Fehlersichere Steuerungen. SIMATIC Safety Integrated Lichtvorhang in Kategorie 4 mit Mutingfunktion nach EN 954-1

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1 Fehlersichere Steuerungen SIMATIC Safety Integrated Lichtvorhang in Kategorie 4 mit Mutingfunktion nach EN Funktionsbeispiel Nr.

2 Vorbemerkung Die Funktionsbeispiele zum Thema Safety Integrated sind funktionsfähige und getestete Automatisierungskonfigurationen auf Basis von A&D-Standardprodukten für die einfache, schnelle und kostengünstige Realisierung von Automatisierungsaufgaben in der Sicherheitstechnik. Jedes der vorliegenden Funktionsbeispiele deckt dabei eine häufig vorkommende Teilaufgabe einer typischen Kundenproblemstellung innerhalb der Sicherheitstechnik ab. Neben der Aufzählung aller benötigten Soft- und Hardwarekomponenten und Beschreibung deren Verschaltung miteinander, beinhalten die Funktionsbeispiele getesteten und kommentierten Code. Damit können die hier beschriebenen Funktionalitäten innerhalb kurzer Zeit nachgestellt und so auch als Basis für individuelle Erweiterungen genutzt werden. Wichtiger Die Safety Funktionsbeispiele sind unverbindlich und erheben keinen Anspruch auf Vollständigkeit hinsichtlich Konfiguration und Ausstattung sowie jeglicher Eventualitäten. Die Safety Funktionsbeispiele stellen keine kundenspezifische Lösungen dar, sondern sollen lediglich Hilfestellung bieten bei typischen Aufgabenstellungen. Sie sind für den sachgemäßen Betrieb der beschrieben Produkte selbst verantwortlich. Diese Safety Funktionsbeispiele entheben Sie nicht der Verpflichtung zu sicherem Umgang bei Anwendung, Installation, Betrieb und Wartung. Durch Nutzung dieser Safety Funktionsbeispiele erkennen Sie an, dass Siemens über die oben beschriebene Haftungsregelung hinaus nicht für etwaige Schäden haftbar gemacht werden kann. Wir behalten uns das Recht vor, Änderungen an diesen Safety Funktionsbeispielen jederzeit ohne Ankündigung durchzuführen. Bei Abweichungen zwischen den Vorschlägen in diesen Safety Funktionsbeispielen und anderen Siemens Publikationen, wie z.b. Katalogen, hat der Inhalt der anderen Dokumentation Vorrang. Inhaltsverzeichnis 1 Gewährleistung, Haftung und Support Automatisierungsfunktion Beschreibung der Funktionalität Vorteile/Kundennutzen Erforderliche Komponenten Aufbau und Verdrahtung Der Hardwareaufbau in der Übersicht Verdrahtung der Hardwarekomponenten Funktionstest Wichtige Einstellungen an den Hardwarekomponenten Leistungseckdaten Beispielcode Bewertung/Rückmeldung A&D Safety Integrated Seite 2/27

3 1 Gewährleistung, Haftung und Support Für die in diesem Dokument enthaltenen Informationen übernehmen wir keine Gewähr. Unsere Haftung, gleich aus welchem Rechtsgrund, für durch die Verwendung der in diesem Safety Functional Example beschriebenen Beispiele, e, Programme, Projektierungs- und Leistungsdaten usw. verursachte Schäden ist ausgeschlossen, soweit nicht z.b. nach dem Produkthaftungsgesetz in Fällen des Vorsatzes, der grober Fahrlässigkeit, wegen der Verletzung des Lebens, des Körpers oder der Gesundheit, wegen einer Übernahme der Garantie für die Beschaffenheit einer Sache, wegen des arglistigen Verschweigens eines Mangels oder wegen Verletzung wesentlicher Vertragspflichten zwingend gehaftet wird. Der Schadensersatz wegen Verletzung wesentlicher Vertragspflichten ist jedoch auf den vertragstypischen, vorhersehbaren Schaden begrenzt, soweit nicht Vorsatz oder grobe Fahrlässigkeit vorliegt oder wegen der Verletzung des Lebens, des Körpers oder der Gesundheit zwingend gehaftet wird. Eine Änderung der Beweislast zu Ihrem Nachteil ist hiermit nicht verbunden Copyright 2004 Siemens A&D. Weitergabe oder Vervielfältigung dieser Safety Funktionsbeispiele oder Auszüge daraus sind nicht gestattet, soweit nicht ausdrücklich von Siemens A&D zugestanden. Bei Fragen zu diesem Beitrag wenden Sie sich bitte über folgende - Adresse an uns: A&D Safety Integrated Seite 3/27

