Komponenten der Automatisierungstechnik

Transkript

1 stechnik 1 Ausgewählte Schwerpunkte Schnittstellen zum Steuerungssystem Dynamische Anforderungen Serielle Schnittstellen für Feldgeräte Schutzarten, Eigensicherheit Diagnose und Fernwartung

2 stechnik 2 Allgemeine Aspekte und Gesetze Die Risikoanalyse und der Performance Level Sicherheitsbezogene Steuerungen Anwendung der EN ISO Anforderungen an die Automatisierung Strukturen sicherer Steuerungstechnik Funktionsprinzip sicherer Steuerungstechnik Sicheres Engeneering

3 stechnik 3 Literaturhinweis Heinke B.: Sicherheitsrelevante Steuerungen. Umsetzung und Anwendung der EN ISO DC Verlag e.k., Bochum, 2009 Achtung: Die Ausführungen zur Sicherheitstechnik berechtigen nicht zur Umsetzung sicherheitsrelevanter Aufgaben! Dazu ist ein TÜV-zertifizierter Lehrgang erforderlich!

4 stechnik 4 [Quelle: Wolfgang Henke, TÜV SÜD Rail GmbH

5 stechnik 5 [Quelle: Wolfgang Henke, TÜV SÜD Rail GmbH

6 stechnik 6 Aspekte der Risikoreduzierung [Quelle: Wolfgang Henke, TÜV SÜD Rail GmbH

7 stechnik 7 Zielstellung: Funktionale Sicherheit Die Vermeidung systematischer Fehler, sowie die Beherrschung systematischer und zufälliger Fehler in sicherheitstechnischen Funktionen senkt das zu erwartende Risiko auf ein akzeptiertes Maß. Dadurch wird verhindert: Die Verletzung oder der Tod von Menschen Eine katastrophale Auswirkung auf die Umwelt, Die Zerstörung oder Beschädigung von Produktionseinrichtungen und Produktionsgütern, inklusive Produktionsverluste (optional) [Quelle: Wolfgang Henke, TÜV SÜD Rail GmbH

8 [Quelle: Wolfgang Henke, TÜV SÜD Rail GmbH stechnik 8 Rechtslage Im Schadensfall stellt sich die Frage: Wurde überhaupt nach dem Stand der Technik entwickelt und geplant? DieBerurteilung erfolgt hinsichtlich - der Firmen-Produkthaftung - des persönlichen schuldhaften Verhaltens [Deutschland: 823 BGB-Schadensersatzpflicht des Entwicklers]

9 stechnik 9 Gesetzliche Anforderungen Gesetze und Vorschriften müssen erfüllt werden, um die Zulassung für den Betrieb zu erwirken und aufrechtzuerhalten. [Quelle: Heinke B.: Sicherheitsrelevante Steuerungen]

10 stechnik 10 Gesetzliche Anforderungen bei der Beurteilung in Produkthaftungsfällen ist relevant:...stand der Technik zum Zeitpunkt des Inverkehrbringens (=Inbetriebnahme).. [Quelle: Wolfgang Henke, TÜV SÜD Rail GmbH

11 stechnik 11 Einordnung in die europäische Normungsvielfalt [Quelle: Ingenieurbüro Bialek]

12 stechnik 12 Relevante Normen für den Maschinenbau EN ISO [Quelle: Heinke B.: Sicherheitsrelevante Steuerungen, fehlerkorrigiert]

13 stechnik 13 Relevante Normen für den Maschinen- und oder Anlagenbau [Quelle: Heinke B.: Sicherheitsrelevante Steuerungen]

14 stechnik 14 Relevante Normen für den Maschinen- und oder Anlagenbau [Quelle: Heinke B.: Sicherheitsrelevante Steuerungen]

15 stechnik 15 Relevante Normen für den Maschinen- und oder Anlagenbau Unterschiedliche Ansätze gleiches Ziel: Risikoreduzierung auf ein akzeptables Maß. [Quelle: Heinke B.: Sicherheitsrelevante Steuerungen]

