Functional Example CD-FE-I-025-V20-DE

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1 Functional Example Sicherheitsgerichtete Schalttechnik SIRIUS Safety Integrated mit überwachtem Start Kategorie 2 nach EN 954- (mit Bewertung nach EN 6206 und EN ISO 3849-: 2006) mit ET200S Safety Solution Local

2 mit überwachtem Start Kategorie 2 nach EN 954- Beitrags-ID: Vorbemerkung Die Funktionsbeispiele zum Thema Safety Integrated sind funktionsfähige und getestete Automatisierungskonfigurationen auf Basis von I IA/DT-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 Hinweis 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. I IA CD Safety Integrated Seite 2/5

3 mit überwachtem Start Kategorie 2 nach EN 954- Beitrags-ID: Inhaltsverzeichnis Gewährleistung, Haftung und Support Funktion Beschreibung der Funktionalität Vorteile/Kundennutzen Erforderliche Komponenten Aufbau und Verdrahtung Der Hardwareaufbau in der Übersicht Verdrahtung der Hardwarekomponenten Wichtige Einstellungen an den Hardwarekomponenten... 5 Bewertung nach IEC 6206 und EN ISO 3849-: Sicherheitsfunktion Bewertung nach IEC Bewertung nach ISO 3849-: Zusammenfassung Ansprechpartner Historie... 5 I IA CD Safety Integrated Seite 3/5

4 mit überwachtem Start Kategorie 2 nach EN 954- Beitrags-ID: 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 Funktionsbeispiel beschriebenen Beispiele, Hinweise, 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 2007 Siemens I IA/DT. Weitergabe oder Vervielfältigung dieser Applikationsbeispiele oder Auszüge daraus sind nicht gestattet, soweit nicht ausdrücklich von Siemens I IA/DT zugestanden. I IA CD Safety Integrated Seite 4/5

5 mit überwachtem Start Kategorie 2 nach EN 954- Beitrags-ID: Funktion 2. Beschreibung der Funktionalität Befinden sich Menschen (z.b. in der Fertigungstechnik) in der Nähe von Maschinen, müssen diese durch technische Einrichtungen angemessen geschützt werden. Das Befehlsgerät stellt dabei eine weit verbreitete Komponente dar, um Mensch, Maschine und Umwelt vor Gefahren zu schützen. In diesem Safety Functional Example wird das Befehlsgerät mit zwangsöffnenden Kontakten durch das Safety Modul PM-D-F überwacht. Wird der Not- Halt betätigt, schaltet das Safety Modul PM-D-F die ihm zugeordneten gemäß Stop Kategorie 0 nach EN ab. In diesem Beispiel wird ein Antrieb stillgesetzt. Vor dem Wiedereinschalten bzw. Quittieren der Abschaltung mittels des Starttasters wird überprüft, ob die Kontakte des Befehlsgerätes geschlossen sind und der abgeschaltet ist. In diesem Beispiel wird nur auf die Sicherheitsfunktion eingegangen. Das betriebsmäßige Schalten des s erfolgt durch eine Standart SPS und wird hier nicht weiter betrachtet. Hinweis Einrichtungen, funktionelle Aspekte und Gestaltungsleitsätze zum sind in der EN ISO 3850: 2006 hinterlegt. Zusätzlich ist noch die Norm EN : 2006 zu beachten. 2.2 Vorteile/Kundennutzen Reines Hardware- Engineering ohne Softwareprojektierung für die Sicherheitstechnik. Umfangreiche Profibusdiagnose der und des Safety Moduls PM-D-F. Durch geringeren Material- und Verdrahtungsaufwand, werden die Einbauflächen im Schaltschrank reduziert, und somit auch die Stellflächen in der Anlage. I IA CD Safety Integrated Seite 5/5

