Lösung LEUZE - all-electronics.de · Sicherheits-Sensorik (integrierte AS-i Schnittstelle,...

2. VDMA-Technik-Benchmark Sicherheitssteuerungen

Lösung LEUZEMichael Mayr, Leuze lumiflex GmbH + Co. KG, Fürstenfeldbruck

Lösung mit Sicherheits-Bussystem AS-i Safety at Work (AS-i SaW)

AS-Interface hat sich bei der Vernetzung in der Sensor-/Aktorebene als de facto Standardetabliert. Im Vergleich zur herkömmlichen Punkt zu Punkt Verdrahtung zeichnet sich dasSystem durch seine geringen Montage, Verdrahtungs- und Anschlusskosten aus. GeeigneteGateways schaffen Verbindungen zu übergeordneten Feldbussystemen. Seit dem durch einFirmenkonsortium in 2001 entwickelten Sicherheitskonzept AS-i Safety at Work, entscheidensich immer mehr Anwender für dieses kostengünstigste Sicherheits-Bussystem am Markt.

System-VorteileAS-i Safety at Work hat sich im Markt durchgesetzt aufgrund des breiten Angebots vonsicherheitsrelevanten AS-Interface Komponenten, der Einsatzmöglichkeit bis Sicherheits-Kategorie 4 nach EN954-1 sowie des Mischbetriebs von Standard- und Sicherheitstechniküber ein BUS-Kabel, was die Installationszeiten bzw. –kosten in erheblichem Maße reduziert.Die einfache Nachrüstbarkeit bei schon installierten AS-Interface Systemen (vorh. StandardAS-Interface + Sicherheitsmonitor + Sicherheitssensor = AS-i Safety at Work) ist ein weitererPluspunkt. Zur Diagnoseauswertung über die Maschinen-SPS werden alle sicherheits-relevanten Zustandsdaten zur Verfügung gestellt. Im Wartungsfall können die Sicherheits-komponenten schnell OHNE PC ausgetauscht werden, um kurze Maschinen-Stillstands-zeiten zur erreichen.

BedingungenDie System-Grenzen liegen in der Bus-Maximallänge von 100 m typisch. Aufgrund desspezifizierten AS-Interface Protokolls können max. 4Ein-/4Ausgangs-Signale pro Bus-Adresse im Standard und max. 2 sichere Signale pro Bus-Adresse bei AS-i SaW bearbeitetwerden. Für Sicherheitsabstands-Berechnungen muß eine System-Reaktionszeit von 40msberücksichtigt werden.

LösungDie Lösung sieht eine sinnvolle Nachrüstung des schon verwendeten AS-Interface Bussesmit dem Sicherheitskreis durch AS-i SaW vor. Zum Einsatz kommen ausschließlichSicherheitssensoren mit integrierter AS-i Schnittstelle: Zustimmtaster für den Einrichtbetrieb,NOT-AUS-Taster für Maschinenkarussell und Bedienpanels, Sicherheitsschalter für Tür- undHebeschutz sowie Magnet- und Positionsschalter für die Etikettieraggregat-Andocksignalisierung. Die Ansteuerung bzw. Abschaltung des Maschinenschutz- und NOT-AUS-Sicherheitskreises übernimmt der AS-i Sicherheitsmonitor. Dieser überwachtpermanent die am Bus übertragenen Datenfolgen der Sicherheitssensorik mit den ihmeingelernten Datenfolgen während des Betriebs. Der logische Aufbau der Sicherheitskreisebzw. deren logische Verknüpfung der den Abschaltkreisen zugewiesenen Sicherheits-sensoren wird durch die asimon-Konfigurationssoftware des Sicherheitsmonitors realisiert.

Michael Mayr, Dipl.-Ing. (FH) Nachrichtentechnik, ist als Gruppenleiter Produktmanagementder Leuze lumiflex GmbH + Co. KG verantwortlich für Sicherheitssensorik und dasSicherheits-Bussystem AS-i Safety at Work. [email protected]

2. VDMA-TECHNIK-BENCHMARK, LÖSUNG LEUZE

Notizen............................................................................................................................................................................................

