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29. April 2011

Sicherheit mit ST programmierbar

Beitrag aus openautomation 3/2011

Zur Hannover Messe hat ABB eine neue Sicherheitssteuerung präsentiert. Sie zeichnet sich durch die Programmierung der Sicherheitsfunktionen mit der Programmiersprache Structured Text, ein patentiertes Verfahren zur Überprüfung der Anwenderprogramme und die nahtlose Integration in die AC500-Automatisierungsplattform aus.

1996 stellte ABB mit der Procontic T200-S seine erste Sicherheitssteuerung vor. 2002 folgte dann die AC31-S nach. „Diese Sicherheits-Steuerungskonzepte basierten auf unserer damaligen Non-Safety-Standardsteuerung. Ihre Erwei­terung erfolgte durch dezentrale Safety-E/A-Module über den Zweidrahtbus CS31“, blickt Rita Stockmann-Fuchs, zuständige Produktmanagerin bei der ABB Automa­tion Products GmbH, zurück. Mittels Safety-Programmmodulen wurde dann das Anwenderprogramm erweitert. „Es erfolgte quasi eine Mischung von Safety- und Non-Safety-Signalen am gleichen Feldbus. Der Umstieg von der T200-S auf die AC31-S passierte auf Basis der gleichen E/A- und Feldbussysteme“, informiert sie weiter.

Mit der Erfahrung aus 15 Jahren präsentiert ABB nun die nächste Genera­tion von Sicherheitssteuerungen. Am Namen „AC500-S“ bereits zu erkennen, basiert sie auf der Automatisierungsplattform AC500. Diese umfasst neben der Steuerungstechnik Feldbus-Master und <>Slaves sowie Erweiterungen. „Natürlich stand auch hier die Migration von bestehenden Safety-Applikationen im Pflichtenheft. Daher wurde parallel zur Kommunikation Profisafe über Profinet auch die sichere Kommunikation über den CS31-Feldbus integriert“, informiert die Produktmanagerin. Die Erweiterung bestehender AC500-Systeme um Safety-Funktionalität wird durch das Zustecken der zertifizierten, gelben Sicherheitsmodule und durch Implementierung des Sicherheitsprogramms in das vorhandene Anwenderprogramm realisiert. Auch hier ist wieder eine beliebige Mischung von Safety und Standardsignalen möglich, sowohl zen­tral als auch dezentral. „Es erfolgt automatisch eine redundante Verarbeitung der Sicherheitsfunktionen über die aufsteckbare Sicherheits-CPU“, so R. Stockmann-Fuchs weiter. Eine Integration in bestehende Automatisierungskonzepte sei über Standardfeldbusse und -vernetzungen realisierbar.


Die Kommunikations- und Programmierhighlights

Insgesamt geschieht die offene und sichere Kommunikation beim AC500-S-Systemkonzept über Profisafe. „Daraus ergibt sich eine Safety-Kommunikation entweder über Profinet oder im Migra­tionsfall über den CS31-Feldbus“, stellt die Expertin heraus. Die Sicherheitsfunktionen erreichen dabei bis SIL3 nach DIN EN 61508 (VDE 0803) bzw. DIN EN 62061 (VDE 0113-50) sowie Performance Level e nach DIN EN ISO 13849-1. Am Realtime-Sicherheitsbus Profinet mit Profisafe können dezentral sowohl Safety- als auch Non-Safety-Module gemischt betrieben werden. Die dezentralen Sicherheits-E/A-Module bieten auch analoge Eingänge. „Die Module lassen sich zudem unabhängig von einer AC500-Zentrale am Profinet mit Profisafe betreiben“, informiert R. Stockmann-Fuchs weiter.

Ein wesentliches Highlight ist die Programmierung der Sicherheitsfunktionen unter Codesys-V2.3- und V3-Konfigura­tion auch mit der Programmiersprache ST nach DIN EN 61131-3, zusätzlich zur Programmierung per Kontaktplan und Funktionsplan. „Die Anwender können dadurch komplexe Berechnungen und kundenspezifische Bibliotheken in ihrem Applikationsprogramm einfach realisieren“, verdeutlicht die Expertin. Durch die Bibliotheken gemäß PLCopen Safety profitieren sie zudem durch ein standardisiertes Look & Feel der Sicherheitsfunktionsbausteine von niedrigeren Engineeringkosten. Durch die Unterstützung komplexer Safety-Arithmetikfunktionen, wie sin, cos, tan, sqrt usw., lassen sich beispielsweise Arbeitsbereiche von Kranen, Robotern sowie Bühnentechnik oder auch Lastmomente statisch und dynamisch überwachen.


