MSI zur Kontaktvervielfältigung, 2kanalig zwangsgeführt)

Sicherheits-Sensorik (integrierte AS-i Schnittstelle, verfügbar von mehreren Anbietern,zugelassen für Einsatz bis Sicherheits-Kategorie 4 nach EN954-1)

•Türverriegelungen, mit getrenntem Betätiger, 2 zwangsgeführte Öffnerkontakte

Vorschläge Fab.: Euchner, Schmersal

•NOT-AUS-Taster, 2-kanalig, 2 Öffnerkontakte

Vorschläge Fab.: Pepperl+Fuchs, ifm-electronic (IP67),Maschinenkarussell

Schlegel (IP20), zum Einbau in Quittierboxmit Zustimmschalter für Einrichtbetrieb undEinbau in schwenkbaren Touch-Screen(Krones)

•Positionsschalter, mit Rollendruckbolzen, 2 zwangsgeführte Öffnerkontakte

Vorschläge Fab.: Schmersal

•Zustimmschalter (3-Punkt), Vorschlag Fab. Euchner

•Schlüsselschalter (Betriebsarten-Wahlschalter für Umschaltung Produktions- auf Tippbetrieb)Vorschlag Fab.: Schlegel

•Berührungslos-Wirkender Schalter, magnetisch, nicht codiert, Vorschlag Fab. Schmersal

•sicherer AS-i Eingangs-Slave (IP20), Vorschlag Fab.: P+F, ifm-electronic

Eingesetzte Sicherheits-Komponenten

Komponenten

Für den Einsatz an der Beispiel-Maschine werden ausschließlich Sicherheits-Sensoren eingesetzt,die mit einer integrierten AS-i Schnittstelle ausgeführt sind. Aufgrund der großen Anzahl anHerstellern von AS-i Komponenten sind auch die notwendigen Sensoren inzwischen vonmehreren Herstellern am Markt weltweit verfügbar. Zur Weiterreichung der sicheren Signale vonden Etikettieraggregaten zum Maschinenkarussell werden sichere AS-i Eingangsslaves IP20eingesetzt.

Historie

Diagnose

Wartung

Komponenten

Lösung Etima

Sicherheitskreise

Kosten-betrachtung

System

Verfügbarkeit

Ausblick

Sicherheits-Komponenten - Aufbau Etima

Schutztüren:Vortisch/Einlauf/Auslauf/HebetürenKarussell

NOT-AUS-Einbau-Taster:Touch-Screen, Zustimm-Quittierbox

NOT-AUS-Taster:Maschinen-Karussell

Positionsschalter:Bestimmung Touchscreen-Position

Magnetschalter (BWS):Aggregat-Andock-Signal

Zustimmschalter:-Einlauf-Auslauf-Bereich-Touch-Screen

Schlüsselschalter:Produktions- auf Tippbetrieb(Einrichtbetrieb bei langsamerGeschwindigkeit)

sicherer Eingangsslave:Sichere Signale vom E-Aggregat1-6

Schaltschrank

Komponenten

Historie

Diagnose

Wartung

Komponenten

Lösung Etima

Sicherheitskreise

Kosten-betrachtung

System

Verfügbarkeit

Ausblick

AS-i Sicherheitskreise1. NOT-AUS2. Maschinen-Schutz

Sicherheitskreise E-Agg 1-6konventionelle Ausführung

Steckerverbindung an M-Karussell

austauschbar für Einsatz anandere Maschinen

Sicherheit von E-Agg übersicheren AS-i Slave anMaschinenschutz

Aufbau der Sicherheitskreise Etima

über 2 AS-i Linien werden alleSicherheits-Sensoren angebunden

Schaltschrank

Sicherheitskreise

Für den Aufbau des Sicherheitskreises der Beispielmaschine werden aufgrund der hohen Anzahlvon AS-i Slaves (Standard + Sicherheit) 2 AS-i Stränge (AS-i Netz) verwendet. Zur Abfrage deram Netz vorhandenen AS-i Slaves dient dazu ein sogenannter Doppel-AS-i-Master, der 2 AS-iNetze bedienen kann. Ein AS-i Strang dient zur Abfrage der NOT-AUS-Signale, der zweiteStrang zur Abfrage der Maschinen-Schutzkomponenten.Anbindung Sicherheit Etikettier-Aggregate (E-Agg):Die potentialfreien Sicherheitskontakte (Ergebnisse NOT-AUS und Maschinenschutz) zum E-Agg werden über die Sicherheitsmonitor-Relaisausgänge (Kontaktvervielfältigung) zurVerfügung gestellt. Die Sicherheitskontakte vom E-Agg (Ergebnis Sicherheit E-Agg) werdenüber sichere AS-i Eingangsslaves in den Maschinenschutz Etima eingebunden.