16 stechnik 16 Allgemeine Aspekte und Gesetze Die Risikoanalyse und der Performance Level Sicherheitsbezogene Steuerungen Anwendung der EN ISO Anforderungen an die Automatisierung Strukturen sicherer Steuerungstechnik Funktionsprinzip sicherer Steuerungstechnik Sicheres Engeneering

17 stechnik 17 Risikoanalyse von Maschinen und Anlagen START Risikobeurteilung Risikoanalyse Vorarbeiten Identifizierung der Gefährdungen Risikoeinschätzung Risikominimierung nach ISO Abschnitt 6 NEIN Risiko hinreichend klein? Risikobewertung ENDE JA Iterativer Prozess nach DIN EN ISO [Quelle: Ingenieurbüro Bialek]

18 stechnik 18 Risikoanalyse von Maschinen und Anlagen NEIN Hängt die gewählte Schutzmaßnahme von einer Steuerung ab? JA Betrachtung und Nachweisführung z.b. nach DIN EN ISO [Quelle: Ingenieurbüro Bialek]

19 stechnik 19 Risikoanalyse von Maschinen und Anlagen Hängt die gewählte Schutzmaßnahme von einer Steuerung ab? JA Geforderte Eigenschaften für jede Sicherheitsfunktion festlegen! Bestimmung des erforderlichen Performance Levels PL r Nach Abschnitt 4.7 der Norm DIN ISO ist für jede einzelne Sicherheitsfunktion zu ermitteln, ob: PL PLr Gestaltung und technische Realisierung der Sicherheitsfunktion vorhandenen Performance Level ermitteln (PL) Verifikation des PL für jede Sicherheitsfunktion erfüllt Validierung nach Abschnitt 4.8 und nach Norm DIN EN ISO nicht erfüllt [Quelle: Ingenieurbüro Bialek] Das Risiko wurde angemessen reduziert.

20 stechnik 20 Der Performance Level Die geforderte sicherheitsbezogene Leistungsfähigkeit (Safety Performance) ist risikoabhängig SIL (Safety Integrity Level) --- PL (Performance Level) definiert eine eindeutige Abstufung nach Höhe des Risikos [Quelle: Wolfgang Henke, TÜV SÜD Rail GmbH

21 stechnik 21 Risikograph zur Bestimmung des erforderlichen PLr der Sicherheitsfunktion(en) [Quelle: Wolfgang Henke, TÜV SÜD Rail GmbH

22 stechnik 22 Risikoanalyse von Maschinen und Anlagen Eine Sicherheitsfunktion wird in der Regel durch eine Kombination von mehreren sicherheitsbezogenen Teilen einer Steuerung realisiert. Jede einzelne Komponente muss die Anforderungen des ermittelten PL/SIL erfüllen Typische Sicherheitsfunktionen: DIN EN ISO , Tabelle 8 SRP/CS 1 mit PL 1 SRP/CS 2 mit PL 2 SRP/CS n mit PL n [Quelle: Ingenieurbüro Bialek]

23 [Quelle: Wolfgang Henke, TÜV SÜD Rail GmbH stechnik 23 Beispiel einer Risikoanalyse Wie wird diese Maschine abgesichert? Wie lauten die Sicherheitsfunktionen?

24 [Quelle: Wolfgang Henke, TÜV SÜD Rail GmbH stechnik 24 Beispiel einer Risikoanalyse

25 stechnik 25 Allgemeine Aspekte und Gesetze Die Risikoanalyse und der Performance Level Sicherheitsbezogene Steuerungen Anwendung der EN ISO Anforderungen an die Automatisierung Strukturen sicherer Steuerungstechnik Funktionsprinzip sicherer Steuerungstechnik Sicheres Engeneering

26 stechnik 26 Relevante Norm für elektrische Systeme Für ausschließlich elektrische, elektronische und programmierbare Systeme gilt: DIN EN z.b. allgemein bei der Betrachtung von Sicherheitssteuerungen (Hard- und Software). [Quelle: Ingenieurbüro Bialek]

27 stechnik 27 Anforderungen an Steuerungen [Quelle: Heinke B.: Sicherheitsrelevante Steuerungen]

28 stechnik 28 Anforderungen an Steuerungen nach der EG Richtlinie 2006/42 (Auszug) [Quelle: Heinke B.: Sicherheitsrelevante Steuerungen]