4 2 Automatisierungsfunktion 2.1 Beschreibung der Funktionalität Lichtvorhang Die SIGUARD Lichtvorhänge 3RG7844 entsprechen der Sicherheitskategorie 4 nach IEC : 2004 bzw. EN : Für den Einsatz gelten die einschlägigen Vorschriften der Maschinensicherheit, insbesondere die Maschinenrichtlinie 98/37/EG und die Arbeitsmittelbenutzungsrichtlinie 89/655/EWG Der hier eingesetzte SIGUARD Lichtvorhang dient vorzugsweise in vertikaler Anordnung der Gefahrstellensicherung (siehe Bild). Mit der physikalischen Auflösung von 30 Millimetern werden Hand/Arm zwischen 0,8 und 18 Metern Reichweite sicher erkannt. SIGUARD Lichtvorhänge 3RG7844 bestehen aus einem Sender und einem Empfänger (siehe Bild). Sender Empfänger A&D Safety Integrated Seite 4/27

5 Beginnend mit dem ersten Strahl (= Synchronisierungsstrahl) pulst der Sender Strahl für Strahl in rascher Folge. Der Empfänger erkennt die speziell geformten Pulspakete der Sendestrahlen und öffnet nacheinander die zugehörigen Empfangselemente im gleichen Rhythmus. Auf diese Weise bildet sich zwischen Sender und Empfänger ein Schutzfeld. Die Synchronisation zwischen Sender und Empfänger erfolgt auf optischem Weg. Lichtvorhänge können ihre Schutzwirkung nur erfüllen, wenn sie mit ausreichendem Sicherheitsabstand montiert werden. Die Berechnungsformeln für den Sicherheitsabstand sind Abhängig von der Art der Absicherung. Anbausituationen und Berechnungsformeln finden sich in der Norm EN 999 ( Anordnung von Schutzeinrichtungen in Hinblick auf Annäherungsgeschwindigkeiten von Körperteilen ). Die Formel für den notwendigen Abstand zu reflektierenden Flächen richten sich nach der internationalen Norm für Aktive Opto-elektronische Schutzeinrichtungen IEC : Die in diesem Beispiel verwendete Ausführung von Sender und Empfänger sieht je einen 12-poligen Hirschmann-Stecker vor (siehe Bild). Vom Hirschmann-Stecker werden folgende Pins genutzt: Sender Pin Eingang/Ausgang Verbunden mit... 1 Eingang +24 V DC 2 Eingang 0 V DC 3 Ausgang Pin 4 4 Eingang Pin 3 Versorgung Werksseitig keine interne Brücke gesetzt Empfänger Pin Eingang/Ausgang Verbunden mit... 1 Eingang +24 V DC 2 Eingang 0 V DC Versorgung 3 Ausgang F-DI OSSD1 4 Ausgang F-DI OSSD2 OSSD1 und OSSD2 sind die sicherheitsrelevanten Schaltausgänge (Output Signal Switching Devices). Diese werden auf die F-DI gelegt und mittels einer 2v2-Auswertung von der F-CPU abgefragt. 0 -Signal bedeutet: Lichtvorhang ist unterbrochen. Das F-Programm sorgt dann für den Stopp der gefahrbringenden Maschine. A&D Safety Integrated Seite 5/27

6 ! Achtung In diesem Beispiel wird die gefahrbringende Maschine durch einen Leuchtmelder simuliert. Beim Einsatz anderer Aktoren als diesen Leuchtmelder ist das sichere Abschalten der Verbraucher inkl. Signalrückführung noch zu ergänzen. Verwenden Sie für die Berechnung der max. Reaktionszeit Ihres F-Systems die Excel-Datei (Cotia-Tabelle), die für S7 Distributed Safety, V 5.3 zur Verfügung steht. Sie finden diese Datei im Internet: unter der Beitrags-ID A&D Safety Integrated Seite 6/27

7 Muting Muting ist eine bestimmungsmäßige Unterdrückung der Schutzfunktion. Dies ist z.b. während des Materialtransports in den Gefahrenbereich nötig. Das Muting wird durch Mutingsensoren ausgelöst. In diesem Beispiel wird paralleles Muting gezeigt. Dazu wird im F-Programm (FB 1, DB 1) der FB189 (F_MUTING) aufgerufen. Unter anderem besitzt der FB189 als Eingangsparameter die Signale der vier Mutingsensoren (MS_11...MS_22) sowie drei parametrierbare Zeiten (DISCTIM1, DISCTIM2; TIME_MAX). Nr. Bild Erklärung Wenn die Mutingsensoren MS_11 und MS_12 innerhalb der Zeit DISCTIM1 vom Produkt aktiviert werden, wird der Mutingbetrieb aktiv. Solange MS_11 und MS_12 vom Produkt aktiviert sind, bleibt der Mutingbetrieb erhalten. Das Produkt darf den Lichtvorhang passieren, ohne dass die Maschine stoppt. Bevor die Mutingsensoren MS_11 und MS_12 inaktiv schalten, müssen die Mutingsensoren MS_21 und MS_22 innerhalb der Zeit DISCTIM2 aktiviert worden sein. Der Mutingbetrieb bleibt so weiterhin aktiv. Der Mutingbetrieb wird beendet, wenn einer der Mutingsensoren MS_21 oder MS_22 vom Produkt inaktiv geschaltet werden. Der Mutingbetrieb darf maximal für die Zeit TIME_MAX aktiv sein. Mutingbetrieb wird auch aktiv, wenn zuerst die Mutingsensoren MS_21 und MS_22 ansprechen. Aktiver Mutingbetrieb wird durch weiße Leuchtmelder angezeigt. In diesem Beispiel wird zur Anzeige des Mutingbetriebs ein Leuchtmelder verwendet. Nachfolgendes Diagramm zeigt noch mal die zeitlichen Zusammenhänge beim Mutingbetrieb auf. A&D Safety Integrated Seite 7/27