6 mit überwachtem Start Kategorie 2 nach EN 954- Beitrags-ID: Meldung Schütz verschweisst Mit diesem Schaltungsbeispiel kann die Kategorie 2 nach EN 954- nur dann erfüllt werden, wenn beim Versagen des Aktors automatisch eine Warnung erfolgt oder die Maschinensteuerung einen sicheren Zustand einleitet. Ansonsten ist ein zweiter Abschaltweg erforderlich. Diese Meldung kann mit Hilfe des Prozessabbildes der generiert werden. ET200S Standard ET200S HF PAE 0.0 Betriebsbereit 0.0 Bereit (Automatik) 0. Schütz ein 0. Motor ein (Strommessung) 0.2 Leistungsschalter ausgelöst 0.2 Sammelfehler 0.3 Sammelwarnung 0.4 Eingang 0.5 Eingang Eingang Eingang Motorstrom I akt.6 Betriebsart H-V-O.7 Rampenbetrieb (nur DSSe-x) PAA 0.0 Motor rechts 0.0 Motor rechts 0. Motor links 0.2 Bremse 0.2 Bremse lösen 0.3 Trip-Reset 0.4 Notstart 0.5 Selbsttest I IA CD Safety Integrated Seite 6/5

7 mit überwachtem Start Kategorie 2 nach EN 954- Beitrags-ID: Beispiel Baustein: Meldung Schütz verschweisst für Standard Mit dem Standard Ausgang Schütz verschweisst kann ein Leuchtmelder angesteuert werden. Durch diese Meldung ist ein zweiter Abschaltweg nicht mehr notwendig. I IA CD Safety Integrated Seite 7/5

8 mit überwachtem Start Kategorie 2 nach EN 954- Beitrags-ID: Erforderliche Komponenten Hardwarekomponenten Komponente Typ MLFB / Bestellangaben Anzahl. Hersteller Pilzdrucktaster 3SB3 80-0DG3 Ö 40 mm, mit gelbem Oberteil ohne Schutzkragen Schaltelement mit einem 3SB C Schaltglied, Öffner Leer Gehäuse eine 3SB3 80-0AA3 Befehlsstelle Schaltelement S für 3SB3 420-OB Bodenbefestigung Starttaster Drucktaster schwarz mit 3SB AA flachem Druckknopf Nenndurchmesser 22 mm optional: 3SB3 906-EL Beschriftungsschild Start Direktstarter, erweiterbar 3RK30-KB00-0AA2 5,5 kw; 9,0 A bis 2 A Terminalmodul für Direktstarter 3RK903-0AB00 mit Zuleitungsan- schluss TM für PM-D F/2; einzelner 3RK903-AA00 Siemens AG o. übergeorndn. Sicherheitskreis TM für Connectionmodul 3RK903-AB00 PM-X ET200S - Station PM-D F Powermodul für 3RK903-BA00 Not-Aus-Anwendung; überwachter Start Failsafe-Kit für Direktstarter 3RK903-CA00 IM 5 Basic zum Anschluss 6ES75-CA00-0AB0 der ET200S an PROFIBUS DP optional 3RK903-2AA00 Einspeisebaustein M45- PEN-F Stromversorgung 6ES7307EA00-0AA0 PS307 5A SIMATIC S7 SIMATIC S7-300, CPU 35-2DP 6ES735-2AG0-0AB0 Micro Memory Card MMC 52 kb 6ES7953-8LJ0-0AA0 Hinweis Die Funktionalität wurde mit den angegebenen Hardwarekomponenten getestet. Es können auch ähnliche, von dieser Liste abweichende Produkte (z.b. ein anderer ET200S ) verwendet werden. Bei der Verwendendung von ET200S High Feature kann auf das F-Kit verzichtet werden, das dieses schon in den n integriert ist. I IA CD Safety Integrated Seite 8/5

9 IM 5 BASIC PM-D F PM-X mit überwachtem Start Kategorie 2 nach EN 954- Beitrags-ID: Aufbau und Verdrahtung 4. Der Hardwareaufbau in der Übersicht Standard- SPS PROFIBUS Auswerten SF DS-x 0 I SF Reagieren Einspeisung PWR PWR CON CON Erfassen STAT V Einspeisung 2 T 4 T2 6 T3 Start ET200S mit PM-D-F und mit F-Kit In einer ET 200S Station können auch weitere vor dem PM-X Modul gesteckt werden. Diese werden dann auch durch Betätigen des - Befehlsgeräts abgeschaltet (Gruppenabschaltung). PE N I IA CD Safety Integrated Seite 9/5