29 stechnik 29 Sicherheitsfunktion [Quelle: Wolfgang Henke, TÜV SÜD Rail GmbH

30 stechnik 30 Beispiele von Sicherheitsfunktionen nach IEC Stoppfunktion Start-/Wiederaufnahmefunktion Manuelle Rückstellungsfunktion Mutingfunktion Not-Aus Funktion (ISO 13850)... [Quelle: Wolfgang Henke, TÜV SÜD Rail GmbH

31 [Quelle: Wolfgang Henke, TÜV SÜD Rail GmbH stechnik 31 Beispiele von Sicherheitsfunktionen

32 stechnik 32 Typische Sicherheitsfunktionen im Anlagen- und Maschinenbau Stopp-Funktionen inkl. Verriegelungen Muting-Funktionen (zeitweises Ausblenden lokaler Bereiche) Manuelle Einrichtefunktionen (Handbetrieb) Zustimm-Funktion (Mehrtufen-Taster, insbes. für Handbedienung Lokale Ablauffunktionen Sicherer Halt / Stopp von Achsen Verringerte Geschwindigkeit Wiederanlauf-Funktion nach Ursachenbehebung sowie Verhindern des unerwarteten Anlaufs Reaktionszeit bei Auslösen der Sicherheitseinrichtung (Ansprechverhalten) Stillsetzen im Notfall Rettung / Befreiung eingeschlossener Personen Sensorik zur Auslösung von Sicherheitsfunktionen, Überblick. [Quelle: SICK]

33 stechnik 33 [Quelle: Wolfgang Henke, TÜV SÜD Rail GmbH

34 stechnik 34 [Quelle: Wolfgang Henke, TÜV SÜD Rail GmbH Dr.-Ing. Th. Schmertosch AS_

35 stechnik 35 [Quelle: Wolfgang Henke, TÜV SÜD Rail GmbH Dr.-Ing. Th. Schmertosch AS_

36 stechnik 36 Allgemeine Aspekte und Gesetze Die Risikoanalyse und der Performance Level Sicherheitsbezogene Steuerungen Anwendung der EN ISO Anforderungen an die Automatisierung Strukturen sicherer Steuerungstechnik Funktionsprinzip sicherer Steuerungstechnik Sicheres Engeneering

37 stechnik 37 Allgemeine Gestaltungsleitsätze nach ISO [Quelle: Heinke B.: Sicherheitsrelevante Steuerungen]

38 stechnik 38 Die Safetyparameter [Quelle: Wolfgang Henke, TÜV SÜD Rail GmbH

39 stechnik 39 Beziehung der Safetyparameter [Quelle: Wolfgang Henke, TÜV SÜD Rail GmbH

40 [Quelle: Heinke B.: Sicherheitsrelevante Steuerungen] stechnik 40 Verfahren zur Ermittlung des erreichbaren Performance Level Schritt 1: Ermittlung des erforderlichen PL Schritt 2: Bestimmung der möglichen (verwendeten) Kategorie Schritt 3: Berechnung der MTTF d Schritt 4: Berechnung der möglichen Fehlererkennung DC avg

41 stechnik 41 Die Kategorie Beschreibung des Verhaltens der sicherheitsrelevanten Steuerungsfunktion (SRP/CS) hinsichtlich des Verhaltens gegenüber Fehlern Parameter zur Auswahl einer Kategorie für eine Sicherheitsfunktion 1. die durch die Sicherheitsfunktion erreichte Risikoreduzierung 2. dem erforderlichen Performance Level (PL) 3. der verwendeten Technologie 4. dem entstehenden Risiko im Fall eines Fehlers in diesem Teil 5. der Fehlervermeidung 6. der Wahrscheinlichkeit des Auftretens eines Fehlers in diesem Teil und den zugehörigen Parametern 7. der mittleren Zeit bis zum gefahrbringenden Ausfall (MTTF d ) 8. dem Diagnosedeckungsgrad (DC avg ) 9. dem Ausfall infolge gemeinsamer Ursache (CCF) [Quelle: Heinke B.: Sicherheitsrelevante Steuerungen]

42 stechnik 42 Kategorie B [Quelle: Wolfgang Henke, TÜV SÜD Rail GmbH Strukturelle Eigenschaften Verwendung bewährter Sicherheitsprinzipien (siehe ISO , Anhang A D) einkanaliger Aufbau keine Überwachung des Sensors keine Überwachung des Freigabekreises Fehlerreaktion: Verlust der Sicherheitsfunktion geeignete Werkstoffe Überdimensionierung erhöhte AUS-Kraft sorgfältige Auswahl Befestigungsart Reduzierte Kraft, Geschwindigkeit Vervielfachung von Teilen usw.