Historie

Diagnose

Wartung

Komponenten

Lösung Etima

Sicherheitskreise

Kosten-betrachtung

System

Verfügbarkeit

Ausblick

AS-i Doppelmaster(zur Abfrage von 2 AS-i Strängen)

AS-i Netz 1Maschinen-Schutz

AS-i Netz 2NOT-AUS

1. Abschaltkreis STOP 0

2. Abschaltkreis STOP 1 Antriebe

3. Abschaltkreis STOP 0Weitergabe Fremd-Maschine(NOT-AUS-Verkettung)

1. Abschaltkreis STOP 0

Sicherheitskreise

2k 2k 2k

Sicherheitskreise und Anzahl der verwendeten Safety-Controller-BausteineNOT-AUS-Kreis: 2 Sicherheitsmonitore (SIMON)NOT-AUS-SIMON 1: Version mit 2 Freigabekreisen (2 x Relais-Ausgangskreise (2kanalig)):• 1x NOT-AUS Ausgang unverzögert (Ergebnis Etima+Fremd) auf Maschine wirkend (1.Freigabekreis)• 1x NOT-AUS Ausgang abschaltverzögert (Ergebnis Etima+Fremd) für Maschinen-AntriebSTOP-1(2. Freigabekreis)NOT-AUS-SIMON 2: Version mit 1 Freigabekreis (1 Relais-Ausgangskreis (2kanalig)):•1x NOT-AUS Ausgang unverzögert (Ergebnis Etima), zur Anlagenverkettung für “Fremd”-MaschineMaschinenschutz-Kreis: 1 Sicherheitsmonitor (SIMON)Maschinen-Schutz-SIMON 1: Version mit 2 Freigabekreisen (2 x Relais-Ausgangskreise(2kanalig)):•1x Masch-Schutz Ausgang unverzögert (Gesamtergebnis Etima) auf Maschine wirkend (1.Freigabekreis)• 1x Masch-Schutz Ausgang abschaltverzögert (Gesamtergebnis Etima) für Maschinen-AntriebSTOP-1(2. Freigabekreis)Weitergabe der Maschinenschutz-Signale potentialfrei an die Etikettier-Aggregate 1-6 (je Agg.2x):•6 x Kontaktvervielfältigung des NOT-AUS-SIMON1-1 Relaisausgangs (Ergebnis Etima+Fremd)über Standard-Sicherheitsrelais

