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1 Eingangserweiterung einer fehlersicheren Steuerung mit 3SK1 SIMATIC/ SIRIUS Safety Siemens Industry Online Support

2 1 Frage Dieser Beitrag stammt aus dem Siemens Industry Online Support. Es gelten die dort genannten Nutzungsbedingungen ( Securityhinweise Siemens bietet Produkte und Lösungen mit Industrial Security-Funktionen an, die den sicheren Betrieb von Anlagen, Systemen, Maschinen und Netzwerken unterstützen. Um Anlagen, Systeme, Maschinen und Netzwerke gegen Cyber-Bedrohungen zu sichern, ist es erforderlich, ein ganzheitliches Industrial Security-Konzept zu implementieren (und kontinuierlich aufrechtzuerhalten), das dem aktuellen Stand der Technik entspricht. Die Produkte und Lösungen von Siemens formen nur einen Bestandteil eines solchen Konzepts. Der Kunde ist dafür verantwortlich, unbefugten Zugriff auf seine Anlagen, Systeme, Maschinen und Netzwerke zu verhindern. Systeme, Maschinen und Komponenten sollten nur mit dem Unternehmensnetzwerk oder dem Internet verbunden werden, wenn und soweit dies notwendig ist und entsprechende Schutzmaßnahmen (z.b. Nutzung von Firewalls und Netzwerksegmentierung) ergriffen wurden. Zusätzlich sollten die Empfehlungen von Siemens zu entsprechenden Schutzmaßnahmen beachtet werden. Weiterführende Informationen über Industrial Security finden Sie unter Die Produkte und Lösungen von Siemens werden ständig weiterentwickelt, um sie noch sicherer zu machen. Siemens empfiehlt ausdrücklich, Aktualisierungen durchzuführen, sobald die entsprechenden Updates zur Verfügung stehen und immer nur die aktuellen Produktversionen zu verwenden. Die Verwendung veralteter oder nicht mehr unterstützter Versionen kann das Risiko von Cyber-Bedrohungen erhöhen. Um stets über Produkt-Updates informiert zu sein, abonnieren Sie den Siemens Industrial Security RSS Feed unter Inhaltsverzeichnis 1 Frage Antwort Applikative Beispiele Einführung Sicherheitsschaltgeräte 3SK Sensorparametrierung an 3SK Konfiguration der sicheren S7-Eingangsbaugruppen Parameter für einkanaligen Anschluss Parameter für zweikanaligen Anschluss Schaltungsbeispiele für Einkanalige Anschaltung bis SIL 2/ PL d Anschaltung über 3SK1 Standard/ Adv. Transistor- Ausgänge Anschaltung über 3SK1 Relais- Ausgänge Schaltungsbeispiele für Zweikanalige Anschaltung bis SIL 3/ PL e Anschaltung über 3SK1 Standard/ Adv. Transistor- Ausgänge Anschaltung über 3SK1 Relais- Ausgänge Signalverteilung auf zwei F-SPS en für SIL 3/ PL e Ansprechpartner/Unterstützung Beitrags-ID: , V2.1, 08/2018 2

3 1 Frage 1 Frage Wie können Eingänge einer fehlersicheren Steuerung vervielfacht oder Sensoren mit nicht DC 24V- Spannungen eingelesen werden? 1.1 Antwort Die Sicherheitsschaltgeräte SIRIUS 3SK1 bieten mit ihren Grundgeräten und Eingangserweiterungen eine solche Möglichkeit. Somit kann die Anzahl an anschließbaren Sensoren pro F-Eingangsklemme der fehlersicheren Steuerung erweitert werden. Dieser FAQ zeigt verschiedene Möglichkeiten zur Verwendung der 3SK1-Gerätereihe als Eingangserweiterung auf. Beitrags-ID: , V2.1, 08/2018 3

4 2.1 Applikative Beispiele Für die Vorverarbeitung von Sensorsignalen durch 3SK1 gibt es mehrere Anwendungsmöglichkeiten. Beispielsweise wird ein sicherer Sensor in zwei unabhängige fehlersichere Steuerungen eingelesen. Dafür überwacht das Sicherheitsschaltgerät den Sensor (z.b. Not Halt). Über die Freigabekreise wird das Signal an die Steuerungen weiter gegeben. Die 3SK1 Gerätereihe Advanced bietet zudem die Möglichkeit die Anzahl der Sensorkreise (z.b. für weitere Not Halt Befehlsgeräte oder Positionsschalter) über Eingangserweiterungen zu erhöhen. Abbildung 2-1 Übergeordnete Sensorik Vorverarbeitung durch 3SK1 Signalverteilung auf unterschiedliche (unabhängige) F-Steuerungen Beitrags-ID: , V2.1, 08/2018 4