43 stechnik 43 Kategorie 1 [Quelle: Wolfgang Henke, TÜV SÜD Rail GmbH Strukturelle Eigenschaften Anforderungen der Kategorie B bewährte Bauteile bewährte Sicherheitsprinzipien einkanaliger Aufbau keine Überwachung des Sensors keine Überwachung des Freigabekreises Schrauben, Federn, Nocken,... Tastschalter, Positionsschalter,... NOT-AUS-Einrichtung Sicherungen Haupt-/Hilfsschütz (Randbedingungen) Transformator usw. Fehlerreaktion: Verlust der Sicherheitsfunktion Jedoch ist MTTFd größer als bei Kategorie B, womit die Wahrscheinlichkeit des Verlustes der Sicherheitsfunktion sinkt

44 stechnik 44 Kategorie 2 [Quelle: Wolfgang Henke, TÜV SÜD Rail GmbH Strukturelle Eigenschaften Anforderungen der Kategorie B bewährte Sicherheitsprinzipien möglicher redundanter Aufbau auf Aktor-Seite keine direkte Überwachung des Sensors Überwachung des Freigabekreises

45 stechnik 45 Kategorie 2 [Quelle: Heinke B.: Sicherheitsrelevante Steuerungen ]

46 stechnik 46 Kategorie [Quelle: Wolfgang Henke, TÜV SÜD Rail GmbH Strukturelle Eigenschaften Anforderungen der Kategorie B bewährte Sicherheitsprinzipien redundanter Aufbau Überwachung der Sensoren Überwachung der Freigabekreise

47 stechnik 47 Kategorie 3 Fehlerreaktion: Einzelner Fehler Sicherheitsfunktion bleibt immer erhalten Häufung unerkannter Fehler Verlust der Sicherheitsfunktion [Quelle: Heinke B.: Sicherheitsrelevante Steuerungen ]

48 stechnik 48 Kategorie 4 Bei der Anwendung der Kategorie 4 gilt: Neben dem redundanten Aufbau auch die Anforderung hinsichtlich der Fehlererkennung beachten. Eine Fehlererkennung muss bei oder vor der Anforderung der Sicherheitsfunktion erfolgen. Die Anhäufung von unerkannten Fehlern darf nicht zu einem gefährlichen Ausfall der Sicherheitsfunktion führen. Die Sicherheit in der Kategorie 4 wird durch die Struktur und die Fehlererkennungs-Möglichkeit gekennzeichnet. Maßnahmen gegen Common Couse FaiIure (CCF) sind zu treffen. [Quelle: Heinke B.: Sicherheitsrelevante Steuerungen]

49 stechnik 49 Berechnung der MTTF d [Quelle: Wolfgang Henke, TÜV SÜD Rail GmbH

50 stechnik 50 Beispiel [Quelle: Heinke B.: Sicherheitsrelevante Steuerungen]

51 stechnik 51 Diagnosedeckungsgrad DC avg [Quelle: Wolfgang Henke, TÜV SÜD Rail GmbH

52 [Quelle: Wolfgang Henke, TÜV SÜD Rail GmbH stechnik 52 Beispiel der Bestimmung des DC (Tabelle E.1)

53 stechnik 53 Bestimmung des CCF (Ausfälle aufgrund gemeinsamer Ursache) [Quelle: Heinke B.: Sicherheitsrelevante Steuerungen]

54 stechnik 54 Bestimmung des Performance Levels [Quelle: Wolfgang Henke, TÜV SÜD Rail GmbH

55 [Quelle: Wolfgang Henke, TÜV SÜD Rail GmbH stechnik 55 Bestimmung des Performance Levels