Historie

Diagnose

Wartung

Komponenten

Lösung Etima

Sicherheitskreise

Kosten-betrachtung

System

Verfügbarkeit

Ausblick

AS-i Netz 1

M-Schutz

AS-i Netz 2

Sicherheitskreise

Umformer

Maschinen-

Antrieb

Endstufe

UmformerM

SichererEingang

Not-Aus

Maschinen-

Freigabe

einstellbar

Sicherheitskreise und Anzahl der verwendeten Safety-Controller-BausteineNOT-AUS-Kreis: 2 Sicherheitsmonitore (SIMON)NOT-AUS-SIMON 1: Version mit 2 Freigabekreisen (2 x Relais-Ausgangskreise (2kanalig)):• 1x NOT-AUS Ausgang unverzögert (Ergebnis Etima+Fremd) auf Maschine wirkend (1.Freigabekreis)• 1x NOT-AUS Ausgang abschaltverzögert (Ergebnis Etima+Fremd) für Maschinen-AntriebSTOP-1(2. Freigabekreis)NOT-AUS-SIMON 2: Version mit 1 Freigabekreis (1 Relais-Ausgangskreis (2kanalig)):•1x NOT-AUS Ausgang unverzögert (Ergebnis Etima), zur Anlagenverkettung für “Fremd”-MaschineMaschinenschutz-Kreis: 1 Sicherheitsmonitor (SIMON)Maschinen-Schutz-SIMON 1: Version mit 2 Freigabekreisen (2 x Relais-Ausgangskreise(2kanalig)):•1x Masch-Schutz Ausgang unverzögert (Gesamtergebnis Etima) auf Maschine wirkend (1.Freigabekreis)• 1x Masch-Schutz Ausgang abschaltverzögert (Gesamtergebnis Etima) für Maschinen-AntriebSTOP-1(2. Freigabekreis)Weitergabe der Maschinenschutz-Signale potentialfrei an die Etikettier-Aggregate 1-6 (je Agg.2x):•6 x Kontaktvervielfältigung des NOT-AUS-SIMON1-1 Relaisausgangs (Ergebnis Etima+Fremd)über Standard-Sicherheitsrelais

Historie

Diagnose

Wartung

Komponenten

Lösung Etima

Sicherheitskreise

Kosten-betrachtung

System

Verfügbarkeit

Ausblick

Engineering Toolasimon Konfigurations- und Diagnosesoftware

Konfigurierbare

Funktionsbausteine

Einlern-Funktion schrittweise

Engineering Toolasimon

Als Engineering Tool dient dem Anwender die Windows-basierende asimon-Konfigurations- undDiagnosesoftware, mit der der Sicherheitskreis im AS-i Sicherheitsmonitor konfiguriert wird.Über eine RS232-Schnittstelle wird der PC mit dem Sicherheitsmonitor (RJ45-Buchse)verbunden. asimon stellt eine Reihe von Überwachungsbausteinen mit unterschiedlicherFunktionalität (Entprellzeit, Anlauftest, Kontakt-Synch.-Zeit, Vor-Ort-Quittierung usw..) zurKonfiguration der Sicherheitssensoren zur Verfügung. Zur Verknüpfung von Sicherheitssignalengibt es die wichtigsten Logikbausteine wie Oder, Und, Flip-Flop und Verzögerungen. Mit denStart- und Stop-Bausteinen wird dem Sicherheitsmonitor mitgeteilt, wie das System gestartet wird(z.B. Automatik, Wiederanlaufsperre) und gestoppt wird (sofort mit STOP-0- oder verzögert mitSTOP-1-Funktion). Die Bausteine werden aus der Bausteine-Bibliothek per Maus-Drag+Drop indie sogenannten Freigabekreise gezogen , die zur Ansteuerung der Relais-Abschaltkreise dienen.Nach Fertigstellung der Konfiguration wird diese in den Sicherheitsmonitor geladen und imAnschluss die schon installierten und AS-i adressierten Slaves dem Sicherheitsmonitor per Teach-In-Befehl eingelernt. Eine sehr hilfreiche Funktion zur Inbetriebnahme ist dabei das „SchrittweiseEinlernen“ der sicheren Slaves, wobei der Sicherheitsmonitor solange seinen Einlernbefehlwiederholt, bis alle ihm konfigurierten AS-i slaves ihre Codefolgen übertragen haben. Dazu mußjeder Sensor außer den Zustimmschaltern im unbetätigten Zustand sein. Nach Kontrolle undFreigabe des Konfigurationsprotokolls kann der Sicherheitsmonitor gestartet werden.

Historie

Diagnose

Wartung

Komponenten

Lösung Etima

Sicherheitskreise

Kosten-betrachtung

System

Verfügbarkeit

Ausblick

Konfigurationsaufbau der Sicherheitskreise EtimaVorgabe NOT-AUS-Logik Etima Realisierung asimon Verknüpfungslogik

NOT-AUSTippen F-Ein-Auslauf (1)

NOT-AUSM-Karussell(2)

NOT-AUSTouch (3)

NOT-AUS

PotentialKunde

PotentialGrundmaschine

NOT-AUS-Gesamt

NOT-AUSTippen F-Ein-Auslauf (1)

NOT-AUSM-Karussel(2)l

NOT-AUSTouch (3)

NOT-AUSvon Kunde(4)