10 mit überwachtem Start Kategorie 2 nach EN 954- Beitrags-ID: Verdrahtung der Hardwarekomponenten SPS Master IM 5 PM-D F DS PM - X Abschlussmodul LL2 L3 24V M PROFIBUS-DP 24V M TM-PF 30 S47 B F-Kit TM-X5 S27-0 Abschlussdeckel I IA CD Safety Integrated Seite 0/5

11 mit überwachtem Start Kategorie 2 nach EN 954- Beitrags-ID: Wichtige Einstellungen an den Hardwarekomponenten Nachfolgend werden zur Übersicht einige wichtige Einstellungen aus der Hardwarekonfiguration von STEP7 gezeigt. I IA CD Safety Integrated Seite /5

12 mit überwachtem Start Kategorie 2 nach EN 954- Beitrags-ID: Bewertung nach IEC 6206 und EN ISO 3849-: Sicherheitsfunktion Vorbemerkung Not Halt ist kein Mittel zur Risikominderung. Not Halt ist eine ergänzende Sicherheitsfunktion Sicherheitsfunktionen Für die weitere Betrachtung werden die folgenden Sicherheitsfunktionen zu Grunde gelegt: ergänzende Sicherheitsfunktion SF Wenn betätigt wird, muss der Motor ausgeschaltet werden. Im Folgenden werden die oben genannten Sicherheitsfunktionen nach den beiden Normen EN 6206 und EN ISO 3849-: 2006 bewertet. I IA CD Safety Integrated Seite 2/5

13 mit überwachtem Start Kategorie 2 nach EN 954- Beitrags-ID: Bewertung nach IEC 6206 Parameter zur Berechnung von PFH D für "Erfassen" () und "Reagieren"() Parameter Wert Begründung Festlegung B0 Anteil gefahrbringender Ausfälle T Gebrauchsdauer C Anzahl Betätigungen der Anzahl Betätigungen T2 Diagnose-Testintervall β (CCF-Faktor) Anfälligkeit gegenüber Ausfällen in Folge gemeinsamer Ursache DC Diagnosedeckungsgrad Diagnosedeckungsgrad * 0 5 * 0 6 Herstellerangabe 0,2 0, h (20Jahre) 6 * 0-3 /h 6 * 0-3 /h Herstellerangabe (20%) (75%) Herstellerangabe Annahmen: Einmal pro Woche (7*24 Stunden) erfolgt eine Betätigung (Test ). An allen Tagen im Jahr (365 Tage) können Betätigungen stattfinden. Der ist immer angezogen und werden nur bei Betätigung des betätigt. 0,99 (99%) 0 (0%) 68h Bei Betätigung des wird im PM-D F ein defekter Kontakt erkannt. Eine Betätigung erfolgt jede Woche (7 * 24 Stunden) (siehe C ). 0, Bei kann bei Installation nach IEC 6206 darf ein CCF-Faktor von 0, (0%) angenommen werden. Mit diesem Wert liegt man dann auf der sicheren Seite ( konservativer Wert ). Diskrepanzauswertung bei ; Es wird keine Fehlerreaktion eingeleitet. (Worst Case Betrachtung). Siemens Anwender Parameter Auswerten Parameter Komponente Wert Festlegung PFH D (PMD-F) PM-D F Modul 8,73 * 0-09 Siemens Ergebnis EN 6206 SIL CL PFH D Erfassen 3 Hardwarefehlertoleranz: HFT =,2 * 0-0 Architektur: Basis- Anteil sicherer Ausfälle: SFF 0,99 (99%) Teilsystemarchitektur D Auswerten 3 Herstellerangabe 8,73 * 0-09 Herstellerangabe Reagieren Hardwarefehlertoleranz: HFT = 0 4,5 * 0-0 Architektur: Basis- Anteil sicherer Ausfälle: SFF = 0 (0%) Teilsystemarchitektur A Verwendung von bewährten Bauteilen Ergebnis SIL CL aller Aufgaben der ergänzenden Sicherheitsfunktion ist mindestens. PFH D (=9,29 * 0-09 ) der gesamten ergänzenden Sicherheitsfunktion erfüllt SIL. I IA CD Safety Integrated Seite 3/5