56 [Quelle: Wolfgang Henke, TÜV SÜD Rail GmbH stechnik 56 Bestimmung des Performance Levels

57 stechnik 57 Datenquelle Herstellerangabe [Quelle: Schmersal]

58 stechnik 58 Datenquelle Herstellerangabe [Quelle: Schmersal]

59 stechnik 59 Datenquelle Herstellerangabe [Quelle: B&R]

60 [Quelle: Heidenhain] [Quelle: B&R] stechnik 60 Datenquelle Herstellerangabe

61 stechnik 61 Allgemeine Aspekte und Gesetze Die Risikoanalyse und der Performance Level Sicherheitsbezogene Steuerungen Anwendung der EN ISO Anforderungen an die Automatisierung Strukturen sicherer Steuerungstechnik Funktionsprinzip sicherer Steuerungstechnik Sicheres Engeneering

62 stechnik 62 Zusätzliche Anforderungen aus dem Maschinenbau Leistungsfähige Maschinen erfordern mehr Sicherheitsmaßnahmen Führt oft zu Einschränkungen in der Bedienbarkeit Folge: Manipulationen werden provoziert Höhere Verfügbarkeit verkürzt die Umrüstzeiten Smart Safe Reactions unterstützen flexible Einrichtszenarien Neue Maschinenkonzepte Erfordert neue Sicherheitsfunktionen wie z. Bsp. Safe Motion Control

63 stechnik 63 Zusätzliche Anforderungen aus dem Maschinenbau Beispiel Sicherheitsabstand DIN EN ISO behandelt die Anordnung von nichttrennenden Schutzeinrichtungen im Hinblick auf Annäherungsgeschwindigkeiten von Körperteilen in Richtung der gefahrbringenden Maschinenfunktionen. erforderlicher Abstand Auslösen der Schutzeinrichtung Nachlauf des gesamten Systems Signalzeit Anhaltezeit sicherer Zustand

64 stechnik 64 AOPD-optische Detektionseinheit [Quelle: Leuze]

65 stechnik 65 Anforderungen an die Automatisierung Zertifizierte Steuerungen und Feldgeräte gemäß PL/SIL Zertifizierte Editoren und Funktionen gemäß PL/SIL Flexible und modulare Systeme Kürzeste Reaktionszeiten Integrierte Konfiguration und Diagnose Minimierte Fehlermöglichkeiten durch einfachste Verdrahtung Kürzeste Projektierungszeiten

66 stechnik 66 Auswahlkriterien für sichere Automatisierungskomponenten Effektives Engeneering Sind alle sicheren Prozessdaten verfügbar? Wie wird ein sicherer Aktor geschaltet? Latenzzeiten in der Safety CPU? Kommunikation CPU Safety? Extra Verdrahtung? Risiko Sicherheitssteuerung schnell genug? Deterministisches Zeitverhalten? Identische Zykluszeiten? &

67 stechnik 67 Auswahlkriterien für sichere Automatisierungskomponenten Anlagenverfügbarkeit Feldbusanbindung möglich? Zusätzliche Verdrahtung? Ferndiagnose? Qualität der Informationen? Muss Diagnose applikativ gelöst werden???? Risiko Warum steht die Maschine? Intuitive Fehlerbehebung möglich? Kürzeste Stillstandszeiten garantiert? Jederzeit kompetenter Support über Ferndiagnose möglich?

68 stechnik 68 Auswahlkriterien für sichere Automatisierungskomponenten Schneller und effektiver Service Werkzeugloser Service? Funktionstest erforderlich? Ausschluss von Verdrahtungsfehlern? Korrekte Parametrierung? Richtige Schalterstellung? Stimmt die Leistungsklasse? Wurde nichts verändert? Passt die Konfiguration? SLS Limit??? 2A? Risiko Fehlerwahrscheinlichkeit? Reparatur- und Stillstandszeiten? Verantwortung zumutbar? Vorsicht: Verdrahtung ist hier die Applikation!