Antriebssystem

NOT-AUS für Fremdmaschine, Ergebnis aus NOT-AUS-KreisEtima

NOT-AUS Gesamtergebnis Etima + NOT-AUS Fremdmaschine,verzögerte Ansteuerung Antrieb Transportband mit 2tenFreigabekreis

Transportband

AGs Pot.freie Kontakte für Aggregate:Weitergabe der Sicherheitskontakte an die 6 E-Aggregate über Sicherheits-Relais als Kontaktvervielfältigung des Sicherheitsmonitor-Relaisausgang 2k

Konfigurations-aufbau

Für das NOT-AUS Gesamtergebnis der Krones-Beispielmaschine Etima + Fremdmaschine wirdFreigabekreis 1 von NOT-AUS-SIMON1 mit den NOT-AUS-Bausteinen Etima (Touch,Zustimmschalter, Karussell), dem Fremd-NOT-AUS (über einen sicheren AS-i Eingangsslaveeingebunden) und einem verzögerten STOP-1 Ausgang konfiguriert. Dieser spezielle asimonSTOP1-Funktionsbaustein liefert eine unverzögerte Abschaltung auf Freigabekreis 1 und aufFreigabekreis 2 eine entsprechend konfigurierte abschaltverzögerte Abschaltung desRelaisausgangs zur Ansteuerung z.B des Transportbandes.Für die Weitergabe des Etima NOT-AUS-Signals an eine Fremdmaschine (NOT-AUS-Verkettung) wird Freigabekreis 1 von NOT-AUS-SIMON2 mit den NOT-AUS-Bausteinen Etima(Touch, Zustimmschalter, Karussell) und einem unverzögerten STOP-0 Ausgang konfiguriert.

Historie

Diagnose

Wartung

Komponenten

Lösung Etima

Sicherheitskreise

Kosten-betrachtung

System

Verfügbarkeit

Ausblick

Konfigurationsaufbau der Sicherheitskreise

Ausschnitt Vorgabe VerknüpfungslogikMaschinenschutz Etima

Schutz 1Karussell

Betriebsart„Tippbetrieb“

Touch Pos. 1

Tipptaster

Pos. 2 Pos. 3

Aggr. 2angedockt

SchutzAggr. 2 ok.

Betriebsart„Tippbetrieb“

Touch anPos. 2

Tipptaster

Realisierung asimon VerknüpfungslogikMaschinenschutz Etima

Konfigurations-aufbau

Erklärung:

1Hälfte Karussell-Schutz: Freigabe (Maschinenstart) wenn <Hebeschutztür geschlossenist> ODER

<Einrichtbetrieb ist angewählt> UND <Touchscreen an Position 1 oder P2 oder P3> UND<Zustimmtaster am Touchscreen betätigt> (Hebeschutztür im Sichtbereich von 1,2,3)

Schutz Agg 2: Freigabe wenn <Agg. angedockt> UND <Schutz v. Agg> ODER

Die Erklärung der Maschinen-Schutz-Verknüpfung erfolgt anhand der Demonstration mit derasimon-Konfigurationssoftware in der Präsentation.

Historie

Diagnose

Wartung

Komponenten

Lösung Etima

Sicherheitskreise

Kosten-betrachtung

System

Verfügbarkeit

Ausblick

System-Diagnose

Diagnoseabfrage sichererSlaves über

asimon user-SoftwareAS-i Master-Abfrage

ON/OFF/Fehler/Test(Sicherheitsmonitor-Abfrage)

sporadische FehlerSchnelldiagnose (Slave-

Direktauswertung)