5 Sensoren, die mit einer anderen Spannung als DC 24V betrieben werden (hier exemplarisch als Not-Halt dargestellt), können nicht direkt an die sicheren Eingänge einer F-Steuerung angebunden werden. Das Grundgerät 3SK1 Standard Relais ist als Weitspannungsvariante AC/DC V oder AC/DC24V verfügbar. Sensorsignale in diesem Spannungsbereich können damit überwacht werden. Über die Relaisfreigabekreise wird die sichere Kopplung zur DC 24V Ebene der SIMATIC F-Steuerung realisiert. Abbildung 2-2 Weitspannungsbereich Kopplung zu SIMATIC F-Modulen Beitrags-ID: , V2.1, 08/2018 5

6 2.2 Einführung Sicherheitsschaltgeräte 3SK1 Die 3SK1-Gerätereihe Advanced zeichnet sich dadurch aus, dass sie über Geräteverbinder modular erweiterbar ist. Somit ist es zum Beispiel möglich, ein Grundgerät um bis zu fünf Eingangserweiterungen mit je zwei sicheren Eingängen zu erweitern. Die angeschlossenen Sensoren werden von der Eingangserweiterung ausgewertet und über den Geräteverbinder an das Grundgerät weiter gegeben. Das Grundgerät verknüpft die Freigabesignale aller Eingangserweiterungen mit den eigenen Eingangssignalen und schaltet die Freigabekreise (Relais oder elektronisch) bei Auslösung eines Sensor ab. 3SK1 Standard 3SK1 Advanced 3SK1 Eingangserweiterung Bezeichnung 3SK111 3SK112 3SK1220 Eingänge 2* 1-kanalig oder 1*2-kanalig Ausgänge - Relais Ausgänge - Elektr. Ausgänge - Unverz. Ausgänge - Relais Ausgänge - Elektr. Ausgänge - Verz./Unverz. Ausgänge Spannungen - AC/DC 24 V - AC/DC V - DC 24 V - DC 24 V Freigabekreise - Bis zu 3 - Bis zu 4-1 (auf Geräteverbinder) Baubreite - 22,5 mm - 22,5 mm - 17,5 mm (3SK1120-xAB40) - 17,5 mm Beitrags-ID: , V2.1, 08/2018 6

7 2.3 Sensorparametrierung an 3SK1 Die Grundgeräte 3SK1 (außer 3SK1111) verfügen über vier DIP Schalter auf der Frontseite. Über diese Schalter werden die Geräte abhängig vom Sensortyp parametriert. Nachfolgend sind die Parameter erläutert. Startart (DIP Schalter 1): Wird der Dip-Schalter auf Autostart gestellt, ist keine Quittierung durch den Eingang INS notwendig. Wird die Betriebsart Monitored Start ausgewählt, muss ein Schließer zwischen Versorgung (DC 24V) und INS platziert werden um eine Quittierung durchführen zu können. Querschlusserkennung (DIP Schalter 2): Für die Querschlusserkennung zwischen den Eingangskreisen muss diese Funktion bei Anschluss elektromechanischer Sensoren aktiviert werden, Für die Sensorversorgung werden die getakteten Testsignale T1/T2 verwendet. Bei Verwendung elektronischer Sensoren mit eigenem Test der Leitungen wird die Querschlusserkennung deaktiviert. Die Sensorversorgung erfolgt extern. Anschlussart 1*2 oder 2*1- kanalig (DIP Schalter 3): Diese Einstellung aktiviert bzw. deaktiviert die Gleichzeitigkeitsüberprüfung (Diskrepanzauswertung) zwischen den Sensoreigängen. Abhängig vom geforderten Sicherheitslevel können entweder zwei separate Sensoren (2*1 kanalig) oder ein redundanter Sensor (1*2-kanalig) ausgewertet werden. Anlauftestung (DIP Schalter 4): Ist die Anlauftestung aktiviert, müssen die Sensoren einmalig nach Hochlauf des Sicherheitsschaltgeräts betätigt werden. Erst nach erfolgreichem (fehlerfreiem) Test schaltet das Sicherheitsschaltgerät die Ausgänge ein. Beitrags-ID: , V2.1, 08/2018 7