14 mit überwachtem Start Kategorie 2 nach EN 954- Beitrags-ID: Bewertung nach ISO 3849-:2006 Parameter zur Berechnung von MTTF d für "Erfassen" () und "Reagieren"() Parameter Wert Begründung Festlegung B0 - B0 Wert B0 Wert Anteil gefahrbringender Ausfälle d op mittlere Betriebszeit in Tagen pro Jahr h op mittlere Betriebszeit in Stunden pro Tag t Zyklus mittlere Zeit zwischen dem Beginn zweier aufeinander folgender Zyklen des Bauteils Zwischenergebnisse: Zwischenergebnis Begründung * 0 5 * 0 6 0,2 0, Tage pro Jahr 24 Stunden pro Tag 68h/Zyklus 68h/Zyklus Herstellerangabe Herstellerangabe Annahme: An allen Tagen im Jahr finden Betätigungen statt. Annahme: Zwischen dem Betätigen des (Test ) und des s liegt eine Woche (7 * 24 Stunden). MTTF d hoch MTTF d 30 Jahre DC () hoch DC=99% - Diskrepanzauswertung bei DC () kein DC = 0% Maßnahmen gegen CCF Maßnahmen gegen CCF Kategorie 4 Kategorie erfüllt nicht relevant Siemens Anwender Es wird angenommen, dass vom Anwender die erforderlichen Maßnahmen ergriffen werden. Systemverhalten: Ein einzelner Fehler führt nicht zum Verlust der Sicherheitsfunktion. Der einzelne Fehler wird erkannt. MTTF d : hoch, DC: hoch, Maßnahmen gegen CCF: erfüllt Systemverhalten: Das Auftreten eines Fehlers kann zum Verlust der Sicherheitsfunktion führen. Parameter Auswerten Parameter Komponente Wert Festlegung PFH D (PM-D F) PM-D F Modul 8,73 * 0-9 Siemens Ergebnis ISO 3849-:2006 PL Durchschnittliche Wahrscheinlichkeit eines gefährlichen Ausfalls je Stunde Erfassen e 2,47 * 0-08 (aus Anhang K; siehe Hinweis) Auswerten e 8,73 * 0-09 Reagieren c,4 * 0-06 (aus Anhang K; siehe Hinweis) Ergebnis c PL aller Aufgaben der ergänzenden Sicherheitsfunktion ist mindestens c. Hinweis: Die MTTF d für jeden Kanal ist auf ein Maximum von 00 Jahren begrenzt! I IA CD Safety Integrated Seite 4/5

15 mit überwachtem Start Kategorie 2 nach EN 954- Beitrags-ID: Zusammenfassung IEC 6206 ISO 3849-:2006 SILcl PFH D PL Durchschnittliche Wahrscheinlichkeit eines gefährlichen Ausfalls je Stunde Erfassen 3,2 * 0-0 e 2,47 * 0-08 Auswerten 3 8,73 * 0-09 e 8,73 * 0-09 Reagieren 4,5 * 0-0 c,4 * 0-06 Ergebnis SIL PL c 6 Ansprechpartner Technical Assistance für Niederspannungs-Schalttechnik Persönlich von Mo - Fr bis 7.00 (CET) Telefon: +49 (9) technical-assistance@siemens.com Internet: Per Fax rund um die Uhr Fax: +49 (9) Historie Tabelle 7- Historie Version Datum Änderung V Erste Ausgabe V Überarbeitung der Übersicht zum Hardwareausbau - Neues Kapitel: Bewertung nach EN 6206 und EN ISO I IA CD Safety Integrated Seite 5/5