MasterSicherheitsmonitor SPS-EbeneSichere Slaves

Diagnose

AS-Interface SaW bietet verschiedene Möglichkeiten zur Diagnose-Abfrage dersicherheitsrelevanten Informationen. Im Betrieb kann über die Diagnose-Software asimon desSicherheitsmonitors jederzeit der Status aller konfigurierten Bausteine des Sicherheitskreisesabgefragt werden. Zur Verarbeitung in der Maschinen-SPS dient als Basis zur Weiterreichung derDaten der AS-i-Master, der über 2 Wege Informationen für die SPS zur Verfügung stellt:1. zur reinen Diagnose-Abfrage werden die vom Sicherheitsmonitor zyklisch übertragenen Datenim Master „gesammelt“ und über die Master-Mailbox von der SPS abgefragt, im Zeitfenster vonca. 200-300ms. Dazu muß in asimon jedem Baustein eine Diagnose-Index vergeben werden.Dann kann eine Aussage über den OFF-/Fehler-/Test-Zustand des Slaves in Abhängigkeit seinerspeziellen Codefolge ermittelt werden.Bei sporadischen nicht zuordbaren Sicherheitssensor-Aktivierungen (z.B. sehr kurze Lichtgitter-Meldung) kann über die Funktion Diagnose-Halt der dafür verantwortliche AS-i Slave durch denSicherheitsmonitor in einen Test-Zustand gebracht werden.2. Zur Ermittlung jedes einzelnen sicheren Signals (jeder Kontakt z.B. eines Schalters), vonsporadischen Kontakt-Fehlern oder zur zeitkritischen Status-Abfrage zur Weiterverarbeitungdurch die SPS (z.B. Umschaltung von Tipp- in Produktionsbetrieb durch Betriebsarten-Wahlschalter) wertet der Master die Sicherheits-Slave Antworten direkt aus, als sogenannteSchnell-Diagnose innerhalb von 20ms.

Historie

Diagnose

Wartung

Komponenten

Lösung Etima

Sicherheitskreise

Kosten-betrachtung

System

Verfügbarkeit

Ausblick

Service / Wartung

Einfacher GeräteaustauschAS-i Sicherheitsmonitor

OHNE PC-Einsatz über Datendownload-Kabel

Sichere AS-i SlavesOHNE PC-Einsatz mit Servicetasten-Funktion

asiibt Service-InbetriebnahmetoolAktivierungs-/Deaktivierungsmodus für Maschinen-

OptionenKonfiguration der Maschinen-Maximal-Ausstattung

(ASIMON-Datei)

Aktivieren/Deaktivieren von Sicherheitskomponenten

SERVICE-Taste

kurze Maschinen-Stillstandszeiten einhalten

Wartung

Im Wartungsfall kann sowohl der Sicherheits-Controller-Baustein (Sicherheitsmonitor) als auchdie sicheren AS-i Slaves (der Sensorik) ohne PC ausgetauscht werden, um kurze Maschinen-Stillstandszeiten zu erreichen.AS-i Sicherheitsmonitor: Per Daten-Downloadkabel mit dem der defekte Sicherheitsmonitor undErsatzgerät verbunden sind (über die RJ45-Buchse), werden dem Ersatzgerät dieKonfigurationsdaten incl. Passwort vom defekten Gerät übertragen. Der Download-Befehl erfolgtdurch Betätigung der SERVICE-Taste. Vorher müssen Spannung und AS-i Leitung auf dasErsatzgerät umgeklemmt werden. Danach kann sofort wieder die Anlage gestartet werden. DasSicherheitskreis-Konfigurationsprotokoll wird in der nächsten Maschinen-Pause mit PCausgedruckt und abgelegt.Sichere AS-i Slaves: Nach Ausbau des Slaves wird das erste Mal die SERVICE-Taste amSicherheitsmonitor betätigt. Damit wird ein Merker im Fehlerspeicher des Sicherheitsmonitorsgesetzt, dass genau eine Adresse fehlt und der Sicherheitsmonitor in den Konfigurationsbetriebversetzt. Nach Einbau des Ersatz-Slaves wird mit dem zweiten Betätigen der SERVICE-Taste diesichere Slave-Codefolge eingelernt und der Sicherheitsmonitor wieder zurück in denSchutzbetrieb versetzt. Gleichzeitig wird durch den Master dem Ersatz-Slave automatisch die„alte“ AS-i Adresse programmiert.AS-i Inbetriebnahmetool asiibt: Durch die user-Software asiibt können durch den Service-Techniker nachträglich sicherheitsrelevante Maschinen-Optionen, die zur Inbetriebnahme schonin einer Maschinen-Maximalausstattungs-Datei vorkonfiguriert wurden, aktiviert undinbetriebgenommen werden. Damit sind Detail-Kenntnisse der Konfigurations-Software asimonfür das Service-Personal nicht notwendig, der Maschinen-Konstrukteur alleine erstellt dieMaximalausstattungs-Dateien der Maschinen-Sicherheitskreise.