8 Ablaufplan Nachfolgender Ablaufplan zeigt den Zusammenhang zwischen gefahrbringender Maschine, Schutzfeld und Mutingbetrieb. A&D Safety Integrated Seite 8/27

9 2.2 Vorteile/Kundennutzen Geringer Verdrahtungsaufwand durch Verwendung von sicherheitsgerichteter S7-CPU und dezentraler Peripherie. Dieser Vorteil kommt um so mehr zum Tragen, je mehr Sicherheitsfunktionen realisiert werden. Programmierung des sicherheitsgerichteten Programms mit STEP 7 Engineering-Tools Nur eine CPU notwendig, da sicherheitsgerichtete und Standard- Programmteile koexistent in der CPU ablaufen Die Ausgangssignale des Lichtvorhangs (OSSD1 und OSSD2 des Empfängers) können direkt auf die F-Peripherie (F-DI) verdrahtet werden. Nutzung von vorgefertigten (und zertifizierten) fehlersicheren Bausteinen aus der Bibliothek von Distributed Safety zur Realisierung des Mutingbetriebs. 3 Erforderliche Komponenten Hardwarekomponenten Komponente Typ MLFB/Bestellangaben Anz Hersteller Stromversorgung PS307 5A 6ES73071EA00-0AA0 2 S7-CPU, einsetzbar für Sicherheitsanwendungen CPU 315F-2DP 6ES7315-6FF01-0AB0 1 Micro Memory Card MMC 512 KByte 6ES7953-8LJ10-0AA0 1 Interface Module für ET 200S IM 151 High Feature 6ES7151-1BA00-0AB0 1 Powermodul für ET 200S PM-E DC24..48V AC V 6ES7138-4CB10-0AB0 2 Elektronikmodul für ET 200S 2DI HF DC24V 6ES7131-4BB00-0AB0 3 Elektronikmodul für ET 200S 4/8 F-DI DC24V 6ES7138-4FA01-0AB0 1 Elektronikmodul für ET 200S 4 F-DO DC24V/2A 6ES7138-4FB01-0AB0 1 Terminalmodul für ET 200S TM-P15S23-A0 6ES7193-4CD20-0AA0 2 Terminalmodul für ET 200S TM-E15S24-A1 6ES7193-4CA20-0AA0 3 Terminalmodul für ET 200S TM-E30C46-A1 6ES7193-4CF50-0AA0 2 Profilschiene 482,6 mm 6ES7390-1AE80-0AA0 1 Normprofilschiene 35 mm, Länge:483 mm 6ES5710-8MA11 1 Leuchtmelder inkl. Glühlampe weiß 3SB3217-6AA60 1 Optional: Leuchtmelder inkl. Glühlampe gelb 3SB3217-6AA30 1 Optischer Näherungsschalter (als Mutingsensor) Reflexions-Lichttaster (Bauform K80) 3RG7200-6CC00 4 SIEMENS AG SIGUARD Lichtvorhang Kat. 4 SIGUARD Lichtvorhang Kat. 4 Hirschmann- Leitungsdose Standard SENDER Auflösung 30 mm Standard EMPFAENGER Auflösung 30 mm incl. Crimpkontakte, gerade 3RG7844-2SD03-0SS0 1 3RG7844-2SD03-0SS1 1 3RG7848-2DA Drucktaster Grün, 1S 3SB3801-0DA3 2 2 A&D Safety Integrated Seite 9/27