8 2.4 Konfiguration der sicheren S7-Eingangsbaugruppen Sicherheitsschaltgeräte können vor alle sicheren Eingangsbaugruppen der SIMATIC S7 verschaltet werden. Nachfolgend sind die Module der ET200M, ET200S und ET200SP Serien aufgeführt. ET200M 24F-DI: 6ES BK02-0AB0 ET200S 4/8 F-DI: 6ES FA04-0AB0 2/4 F-DI; 3F-DO: 6ES FC01-0AB0 ET200SP 8 F-DI: 6ES7136-6BA00-0CA Parameter für einkanaligen Anschluss Mit einer einkanaligen Anbindung des 3SK1 kann die realisierte Sicherheitsfunktion max. SIL 2 nach IEC bzw. PL d nach ISO erreichen. Die dargestellten Parameter gelten für die F-Eingangsmodule der ET200S und ET200M. Beitrags-ID: , V2.1, 08/2018 8

9 ET200S & ET200M in Step 7 V5.5 i.v.m. Distributed Safety V5.4 3SK1 Elektronisch Relais Freigabekreis Sensorauswertung 1v1 (einkanalig) 1v1 (einkanalig) Geberversorgung Extern Frei verwendbar ET200SP im TIA Portal V12 SP1 Safety Advanced 3SK1 Freigabekreis Elektronisch Relais Art der Geber 1oo1 (einkanalig) Geberversorgung Externe Geberversorgung Geberversorgung 0..7 (frei wählbar) Beitrags-ID: , V2.1, 08/2018 9

10 2.4.2 Parameter für zweikanaligen Anschluss Mit einer zweikanaligen Anbindung des 3SK1 kann die realisierte Sicherheitsfunktion max. SIL 3 nach IEC bzw. PL e nach ISO erreichen. Dies gilt nicht bei Verwendung der ET200S Mischbaugruppe 2/4F-DI; 3F-DO, da diese auf SIL 2/ PL d begrenzt ist. Die dargestellten Parameter gelten für die F-Eingangsmodule der ET200S, ET200SP und ET200M. ET200S & ET200M in Step 7 V5.5 i.v.m. Distributed Safety V5.4 3SK1 Elektronisch Relais Freigabekreis Sensorauswertung 2v2 (zweikanalig) 2v2 (zweikanalig) Art der Sensorverschaltung äquivalent äquivalent Geberversorgung Extern Intern Diskrepanzzeit ms ms Verhalten bei Diskrepanz 0-Wert bereitstellen 0-Wert bereitstellen Beitrags-ID: , V2.1, 08/

11 ET200SP TIA Portal Safety Advanced 3SK1 Elektronisch Relais Freigabekreis Sensorauswertung 1oo2, äquivalent (zweikanalig) Geberversorgung Externe Geberversorgung Geberversorgung 0..7 (frei wählbar) Diskrepanzzeit ms Verhalten bei Diskrepanz 0-Wert bereitstellen Distributed Safety Beitrags-ID: , V2.1, 08/

12 3 Schaltungsbeispiele für Einkanalige Anschaltung bis SIL 2/ PL d 3 Schaltungsbeispiele für Einkanalige Anschaltung bis SIL 2/ PL d In den folgenden Schaltungsbeispielen werden die fehlersicheren Eingangsmodule der beschriebenen dezentralen Peripherien schematisch dargestellt. Daher können sich Abweichungen in der Verkabelung der Versorgungsspannung der Module ergeben (z.b. Versorgung über Powermodul bei der ET200S). Zur Vereinfachung wird dies nicht explizit dargestellt. Detaillierte Informationen können Sie den jeweiligen Handbüchern entnehmen. Die Parametrierung der e erfolgt entsprechend Kap Anschaltung über 3SK1 Standard/ Adv. Transistor- Ausgänge Abbildung 3-1 E-Stop A1 INK IN1 T1 PAR IN2 T2 INF INS 3SK1122-*AB40 1 Autostart / Monitored Start SYS 2 Cross fault detection OFF / ON 3 2 single ch. / 1 double ch. sensor 4 Start up Test yes / no SET / RESET A2 Q1 Q2 Q3 QM1 L+ (24V DC) M Hinweis Für SIL 2/ PL d müssen die Steuerleitungen zwischen 3SK1 Ausgang (Transistor) und dem Eingang des SIMATIC F-Moduls geschützt verlegt werden (im gleichen Schaltschrank oder Panzerrohr etc.). Sollte dies nicht gegeben sein, muss für SIL 2/ PL d ebenfalls eine redundante Verdrahtung (s. Kap. 3.3) ausgeführt werden. Beitrags-ID: , V2.1, 08/