Historie

Diagnose

Wartung

Komponenten

Lösung Etima

Sicherheitskreise

Kosten-betrachtung

System

Verfügbarkeit

Ausblick

VerfügbarkeitWeltweites Vertriebs- und Service-Netz

wichtige Hersteller von Sicherheitssensoren sind AS-InterfaceMitglieder und Mitglieder des AS-i SaW Konsortiums, jeder miteinem weltweiten Vertriebs- und Servicenetz

volle Systemkompatibilität der Sicherheits-Komponentendurch vorgegebene Spezifikation der sicheren AS-i Eingangsslaves

= mögliche Austauschbarkeit von Produkten AS-i seitig

durch einen Sicherheitsmonitor

durch Vorgabe eines Engineering-Tools (asimon)

durch Vorgabe einer Testspezifikation für zukünftige AS-iSicherheitscontroller

Alle Komponenten sind verfüg- und lieferbar !

Verfügbarkeit

Im Service-Fall kann aufgrund des gleichen AS-i SaW seitigen Slave-Aufbaus jederzeit ein z.B.Sicherheits-Schalter einer Firma A mit einem Sicherheits-Schalter einer Firma B selben Typsausgetauscht werden.Für eine absolute System-Kompatibilität muß jeder Hersteller und Mitglied desFirmenkonsortiums dasselbe Engineering-Tool asimon einsetzen, dh. der Anwender kannwiederum einen AS-i Sicherheitsmonitor von Firma A mit einer asimon-Software von Firma Bjederzeit konfigurieren.Für zukünftige AS-i Sicherheits-Controller Bausteine von unterschiedlichen Firmen desKonsortiums wurde eine Testspezifikation entworfen, nach der jedes Produkt aufSystemkompatibilität geprüft werden muß.

Historie

Diagnose

Wartung

Komponenten

Lösung Etima

Sicherheitskreise

Kosten-betrachtung

System

Verfügbarkeit

Ausblick

Kostenbetrachung

einfaches Montage-Handling = Zeitersparnisniedrige Installationskosten

SchaltschrankE/A

Sensorik-Melde-Ebene

„Wenig Kabel“ in der Maschine durch1-Kabel-System (gelbes AS-i Profilflachkabel oder M12-

Rundleitung) fürSpannungsversorgung und DatenkommunikationFunktion und Sicherheit kombiniertVersorgung der Sensorik über gelbe AS-i Profilleitung

ElektromechanikDurchdringungstechnik für schnelle Montage und GeräteaustauschVerpolsichere ProfilleitungHohe Schutzklassen bis IP69k (Wichtig für Einsatz im Food-Bereich)

Kosten-betrachtung

Entscheidend für eine bemerkbare Kostenreduzierung bei der System-Installation wirkt sich AS-iSaW durch die Anbindung der Sensorik direkt an das bereits vorhandene Standard AS-Interfaceaus, das erspart ein zweites Bus-Kabel für den Sicherheitskreis. Der Einsatz eines Bussystems ansich birgt den Vorteil, dass bei entsprechend hoher Anzahl wie im Falle der Krones-Maschine mitca. 25 Sensoren mit Direktanbindung erheblicher Schaltschrankplatz eingespart werden kann unddie Zusatzkosten für Buscontroller und Gateways damit problemlos kompensiert werden. Auchdie Verlegung von 2 AS-i Strängen für Maschinenschutz und NOT-AUS-Kreis am Beispiel istdeutlich kostengünstiger, also eine Punkt-zu-Punkt-Verdrahtung jedes einzelnen Sensors von derMaschine zum Schaltschrank. Die Verlegung eines Versorgungskabels für die Sensorik wirdebenfalls eingespart, da AS-Interface sowohl die Slave-Versorgungsspannung als auch dieDatenkommunikation von Master zu Bus-Slave über ein Kabel transportiert.