10 Mit den angegebenen Hardwarekomponenten wurde die Funktionalität getestet. Es können dazu auch ähnliche, von obiger Liste abweichende Produkte verwendet werden. Beachten Sie in einem solchen Fall bitte, dass ggf. Änderungen im Beispielcode (z.b. andere Adressen) notwendig werden. Projektierungssoftware/-tools Komponente Typ MLFB / Bestellangaben Anz Hersteller SIMATIC STEP 7 V5.3 + SP1 6ES7810-4CC07-0YA5 1 SIMATIC Distributed Safety V5.3 6ES7833-1FC01-0YA5 1 SIEMENS 4 Aufbau und Verdrahtung! Achtung Beachten Sie zum Aufbau und zur Verdrahtung des Funktionsbeispiels unbedingt nachfolgenden : Für das Erreichen der Sicherheitskategorie 4 ist es zwingend notwendig, das Prozesssignal zum Aktor rückzulesen. Das Rücklesen ist in diesem Beispiel nicht realisiert. Der Aktor in diesem Beispiel ist ein Leuchtmelder der eine Maschine simuliert. Bei Verwendung anderer Aktoren muss der Anwender für das Rücklesen selber sorgen. Auf die Thematik Rücklesen wird im Safety Integrated Funktionsbeispiel Nr. 7 explizit eingegangen. 4.1 Der Hardwareaufbau in der Übersicht Die Anordnung zur Realisierung des Lichtvorhangs mit Mutingfunktion besteht aus einer PROFIBUS-Konfiguration. Eine sicherheitsgerichtete S7- CPU wird dabei als DP-Master, eine ET 200S als DP-Slave eingesetzt. Der optional einsetzbare gelbe Leuchtmelder simuliert die gefahrbringende Maschine, der weiße Leuchtmelder zeigt aktives Muting an. Die Power Supply (für den Lichtvorhang) darf über die angeschlossenen Sicherheitsbauteile hinaus keine weiteren Teile der Maschine mit Spannung versorgen. Beide Stromversorgungen benötigen die gleiche Masse. Statt zweier 2DI-Elektronikmodule kann auch ein 4DI-Elektronikmodul verwendet werden. Die High Feature -Elektronikmodule können auch durch Standardmodule ersetzt werden. A&D Safety Integrated Seite 10/27

11 4.2 Verdrahtung der Hardwarekomponenten Voraussetzung: Die Stromversorgungen werden mit 230V AC versorgt. Kontrollieren Sie vorab die an den nachfolgend genannten Hardwarekomponenten eingestellten Adressen: Hardwarekomponente IM 151 High Feature F-DI F-DO Einzustellende Adresse 6 (PROFIBUS- Adresse) Schalterstellung: Schalterstellung: Können Sie abändern Die PROFIsafe-Adressen werden automatisch bei der Projektierung der fehlersicheren Module in STEP 7 vergeben. Zulässig sind die PROFIsafe- Adressen 1 bis Achten Sie bitte darauf, dass die Einstellung am Adressschalter (DIL Schalter) auf der Modulseite mit der PROFIsafe-Adresse in der Hardwarekonfiguration von STEP 7 übereinstimmt. Die DP-Schnittstelle der CPU 315F muss mit der DP-Schnittstelle der IM 151 HF verbunden werden. A&D Safety Integrated Seite 11/27

12 Im Nachfolgenden wird die Verdrahtung der Hardware gezeigt. Dazu wird nachfolgende Tabelle vorangestellt, in der mehrfach vorkommende Hardwarekomponenten nummeriert werden, damit Sie diese in dem sich dann anschließenden Verdrahtungsplan eindeutig zuordnen können. A&D Safety Integrated Seite 12/27

13 A&D Safety Integrated Seite 13/27

14 6 PS 307 / CPU 315F 1 PM-E AUX PM-E AUX DI HF Quittierung Start L1 N PE 7 PS 307 A 4 A 8 IM 151 HF L L M M A A 8 A 4 A 4 2 DI HF A 8 A 8 F-DO 2 DI HF A A 8 4 Muting Sensor 11 Muting Sensor 12 Muting Sensor 21 Muting Sensor 22 F-DI L1 N PE A A 8 A 12 A A 4 A A 8 A 12 A 16 A 7 A 11 A 15 Signalleuchte (Muting) PE Lichtvorhang (Empfänger) 2 Aktor PE Lichtvorhang (Sender) A 3 A 7 A A 15 A&D Safety Integrated Seite 14/27

15 Für den Download des S7-Projektes zur CPU 315F-2DP benötigen Sie eine Verbindung zwischen der MPI-Schnittstelle Ihres PG/PC und der MPI-Schnittstelle der CPU 315F-2DP (MPI-Kabel). Die Masse der beiden verwendeten Stromversorgungen (PS) muss gleich sein. 4.3 Funktionstest Nach dem Verdrahten der Hardwarekomponenten können Sie (nach Laden des S7-Projektes) die verwendeten Ein- und Ausgänge bezüglich der Funktionalität prüfen. Verwendete Ein- und Ausgänge Nr. HW-Komponente Adresse Symbol Signal (Defaultwert) 1 Taster (NO) E 0.0 START 0 2 Taster (NO) E 0.1 ACK 0 3 Optischer Näherungsschalter 4 Optischer Näherungsschalter 5 Optischer Näherungsschalter 6 Optischer Näherungsschalter E 1.0 MS_11 0 E 1.1 MS_12 0 E 2.0 MS_21 0 E 2.1 MS_22 0 Mutingsensoren 1 : Sensor erfasst Material 7 Empfänger Lichtvorhang E 4.0 OSSD 1 1 -Signal bei freiem Schutzfeld 8 Leuchtmelder (gelb) A 10.0 ACTUATOR 0 Simulierte Maschine 9 Leuchtmelder (weiß) A 10.1 MLAMP 0 Mutinglampe Testen der Ein- und Ausgänge Voraussetzung: Die Ein- und Ausgänge haben die unter Verwendete Einund Ausgänge angegebenen Defaultwerte. Die in nachfolgender Tabelle genannten Zeiten DISCTIM1 und TIME_MAX parametrieren Sie im FB 1 des Programmcodes. A&D Safety Integrated Seite 15/27