13 3 Schaltungsbeispiele für Einkanalige Anschaltung bis SIL 2/ PL d 3.2 Anschaltung über 3SK1 Relais- Ausgänge 3SK1 Advanced Relais DC 24V Abbildung 3-2 E-Stop A1 INK IN1 T1 PAR IN2 T2 INF INS SK1121-*AB40 1 Autostart / Monitored Start SYS 2 Cross fault detection OFF / ON 3 2 single ch. / 1 double ch. sensor 4 Start up Test yes / no SET / RESET A L+ (24V DC) M 3SK1 Standard Relais mit Weitspannungsbereich Abbildung 3-3 E-Stop L/+ A1 T1 IN1 T2 IN2 T4 INF/S SK1111-*AW20 Autostart / Monitored Start A N/- L+ (24V DC) M Beitrags-ID: , V2.1, 08/

14 4 Schaltungsbeispiele für Zweikanalige Anschaltung bis SIL 3/ PL e 4 Schaltungsbeispiele für Zweikanalige Anschaltung bis SIL 3/ PL e In den folgenden Schaltungsbeispielen werden die fehlersicheren Eingangsmodule der beschriebenen dezentralen Peripherien nur schematisch dargestellt. Daher können sich Abweichungen in der Verkabelung der Versorgungsspannung der Module ergeben (z.b. Versorgung über Powermodul bei der ET200S). Zur Vereinfachung wird dies nicht explizit dargestellt. Detaillierte Informationen können Sie den jeweiligen Handbüchern entnehmen. Für einen zweikanaligen Aufbau werden zwei sichere Eingänge in der dezentralen Peripherie benötigt. Diese Kanalpaare sind fest definiert und können nicht verändert werden. Zum Beispiel sind bei einem Eingangsmodul mit 8 F-Eingängen ein Kanalpaar die Eingänge 0 und 4. Die Parametrierung der F-Module erfolgt entsprechend Kap Anschaltung über 3SK1 Standard/ Adv. Transistor- Ausgänge Abbildung 4-1 E-Stop A1 INK IN1 T1 PAR IN2 T2 INF INS 3SK1122-*AB40 1 Autostart / Monitored Start SYS 2 Cross fault detection OFF / ON 3 2 single ch. / 1 double ch. sensor 4 Start up Test yes / no SET / RESET A2 Q1 Q2 Q3 QM1 L+ (24V DC) M Beitrags-ID: , V2.1, 08/

15 4 Schaltungsbeispiele für Zweikanalige Anschaltung bis SIL 3/ PL e 4.2 Anschaltung über 3SK1 Relais- Ausgänge 3SK1 Advanced Relais DC 24V Abbildung 4-2 E-Stop A1 INK IN1 T1 PAR IN2 T2 INF INS SK1121-*AB40 1 Autostart / Monitored Start SYS 2 Cross fault detection OFF / ON 3 2 single ch. / 1 double ch. sensor 4 Start up Test yes / no SET / RESET A L+ (24V DC) M 3SK1 Standard Relais mit Weitspannungsbereich Abbildung 4-3 Beitrags-ID: , V2.1, 08/

16 4 Schaltungsbeispiele für Zweikanalige Anschaltung bis SIL 3/ PL e 4.3 Signalverteilung auf zwei F-SPS en für SIL 3/ PL e 3SK1 Standard/ Advanced Transistorausgänge Abbildung 4-4 E-Stop A1 INK IN1 T1 PAR IN2 T2 INF INS 3SK1122-*AB40 1 Autostart / Monitored Start SYS 2 Cross fault detection OFF / ON 3 2 single ch. / 1 double ch. sensor 4 Start up Test yes / no SET / RESET A2 Q1 Q2 Q3 QM1 L+ (24V DC) M 3SK1 Advanced Relaisausgänge - Kontakterweiterung mittels Ausgangserweiterung 4RO und Geräteverbinder 3ZY Abbildung 4-5 E-Stop VSX VSY A1 INK IN1 T1 PAR IN2 T2 INF INS A SPS 1 3SK1121-*AB40 3SK1211-*BB40 1 Autostart / Monitored Start SYS 2 Cross fault detection OFF / ON 3 2 single ch. / 1 double ch. sensor 4 Start up Test yes / no SYS Delayed Undel. L+ M A2 SET / RESET A DIX DIY SPS 2 L+ (24V DC) M Beitrags-ID: , V2.1, 08/

17 5 Ansprechpartner/Unterstützung 5 Ansprechpartner/Unterstützung Siemens AG Technical Assistance Tel.: +49 (911) Fax : +49 (911) technical-assistance@siemens.com Internet: Beitrags-ID: , V2.1, 08/