69 stechnik 69 Auswahlkriterien für sichere Automatisierungskomponenten Vielfalt und Optionen Wie können Maschinenoptionen abgebildet werden? Anzahl der Safety Applikationen potenziert sich! Konfiguration über Blindstecker leicht manipulierbar Risiko Vielfalt der Applikationen beherrschbar? Manipulationsanfällig Engineering Aufwand für Zertifizierung und Wartung potenziert sich Safety Application 1 Safety Application 2 Safety Application 3 Safety Application n 4 Maschinenoptionen = 24 Applikationen

70 stechnik 70 Auswahlkriterien für sichere Automatisierungskomponenten Sichere Antriebsfunktionen Wie geht sicherer Einrichtbetrieb? Problem im Betrieb, wie erfolgt Eingriff des Bedieners? Behindert der sichere Betrieb den Bediener? Was passiert nach einem Notaus? Sind die Sicherheitsabstände zu groß oder zu klein? v SS1 Safe Stop 1 Risiko Manipulationsanfälligkeit Ist die sichere Maschine produktiv genug? Ausschuss Zeit- und Produktionsverlust STO 0 t 0 t 1 t Stopp durch STO - Verlust der Achskopplung - Aufwändiges Wiederanfahren

71 stechnik 71 Allgemeine Aspekte und Gesetze Die Risikoanalyse und der Performance Level Sicherheitsbezogene Steuerungen Anwendung der EN ISO Anforderungen an die Automatisierung Strukturen sicherer Steuerungstechnik Funktionsprinzip sicherer Steuerungstechnik Sicheres Engeneering

72 Servo stechnik 72 Strukturen der Sicherheitstechnik Konventionelle Sicherheitstechnik Zentrale DI/DO Module Zusätzliche Sensorverdrahtung Zusätzliche Aktorverdrahtung Speed Monitor für Safe MC Safety Relays Speed Monitor Timer Relays Zeitrelais zum synchronen Abschalten

73 stechnik 73 Strukturen der Sicherheitstechnik Konventionelle Sicherheitstechnik Funktionalität mittels Sicherheitsrelais/Auswertegeräte, 1 oder 2kanalige Auslegung entspr. Anforderungsgrad (Sicherheits- bzw. Performance-Level SIL / PL) Beispiel: Sicherheitsbeschaltung eines Ventils. Not-Aus-Geräte sind direkt auf Sicherheitsrelais im Schaltschrank verdrahtet. Bei ausgedehnten Anlagen enormer Installationsaufwand. Niedrige Flexibilität. Fazit: einzig mögliche Sicherheitsreaktion ist Abschalten der Maschine [Quelle FESTO]

74 stechnik 74 Strukturen der Sicherheitstechnik Projektierte (programmierbare) Sicherheitssteuerung Sicherheitstechnik wird auf Sicherheitssteuerung verdrahtet. Sicherheitsfunktion ist projektiert. Kopplung zur Steuerungstechnik über separat seriell und/oder digital Vorteile: Änderung der Sicherheitsfunktion erfolgt zur Projektanpassung individuelles Sicherheitskonzept erstellbar und getrennt von Anlagensteuerung integrierbar Nachteile: Weiterhin hoher Verdrahtungsaufwand Schnittstelle Sicherheitssteuerung Anlage ist begrenzt Beispiel: Sicherheitsbeschaltung mittels sicherer separater Steuerung. [Quelle PILZ] Auswirkung auf die Projektierung: Funktionalitätsanpassung mittels Projektierung senkt Risiko in der Produktion Erweiterungen sind installationsintensiv und somit aufwendig

75 stechnik 75 Strukturen der Sicherheitstechnik Feldbus-Integration von Anlagen- und Sicherheitssteuerung Alle Anlagenkomponenten inkl. Sicherheitstechnik werden komplett mittels Feldbus vernetzt; alle Funktionen sind in Programmen hinterlegt Nachteile: Weiterhin hoher Verdrahtungsaufwand Schnittstelle Sicherheitssteuerung zur Anlage ist begrenzt 2 Systeme = 2 Projekte Beispiel: Sicherheitsvernetzung mittels integrierter sicherer Steuerung auf Basis PROFInet u. INTERRBUS [Quelle: Hiersemann]