16 Nr. Aktion 1 Drücken Sie den Taster E 0.1 und lassen ihn los 2 Drücken Sie den Taster E 0.0 und lassen ihn los Reaktion A 10.0 A Quittierung 1 0 Start der Maschine 3 Unterbrechen Sie das Schutzfeld 0 0 OSSD= 0 4 Wiederholen Sie Nr. 1 und Start der Maschine 5 Setzen Sie E 1.0 = Mutingsensor 11 löst aus 6 Setzen Sie E 1.1 = 1 (Diese Aktion muss innerhalb von DISCTIM1 erfolgen) 7 Unterbrechen Sie das Schutzfeld Warten Sie bis zum Ablauf von TIME_MAX 1 1 Beginn Mutingbetrieb Schutzfeld ist nicht aktiv! 0 0 Muting noch nicht beendet und t>time_max 4.4 Wichtige Einstellungen an den Hardwarekomponenten! Achtung Nachfolgend werden zur Übersicht einige wichtige Einstellungen aus der Hardwarekonfiguration von STEP 7 gezeigt. Diese Einstellungen finden sich in dem mitgelieferten STEP 7 Projekt wieder. Änderungen an diesen Einstellungen (z.b. aufgrund von individuellen Vorgaben) sind grundsätzlich möglich, beachten Sie dazu aber bitte nachfolgenden : Die nachfolgend gezeigten Einstellungen tragen mit dazu bei die Sicherheitskategorie 4 zu erfüllen. Änderungen an den Einstellungen können zu einem Verlust der Sicherheitsfunktion führen. Sollten Sie Änderungen durchführen (z.b. ein weiteres Modul hinzufügen), muss auch der Beispielcode entsprechend angepasst werden. Übersichtsbild Die PROFIBUS-Adresse wird an dem IM 151 HF mittels DIL-Schalter eingestellt. A&D Safety Integrated Seite 16/27

17 Einstellungen der CPU 315F-2DP Zu erreichen durch Doppelklick auf CPU 315F-2 DP (siehe Übersichtsbild ). Bild Defaultwert: 100 ms. Zu Beachten ist, dass die F-Baugruppen-Überwachungszeit größer als die Aufrufzeit des OB 35 sein muss. Zu finden im Register Protection. Es muss ein Passwort vergeben werden, um den Parameter CPU Contains Safety Program setzen zu können. Nur in diesem Fall werden bei der Übersetzung der Hardwarekonfiguration von STEP 7 alle erforderlichen F-Bausteine zum sicheren Betrieb der F-Baugruppen generiert. Hier verwendetes Passwort: siemens Eingestellter Betrieb: Testbetrieb Im Prozessbetrieb werden die Testfunktionen wie Programmstatus oder Variable beobachten/steuern so eingeschränkt, dass die eingestellte zulässige Zykluszeiterhöhung nicht überschritten wird. Das Testen mit Haltepunkten und schrittweise Programmausführung können nicht ausgeführt werden. Im Testbetrieb sind alle Testfunktionen über PG/PC ohne Einschränkung nutzbar, die auch größere Verlängerungen der Zykluszeit bewirken können. Wichtig: Wenn sich die CPU im Testbetrieb befindet, müssen Sie dafür sorgen, dass die CPU bzw. der Prozess große Zykluszeitverlängerungen "vertragen" kann. Einstellungen der sicherheitsgerichteten F-DI Zu erreichen durch Doppelklick auf 4/8 F-DI DC24V (siehe Übersichtsbild ). Bild Mit intelligenten Sensoren, die selbst eine Leitungsüberwachung auf Kurzschluss und Drahtbruch durchführen, kann mit externer Geberversorgung Kat. 4 nach EN erreicht werden. Für diesen Anwendungsfall muss in der F-DI der Kurzschlusstest deaktiviert sein. A&D Safety Integrated Seite 17/27