Historie

Diagnose

Wartung

Komponenten

Lösung Etima

Sicherheitskreise

Kosten-betrachtung

System

Verfügbarkeit

Ausblick

Kostenbetrachung„wenig Platzbedarf im Schaltschrank“ durch

AS-i Sensorikmit überwiegend integrierten Busschnittstellen wenig I/O-Module

(IP20) notwendigE-Feldmodule (IP67) verfügbar

AS-i Sicherheitsmonitor zur Überwachung von bis zu 30 Sicherheits-Eingängen

(im Vergleich: konventionelle Technik wegen Kat. 3 n. EN 954-1 undDiagnose pro S-Sensor ein S-Relay notwendig)

STOP 0 + STOP 1 Funktion konfigurierbar(kein Sicherheitsrelay mit Zeitfunktion notwendig)

Restart

Schaltschrank

N/A-Relais

Restart

Schaltschrank

Kosten-betrachtung

Um in konventioneller Technik eine permanente Diagnose jedes Sensors zu ermöglichen, müßtefür eine Sicherheitskategorie 3 mit zweikanaligem Sicherheitskreis-Aufbau jeder Sensor überjeweils ein Sicherheitsrelay überwacht werden. Bei AS-i SaW wird dies durch Direktanbindungund Überwachung der Datentelegramme durch den Sicherheitsmonitor gewährleistet.Durch eine konfigurierbare Zeitverzögerungs-Funktion der Relais-Abschaltkreise desSicherheitsmonitors kann ein zusätzlicher Sicherheits-Zeitbaustein zum zuverlässigen Stillsetzendes Maschinenantriebs STOP1 nach EN 60204-1 (im Beispiel der Ansteuerung der Endstufe F-Umformer) eingespart werden.

Historie

Diagnose

Wartung

Komponenten

Lösung Etima

Sicherheitskreise

Kosten-betrachtung

System

Verfügbarkeit

Ausblick

Weiterentwicklungen, AusblickProjekt step3, Sichere Einbindung von AS-i Aktorik

Maschinenantriebs-Steuerung (langsam/schnell, rechts/links)über Standard-AS-Interface

Sichere Aktor-Freigabe über AS-i SaW und Sicherheitsmonitor

Erweiterung des Sicherheitsmonitors zur sicherheitsgerichtetenAnsteuerung von dezentralen, konfigurierbaren AS-iAusgangsslaves mit Relaisabschaltkreisen

Ausblick1 2 1

Sich.ADR1

Sich.ADR2

Sich.ADR3

DEZENTRAL über AS-Interface

Kontaktverviel-fältigungSichere Ausgangs-Slaves

Nach Abschluß der sicherheitsgerichteten Sensoranbindung über AS-Interface wurde Mitte 2005mit der Konzept-Spezifikation zur Anbindung der Aktorik durch das AS-i SaWFirmenkonsortium begonnen. Leuze lumiflex wurde wieder als Entwicklungspartner beauftragt.Die Konzept-Zulassung wurde durch den TÜV-NORD durchgeführt. Erste Systeme sollen in2007 verfügbar sein.

Historie

Diagnose

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Lösung Etima

Sicherheitskreise

Kosten-betrachtung

System

Verfügbarkeit

Ausblick

AS-Interface - Historie2007 Ausblick: Weiterentwicklung zur sicherheitsgerichteten

Anbindung von AS-i Aktoren2005 ca. 13.000 verkaufte AS-i Sicherheits-Controller2005 Modifizierung AS-i SaW (safe Diagnose, Sofware)2004 Modifizierung AS-i 3.0 (verb. Diagnose..)2001 Erste Sicherheits-Produkte (sicherheitsgerichtete

Anbindung von AS-i Sensorik)1999 Initiierung AS-i Safety at Work Firmenkonsortium

1998 Modifizierung AS-i 2.1 (analog, 62 A/B slaves)1994 Erste Anwendungen Standard AS-Interface

1990 AS-Interface - die Idee

Meilensteine>10 Mio AS-i Knoten im Feld>1000 zertifizierte Produkte

Zahlen 2005 280 Herstellerüber 40.000 verk. AS-i Masterca. 650.000 verk. AS-i Slaves