76 Servo stechnik Vorteile integrierter Sicherheitstechnik Komplette modulare Integration von funktionaler und sicherer Steuerung: 76 Höhere Zuverlässigkeit Wegfall von Timer Relais, Safety Relais Drehzahlwächter Viel Draht Schnellere Projektierung Alle Daten in einem System verfügbar Dezentralisierung Zertifizierte SIL 3, PLe Lösung Einsparung von Kosten Netzwerk ersetzt Verdrahtung Einsparung von IOs Safety Relays Speed Monitor Timer Relays Einfache Gestaltung von modularen Maschinen Mechatronische Einheiten mit lokalen IOs

77 stechnik 77 Auswirkung des Einsatzes von SPS-Integrierten Sicherheitsfunktionen Die Zykluszeiten der Steuerungen können steigen Damit steigen die Reaktionszeiten der Anlagentechnik Und die Sicherheitsabstände der Sicherheitssensoren sind neu auszulegen (werden größer). Bei zeitkritischen Anwendung ist die Wahl des sicheren Steuerungssystems wichtig Quelle: Hiersemann

78 stechnik 78 Auswirkung des Einsatzes von SPS-Integrierten Sicherheitsfunktionen Achtung bei unterschiedlichem Austausch sicherer und nicht-sicherer Prozessdaten Wie können sichere Prozessdaten in der funktionalen Applikation verwendet werden? Beispiel: Sicherheitssteuerung Phoenix Contact

79 stechnik 79 Auszug aus Produktvielfalt im Bereich Sicherheits-Bussystem / Netzwerke - Baumüller: Sicherheitssteuerung BmaXX-safePLC - Bernstein: Safe LogiControl - Bosch Rexroth: Safety Controls - B&R Industrie-Elektronik: Integrated Safety mit modularem Konzept - JOKAB: modular aufgebautes Steuerkonzept mit Sicherheits-SPS PLUTO - LEUZE: Sicherheits-Bussystem AS-i Safety at Work (AS-i SaW) - Phönix Contact: Interbus Safety - PILZ: PSS universal mit integriertem Multi-Kopf; PNOZ Multi - ROCKWELL: Automation Sicherheitslösung - SICK: flexible Sicherheitsautomatisierung UE4400; UE410 Flexi - Siemens: Automatisierungslösung mit Simatic Safety Integrated Beispiel: B&R-Sicherheitssystem

80 stechnik 80 Allgemeine Aspekte und Gesetze Die Risikoanalyse und der Performance Level Sicherheitsbezogene Steuerungen Anwendung der EN ISO Anforderungen an die Automatisierung Strukturen sicherer Steuerungstechnik Funktionsprinzip sicherer Steuerungstechnik Sicheres Engeneering

81 stechnik 81 Anschaltung sicherer Feldgeräte Eingangsmodule [Quelle: B&R]

82 stechnik 82 Anschaltung sicherer Feldgeräte Ausgangsmodule [Quelle: B&R]

83 stechnik 83 Anschaltung sicherer Feldgeräte [Quelle: B&R]

84 stechnik 84 Anschaltung sicherer Feldgeräte [Quelle: B&R]

85 stechnik 85 Aufbau der Sicherheitskreise [Quelle: B&R]

86 stechnik 86 Aufbau der Sicherheitskreise [Quelle: B&R]

87 stechnik 87 Programmierung der Sicherheitsfunktionen Verwendung zertifizierter Editoren mit zertifizierten FUB en [Quelle: B&R]

88 stechnik 88 Lokales Zustimmprinzip für digitale I/O & Die graue Applikation steuert sichere I/O mit Zustimmung der sicheren Applikation Die graue Applikation steuert graue I/O wie gewohnt Die graue Applikation kann alle sicheren I/O lesen Die sichere Applikation steuert sichere I/O auch allein

89 stechnik 89 Lokales Zustimmprinzip für SafeMC Befehl: Sicherer Betrieb Die graue Applikation steuert Motionfunktionen in wie den gewohnt sicheren Grenzen Alle Funktionen bleiben auch im sicheren Betrieb erhalten Die graue Applikation kann alle sicheren Daten lesen Sichere Applikation aktiviert Überwachungsfunktionen Wechselrichter überwacht und wechselt bei Verletzung in den sicheren Zustand