18 Bild DIL switch settings Dieser Wert muss auf dem Modul (F-DO) eingestellt sein. F monitoring time Zu Beachten ist, dass die F- Überwachungszeit größer als die Aufrufzeit des OB 35 sein muss. Ebenfalls im Register Parameter. Die OSSD-Ausgänge des Lichtvorhangs werden in einer 2v2- Auswertung ausgewertet. Alle anderen Kanäle: Deaktivieren Einstellungen der sicherheitsgerichteten F-DO Zu erreichen durch Doppelklick auf 4 F-DO DC24V/2A (siehe Übersichtsbild ). Bild DIL switch settings Dieser Wert muss auf dem Modul (F-DO) eingestellt sein. F monitoring time Zu Beachten ist, dass die F- Überwachungszeit größer als die Aufrufzeit des OB 35 sein muss. Channel 0: Aktoranbindung (hier: Leuchtmelder) Channel 1: Mutinglampe Alle anderen Kanäle: Deaktivieren Die Rücklesezeit legt die Dauer des Ausschaltvorgangs für den entsprechenden Kanal fest. Sie sollten die Rücklesezeit hinreichend groß einstellen, wenn der betroffene Kanal große kapazitive Lasten schaltet. Wir empfehlen die Rücklesezeit durch Probieren so klein wie möglich, jedoch so groß einzustellen, das der Ausgangskanal nicht passiviert wird. A&D Safety Integrated Seite 18/27

19 5 Leistungseckdaten Lade- und Arbeitsspeicher (ohne Programmcode) Gesamt S7-Standardbausteine F-Bausteine (sicherheitsgerichtet) Ladespeicher ca. 37,5 k ca. 0,2 k ca. 37,3 k Arbeitsspeicher ca. 28,1 k ca. 0,09 k ca. 28,1 k Lade- und Arbeitsspeicher (mit Programmcode) Gesamt S7-Standardbausteine F-Bausteine (sicherheitsgerichtet) Ladespeicher ca. 48,0 k ca. 1,0 k ca. 47,0 k Arbeitsspeicher ca. 35,1 ca. 0,4 k ca. 34,7 k Zykluszeit Gesamtzykluszeit (typisch) ca. 5 ms Standard- und Sicherheitsprogramm Max. Laufzeit des Sicherheitsprogramms 6 Beispielcode Vorbemerkung 10 ms Die Berechnung erfolgt mit der Cotia-Tabelle. In Kap. 2 ist angegeben wo Sie diese finden. Beiliegend bieten wir Ihnen das STEP 7 Projekt als Beispielcode, mit dem Sie die hier beschriebene Funktionalität nachstellen können. Der Beispielcode ist immer den in den Funktionsbeispielen verwendeten Komponenten zugeordnet und realisiert die geforderte Funktionalität. Darüber hinaus gehende Problemstellungen sind von Anwenderseite zu realisieren, wobei der Beispielcode als Grundlage dienen kann. Passwort Die für den sicherheitsrelevanten Teil verwendeten Passwörter sind in allen Fällen siemens. A&D Safety Integrated Seite 19/27

20 Verwendung des STEP 7 Projektes Das STEP 7- Projekt zeigt die Möglichkeit, einen Lichtvorhang in der Sicherheitskategorie 4 mit Hilfe einer sicherheitsgerichteten S7-CPU zu betreiben. Die gefahrbringende Maschine wird in diesem Beispiel durch einen Leuchtmelder simuliert. Die für die Aktorik notwendigen Bedingungen zum Erreichen der Sicherheitskategorie 4 nach EN (z.b. Rücklesen der Aktorsignale) werden in diesem Beispiel nicht betrachtet. Nach Aufbau und Inbetriebnahme der hier vorgestellten Funktionalität, geben Ihnen die verwendeten Leuchtmelder folgende Informationen: Leuchtmelder die leuchten Gelbe Weiße Erklärung Gefahrbringende Maschine läuft (simuliert den Aktor). Mutingbetrieb Download Zum Aufrufen der zugehörigen Projektdatei, öffnen Sie die als getrennter Download (auf der HTML-Seite) angebotene Datei "as_fe_i_005_v10_code_lcurtain.zip" und extrahieren diese in ein beliebiges Verzeichnis. Für den Download des Projektes in die F-CPU gehen Sie bitte wie folgt vor: Laden Sie zuerst die Hardwarekonfiguration in die S7-CPU Wechseln Sie zum SIMATIC Manager Markieren Sie den Bausteincontainer Menü Extras -> Sicherheitsprogramm bearbeiten Klicken Sie den Button Laden Der Beispielcode mit den angegebenen Konfigurationen ermöglicht folgendes Anbindung eines SIGUARD Lichtvorhangs 3RG7844 an die F- Peripherie einer sicherheitsgerichteten SIMATIC S7-CPU zur Gefahrstellensicherung. Mutingbetrieb A&D Safety Integrated Seite 20/27