Historie

Seit 1994 wird AS-Interface in den verschiedensten Branchen wie Verpackung, Lager-undFördertechnik, Werkzeugmaschinen und im Automotive-Bereich eingesetzt. Weltweit sind ca. 10Mio. Knoten im Feld verbaut. Die inzwischen über 280 Hersteller sorgen für eine breite Anzahlvon unterschiedlichsten AS-i fähigen Aktor-Sensor-Produkten mit integrierten Bus-Schnittstellenoder E-/A-Modulen zur Anbindung von Standard-Produkten. In 2005 wurden über 650.000 AS-iBusteilnehmer (Bus-Slaves) verkauft. Die durch ein Firmenkonsortium in 1999 initiierteWeiterentwicklung zur sicherheitsgerichteten Anbindung von binär schaltendenSicherheitssensoren folgte in 2001 die Fertigstellung des von Leuze electronic im Auftrag desKonsortium entwickelten und produzierten AS-i Sicherheitsmonitors. Sichere Anbindungs-Module und Sicherheits-Sensorik mit integrierten Schnittstellen kamen parallel auf den Markt.Allein in 2005 wurden ca. 13.000 Sicherheitsmonitore verkauft. Insgesamt werden bisher ca. 10 -15 Prozent der AS-i Applikationen im Markt mit Safety at Work ausgerüstet. Viele AS-iAnwender sehen die einfache Sicherheitskreis-Nachrüstbarkeit von bestehenden AS-i Systemenals einen großen Vorteil an.Seit Mitte 2005 wird nach der Modifizierung des Sicherheitssystems im Bereich der Diagnose-und Konfigurationssoftware sowie des Sicherheitsmonitors an der Weiterentwicklung desSystems zur sicherheitsrelevanten Einbindung von Aktoren gearbeitet. Erste Lösungen werden in2007 erwartet.

Historie

Diagnose

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Komponenten

Lösung Etima

Sicherheitskreise

Kosten-betrachtung

System

Verfügbarkeit

Ausblick

AS-i safety ProdukteLeuze lumiflex

Gefahr-stellen-sicherung

Gefahr-bereichs-sicherung

Zugangs-/Rundumsich-erung

MutingProdukte Leuzelumiflex

Leuze lumiflex entwickelt und produziert seit 2001 AS-i fähige Sicherheits-Lichtvorhänge,Mehrstrahl-Sicherheits-Lichtschranken, Sicherheits-Laserscanner sowie den AS-iSicherheitsmonitor für das AS-i SaW Firmenkonsortium. Die optoelektronischen Sicherheits-Sensoren COMPACT, COMPACTplus, ROBUST und ROTOSCAN RS4-4 sind mit einerintegrierten AS-i Schnittstelle ausgeführt. Neben dem generellen Vorteil der direktenAnbindungsmöglichkeit ohne Koppelmodul und der Sicherheitssignal-Weiterleitung an denSicherheitsmonitor können über Abfrage der AS-i-IC Parameterports zusätzliche Sensor-Meldungen wie Lichtvorhang-Schwachstrahlstörung, Mutingsensor-Status am Muting-Lichtgitteroder aktiviertes Schutzfeld des Laserscanners direkt über den AS-i Master zyklisch zur SPS-Verarbeitung weitergereicht werden.

Historie

Diagnose

Wartung

Komponenten

Lösung Etima

Sicherheitskreise

Kosten-betrachtung

System

Verfügbarkeit

Ausblick

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Im Service-Fall kann aufgrund des gleichen AS-i SaW seitigen Slave-Aufbaus jederzeit ein z.B.Sicherheits-Schalter einer Firma A mit einem Sicherheits-Schalter einer Firma B selben Typsausgetauscht werden.Für eine absolute System-Kompatibilität muß jeder Hersteller und Mitglied desFirmenkonsortiums dasselbe Engineering-Tool asimon einsetzen, dh. der Anwender kannwiederum einen AS-i Sicherheitsmonitor von Firma A mit einer asimon-Software von Firma Bjederzeit konfigurieren.Für zukünftige AS-i Sicherheits-Controller Bausteine von unterschiedlichen Firmen desKonsortiums wurde eine Testspezifikation entworfen, nach der jedes Produkt aufSystemkompatibilität geprüft werden muß.

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