90 Geschwindigkeit [ /s] SOS STO Position [ ] Motorstrom [A] stechnik 90 Funktionaler Ablauf SafeMC Zeit [ms] Strom baut sich auf Antrieb ist stromlos ms Fehler triff auf v ~ t 2 Motor beschleunigt SOS Verletzung Reaktion auf SOS Verletzung

91 stechnik 91 Allgemeine Aspekte und Gesetze Die Risikoanalyse und der Performance Level Sicherheitsbezogene Steuerungen Anwendung der EN ISO Anforderungen an die Automatisierung Strukturen sicherer Steuerungstechnik Funktionsprinzip sicherer Steuerungstechnik Sicheres Engeneering

92 stechnik 92 Sicheres Engeneering - Leitgedanken Es gibt keine 100%ige Sicherheit Kein System ist 100%ig fehlerfrei ABER Grundregeln für Sicheres Engeneering sind: Beachtung der Gesetze, Normen und Vorschriften Lückenlose Dokumentation Einbeziehung von Sachverständigen Es gilt auch hier das Zustimmprinzip UND Grundvoraussetzungen für Sicheres Engeneering sind: Gewissenhaftes Arbeiten Absolut keine Fahrlässigkeit zulassen

93 stechnik 93 Sicherheitslebenszyklus [Quelle: Heinke B.: Sicherheitsrelevante Steuerungen]

94 stechnik 94 Sicheres Engeneering Begriffe und Definitionen (nach EN ISO und EN IEC 62061) Auftraggeber (AG) Trägt die volle Verantwortung während des gesamten Safety Projektes Steuert die Projektkommunikation Safety Team = Safety Application Engineer (SAE) + Safety Test Engineer (STE) Erarbeitet alle Phasen der sicherheitstechnischen Applikation Bei PL c bzw. SIL 1 kann SAE und STE die gleiche Person sein Bei größer PL c bzw. SIL 1 müssen SAE und STE zwei unterschiedliche Personen sein Safety Application Engineer (SAE) Erstellung der Sicherheitsapplikation nach den Vorgaben des Auftraggebers und auf Basis der Safety Requirement Specification (SRS) Safety Test Engineer (STE) Erstellung der Testspezifikation sowie Testung, Verifikation und Validierung der durch den SAE erstellten Sicherheitsapplikation.

95 stechnik 95 Sicheres Engeneering Begriffe und Definitionen Functional Application Engineer/Team (FAE) Verantwortlich für die funktionale Applikation Die funktionale Applikation stellt das Gegenstück zur Sicherheitsapplikation dar und deckt die Anforderungen im Bezug auf die Funktionalität ab. Beide Applikationen sind gegebenenfalls aufeinander abzustimmen. Die Aufgaben von FAE und SAE können auch von einer Person abgedeckt werden Spezifikation der Sicherheitsfunktionen (SRS) In der SRS sind die einzelen Sicherheitsfunktionen genauestens spezifiziert Die SRS dient dem Safety Team als Basis für die Entwicklung der Sicherheitsapplikation und der Testspezifikation Inhalt der SRS muss der Norm EN IEC entsprechen Validierte Projektdokumentation Safety Application Design Code (inkl. SafeDESIGNER Dokumentation und CRC) Handbuch (falls notwendig) Testspezifikation Testbericht

96 stechnik 96 Sicheres Engeneering Schnittstellen, Aufgaben, Dokumente [Quelle: B&R]

97 stechnik 97 Sicheres Engeneering Hilfsmittel und Werkzeuge EN ISO und EN IEC und ggf. ergänzende Vorschriften Spezifikation der Sicherheitsfunktionen (SRS) Herstellerdokumentationen SISTEMA-Bibliothek (frei verfügbar) enthält Datenbank mit allen relevanten Daten der meisten sicherheitstechnischen Komponenten Herausgeber:

98 stechnik 98 Allgemeine Aspekte und Gesetze Die Risikoanalyse und der Performance Level Sicherheitsbezogene Steuerungen Anwendung der EN ISO Anforderungen an die Automatisierung Strukturen sicherer Steuerungstechnik Funktionsprinzip sicherer Steuerungstechnik Sicheres Engeneering