21 Programmablauf Im OB 1 wird die Bedingung für einen Start der gefahrbringenden Maschine (hier simuliert durch einen Leuchtmelder) festgelegt: Parameter Adresse Erklärung START E 0.0 (NO) Startanforderung MS_11 E 1.0 MS_12 E 1.1 MS_21 E 2.0 MS_22 E 2.1 INSTANZ_FB1. FAULT DB1.DBX4.2 Optische Näherungsschalter als Mutingsensoren. Es können beliebige andere Sensoren verwendet werden, die nicht fehlersicher sein müssen. Konvention: Bei 1 -Signal wird das Objekt erkannt. Dieses Bit bewirkt, dass ein Start der Maschine nur nach vorheriger Quittierung möglich ist. Der Signalzustand dieses Bits wird im Sicherheitsprogramm festgelegt (FB 1) und in dessen zugehörigem Instanz-DB abgelegt (DB1, Byte 4, Bit 2). STOP M 92.3 Dummy-Bit. In diesem Beispiel ist kein betriebsmäßiges stoppen realisiert. Wollen Sie das Beispiel entsprechend erweitern, können Sie das Merkerbit durch das entsprechende Sensorsignal ersetzen. COND M 92.0 Setzt bzw. rücksetzt die Maschine (im FB 1 des Sicherheitsprogramms). Ein Start soll (in diesem Beispiel) nur möglich sein, wenn sich kein Werkstück im überwachten Bereich des Lichtvorhangs befindet (MS_11...MS_22= 0 ). Die Information des Merkers COND wird im Sicherheitsprogramm als Merker COND1 gelesen. Diese Zuweisung geschieht im Weckalarm OB 35 und hat nachfolgenden Grund: Wenn Sie im Sicherheitsprogramm Daten aus dem Standard- Anwenderprogramm (Merker oder PAE von Standard-Peripherie) lesen möchten (hier: COND), die während der Laufzeit einer F-Ablaufgruppe durch das Standard-Anwenderprogramm oder ein Bedien- und Beobachtungssystem verändert werden können, müssen Sie dafür eigene Merker (hier: COND1) verwenden. Diese Merker müssen Sie unmittelbar vor dem Aufruf der F-Ablaufgruppe mit den Daten aus dem Standard- A&D Safety Integrated Seite 21/27

22 Anwenderprogramm beschreiben. Im Sicherheitsprogramm dürfen Sie dann nur auf diese Merker zugreifen. In diesem Beispiel ist dies schon realisiert. Generell gilt jedoch: Wenn Sie obige Sätze nicht beachten, kann die F-CPU in STOP gehen. Das sicherheitsgerichtete Programm besitzt folgenden Programmablauf: F-CALL (FC 1) F-CALL (FC 1) ist die F-Ablaufgruppe und wird aus dem Weckalarm-OB (OB 35) heraus aufgerufen. F-CALL ruft den F-Programmbaustein (hier: FC 10) auf. FC Safety_Prg (FC 10) Der FC 10 sorgt für den modularen Aufbau des Sicherheitsprogramms. FB L_CURTAIN (FB 1, DB 1) Der FB 1 hat zwei Aufgaben: 1. Aufruf des FB F_MUTING (FB 189, DB 189) aus der Bibliothek von Distributed Safety (Netzwerk 1). 2. Die Maschine (hier simuliert durch einen Leuchtmelder) ein- und ausschalten (Netzwerk 2). A&D Safety Integrated Seite 22/27

23 Netzwerk 1: Wenn z.b. der Lichtvorhang unterbrochen wurde, ist vor einem erneuten Start der Maschine (hier simuliert durch einen Leuchtmelder) eine Quittierung(ACK= 1) notwendig. Diese Forderung wird durch den Ausgangsparameter ACK_REQ= 1 des FB 189 angezeigt. Die statische Variable #EN_FAULT wird im OB 1 aus dem Instanz-DB des FB 1 gelesen und dort so verschaltet, dass ein Start erst dann möglich ist, wenn im FB 1 quittiert wurde. Netzwerk 2 Durch die erfolgreiche Quittierung wird durch den FB 189 Freigabe (#RELEASE= 1 ) erteilt. Durch eine Startanforderung im OB 1 wird COND1 = 1 und die Maschine wird eingeschaltet (#ACTUATOR= 1 ). Wird nun z.b. der Lichtvorhang unterbrochen wird die Freigabe vom FB 189 zurückgesetzt und die Maschine ausgeschaltet. A&D Safety Integrated Seite 23/27

24 FB F_MUTING (FB 189, DB 189) Der FB 189 ist ein zertifizierter Baustein aus der Bibliothek von Distributed Safety:! Warnung FC REINTEGRATION (FC 2) Netzwerk 2 des FC 10 ruft den FC 2 auf, wo im Falle einer Passivierung der F-DI bzw. F-DO die Reintegration realisiert wird. Für die F-DO ist ein Merkerbit REINT vorbereitet, dass mit einer positiven Flanke die Baugruppe wiedereingliedert. In diesem Beispiel geschieht die Reintegration passivierter Baugruppen automatisch. Nutzen Sie die automatische Reintegration für Ihre Anwendungen nur dann, wenn sich daraus keine Gefährdungen ergeben können. Eine Passivierung wird durch leuchten der LED SF auf der Baugruppe angezeigt. Die Reintegration einer F-Baugruppe kann ca. eine Minute dauern. A&D Safety Integrated Seite 24/27