Analysetool für die Sicherheitsprogrammierung
Eine weitere Besonderheit des AC500-S-Systemkonzepts ist das Safety Code Analysis Tool (PS501-SCA). Dabei handelt es sich um ein patentiertes Verfahren zur Überprüfung des Anwenderprogramms mithilfe eines eigenen Source Code Checker. Das PS501-SCA ist vom TÜV Süd als „T2“-Tool (Offline Tool) nach DIN EN 61508-4 zugelassen. Dadurch ist die Verifikation des Sicherheitsprogramms nach DIN EN 61508-3 möglich. „Unser Tool zeigt automatisch die Programmabschnitte an, die nicht den Safety Guidelines entsprechen“, verdeutlich R. Stockmann-Fuchs. „In Summe lässt sich mit ihm das Engineering bei der Programmzertifizierung erheblich reduzieren“, nennt sie als Anwendervorteil.

Fazit
Das Anwendungsfeld der neuen Sicherheitssteuerung ist weitreichend. So kann sie sowohl bei Roboteranwendungen, in Kranen, Windenergieanlagen, Druckmaschinen, zur Pressensteuerung als auch beim Material Handling oder im sonstigen Maschinenbau zum Einsatz kommen. „Hier ermöglicht unsere Sicherheitssteuerung überall die einfache Integration von Sicherheitsfunktionalität für höchste Sicherheitsanforderungen nach SIL3 und PL e. Sie kann für die komplette Programmierung von Sicherheits- und Betriebsfunktionen eingesetzt werden. Dabei erfolgt der Datenaustausch zwischen Standard- und Safety-CPU automatisch“, so R. Stockmann-Fuchs. Mit Blick auf den größten Kundennutzen fasst sie zusammen: „Ob durch die Programmierung der Sicherheitsfunktionen mit der Programmiersprache ST, das Source Code Analysis Tool oder durch die nahtlose Integration in die AC500-Automatisierungsplattform, der Kunde profitiert von deutlichen Zeit- und damit Kosteneinsparungen.“

Inge Hübner

Weitere Informationen unter www.abb.de/plc sowie per E-Mail unter industrieautomation@de.abb.com.


Normenübersicht
DIN EN 61508 (VDE 0803):2005-10 Funktionale Sicherheit sicherheitsbezogener elektrischer/elektronischer/programmierbarer elektronischer Systeme – Teil 0: Funktionale Sicherheit und die IEC 61508. Berlin · Offenbach: VDE VERLAG

DIN EN 62061 (VDE 0113-50):2010-05 Sicherheit von Maschinen. Funk­tionale Sicherheit sicherheitsbezogener elektrischer, elektronischer und programmierbarer elektronischer Steuerungssysteme. Berlin · Offenbach: VDE VERLAG

DIN EN 61508-3 (VDE 0803-3):2011-3 Funktionale Sicherheit sicherheitsbezogener elektrischer/elektronischer/programmierbarer elektronischer Systeme – Teil 3: Anforderungen an Software. Berlin · Offenbach: VDE VERLAG

DIN EN 61508-4 (VDE 0803-4):2011-2 Funktionale Sicherheit sicherheitsbezogener elektrischer/elektronischer/programmierbarer elektronischer Systeme – Teil 4: Begriffe und Abkürzungen. Berlin · Offenbach: VDE VERLAG

DIN EN ISO 13849-1:2008-12 Sicherheit von Maschinen – Sicherheitsbezogene Teile von Steuerungen – Teil 1: Allgemeine Gestaltungsleitsätze. Berlin: Beuth

DIN EN 61131-3:2003-12 Speicherprogrammierbare Steuerungen – Teil 3: Programmiersprachen. Berlin: Beuth

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