25 Bedienungsanleitung Nachfolgende Tabellen demonstrieren die Funktionsweise: Bedienungsanleitung 1: Lichtvorhang unterbrechen Nr. Aktion Ergebnis / 1 Drücken Sie den Quittierungstaster ACK Vor Start der Maschine notwendig. Die 4 Mutingsensoren müssen 0 -Signal führen. 2 Drücken Sie den Starttaster START Maschine läuft (simuliert durch gelben Leuchtmelder). 3 Unterbrechen Sie den Lichtvorhang Gelber Leuchtmelder geht aus ( Maschine stoppt). Bedienungsanleitung 2: Muting Achten Sie bei den folgenden Aktionen darauf die Diskrepanzzeiten DISCTIM1 und DISCTIM2 sowie die maximale Mutingzeit TIME_MAX einzuhalten. Die Vergabe der Zeitwerte finden Sie im F-Programm (FB 1, Netzwerk 1 beim Aufruf des FB 189). Nr. Aktion Ergebnis / 1 Drücken Sie den Quittierungstaster ACK. Vor Start der Maschine notwendig. Die 4 Mutingsensoren müssen 0 -Signal führen. 2 Drücken Sie den Starttaster START. Maschine läuft (simuliert durch gelben Leuchtmelder).. 3 Schalten Sie den MutingsensorMS_11 und halten ihn auf 1 -Signal. 4 Schalten Sie den Mutingsensor MS_12 und halten ihn auf 1 - Signal. 5 Schalten Sie den Mutingsensor MS_21 und halten ihn auf 1 - Signal. 6 Schalten Sie den Mutingsensor MS_22 und halten ihn auf 1 - Signal. 7 Schalten Sie den Mutingsensor MS_11 zurück auf 0 -Signal. 8 Schalten Sie den Mutingsensor MS_12 zurück auf 0 -Signal. 9 Schalten Sie den Mutingsensor MS_21 zurück auf 0 -Signal. 10 Schalten Sie den Mutingsensor MS_22 zurück auf 0 -Signal. Mutingsensor 1 von Sensorpaar 1 löst aus. Mutingsensor 2 von Sensorpaar 1 löst aus. Die weiße Mutinglampe zeigt aktive Mutingfunktion an. Eine Unterbrechung des Lichtvorhangs führt nicht zum Stopp der Maschine. Mutingsensor 1 von Sensorpaar 2 löst aus. Mutingsensor 2 von Sensorpaar 2 löst aus. Mutingsensor 1 von Sensorpaar 1 wird vom Werkstück freigegeben. Mutingsensor 2 von Sensorpaar 1 wird vom Werkstück freigegeben. Mutingsensor 1 von Sensorpaar 2 wird vom Werkstück freigegeben. Muting ist nicht mehr aktiv -> Die weiße Mutinglampe geht aus. Mutingsensor 2 von Sensorpaar 2 wird vom Werkstück freigegeben. A&D Safety Integrated Seite 25/27

26 Bedienungsanleitung 3: Drahtbruch der Mutinglampe Nr. Aktion Ergebnis / 1 Drücken Sie den Quittierungstaster ACK. Vor Start der Maschine notwendig. Die 4 Mutingsensoren müssen 0 -Signal führen. 2 Drücken Sie den Starttaster START. Vor Start der Maschine notwendig. Die 4 Taster (NC) für Muting müssen 0 - Signal führen. 3 Schalten Sie den Mutingsensor MS_11 und halten ihn auf 1 - Signal. 4 Schalten Sie den Mutingsensor MS_12 und halten ihn auf 1 - Signal. 5 Klemmen Sie den Anschluss der Mutinglampe von der F-DO. Mutingsensor 1 von Sensorpaar 1 löst aus. Mutingsensor 2 von Sensorpaar 1 löst aus. Die weiße Mutinglampe zeigt aktive Mutingfunktion an. Eine Unterbrechung des Lichtvorhangs führt nicht zum Stopp der Maschine. Drahtbruch: Die Maschine wird abgeschaltet. A&D Safety Integrated Seite 26/27

27 7 Bewertung/Rückmeldung A&D AS CS3 KM D Nürnberg-Moorenbrunn Fax.: Mail: Absender Name: Dienststelle Ort: Telefon: Internetadresse: Bewertung des Papieres Finde ich sehr gut Finde ich gut Finde ich nicht so gut Weil... Sollten Sie beim Lesen dieser Unterlage auf Druckfehler gestoßen sein, bitten wir Sie, uns diese mit diesem Vordruck mitzuteilen. Ebenso dankbar sind wir für Anregungen und Verbesserungsvorschläge. Thema richtig gewählt Thema verfehlt Umfang ausreichend Zu detailliert Zu oberflächlich Verständlich Teilweise verständlich Unverständlich Gestaltung gut Gestaltung mittel Gestaltung schlecht Oft benutzt Selten benutzt Einmal dann nicht wieder Zeitersparnis durch Verwendung des Papiers gegenüber früher: Keine Ersparnis ca. 5% ca. 10% andere...% Anregungen: A&D Safety Integrated Seite 27/27