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............................................................................................................................................................................................Notizen

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Leuze lumiflex / Michael Mayr VDMA_ws-Sicherheitslösung_KRONES-EtimaII_310306Leuze_Mm.ppt 1

Historie

Diagnose

Produkte Leuzelumiflex

Wartung

Komponenten

Lösung Etima

Sicherheitskreise

Kosten-betrachtung

System

We network the world

www.as-interface.net

Engineering ToolasimonKonfigurations-aufbau

Verfügbarkeit

Ausblick

2. VDMA -Technik-BenchmarkEine flexible Sicherheitslösung für eine

KRONES Verpackungsmaschine

Lösung: LEUZE

Michael MayrProduktmanagerSicherheitstechnikLeuze lumiflexGmbH + Co.KG

AS-Interface safety at Work - Vernetzung von Aktoren und SensorenDie Lösung von Leuze lumiflex sieht eine Integration des bisher separat installiertenSicherheitskreises in den schon verwendeten Aktor-Sensor-Bus (AS-i) an der Beispiel-MaschineEtima II von Krones vor. Durch die einfache Einbindung von AS-i fähigen Sicherheitssensorenund dem AS-i Sicherheitsmonitor als eigentlichen Überwachungsbaustein wird eine schnelleRealisierung garantiert, und mit Blick auf die niedrigen AS-i Komponenten-kosten sowie denInstallationsvorteilen eines 1-Kabel-Systems, ein vor allem wirtschaftliches Ergebnis erzielt. DasSystem kann für Applikationen bis zu einer Sicherheits-Kategorie 4 nach EN954-1 eingesetztwerden. Ein AS-i/PROFIBUS DP Gateway schafft die Verbindung zur Maschinen-SPS.

2


Historie

Diagnose


Wartung

Komponenten

Lösung Etima

Sicherheitskreise

Kosten-betrachtung

System




Verfügbarkeit

Ausblick

System - Aufbau

Host/SPS/DP-Master + Engineering ToolAS-i Netzteil AS-i Sicherheitsmonitor NOT-AUS

AS-i/PROFIBUS

DP linkAS-i Master

asimon

Standard-AS-i

Sensorik-Aktorik

Sicherer Eingangs-Slave

Sicherheits-Schalter

Zustimm-Schalter

Sicherheits-Lichtgitter

System

Entscheidender System-Baustein ist der sogenannte AS-i Sicherheitsmonitor, der für dieÜberwachung aller am Netz eingebauten Sicherheitssensoren zuständig ist. Über seine asimon-Konfigurations- und Diagnosesoftware wird dem Sicherheitsmonitor der je nach Applikationnotwendige Sicherheitskreis oder mehrere Sicherheitskreise konfiguriert. Für die Abfrage desBusses ist weiterhin der AS-i Master wie im Standard-System zuständig, der zyklisch im 5ms-Takt alle Standard- und sicheren Busteilnehmer im Master-Slave-Polling abarbeitet. Der AS-iMaster in entsprechender Gateway-Ausführung zu übergeordneten Feldbussen stellt dabeientsprechende Diagnosedaten von allen Teilnehmern sowie dem Sicherheitsmonitor der SPS zurWeiterverarbeitung zur Verfügung.

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Historie

Diagnose


Wartung

Komponenten

Lösung Etima

Sicherheitskreise

Kosten-betrachtung

System




Verfügbarkeit

Ausblick

System - DatenverkehrAS-i Sicherheitsmonitor Sicherer SlaveAS-i Master

Master-Abfrage

Slave-Antwort

Sicherheitsmonitor:„Hört mit und greift ein.“

System

Im Unterschied zu den Standard AS-i Komponenten mit Abfrage der 4 Bit Eingangs-/Ausgangsdaten bedient man sich bei den sicherheitsgerichteten Busteilnehmern der Abfrage einer8x4 Bit Codefolge, die jedem Sicherheits-Slave fest zugewiesen bzw. programmiert ist. Für jedesSicherheits-Signal (z.B. einem zwangsöffnenden Kontakt eines Schalters) steht eine Halbfolgeder 4 Bit Sequenz zur Verfügung. Zur System-Inbetriebnahme werden dann dem AS-iSicherheitsmonitor als „hörenden“ Teilnehmer die Codefolgen aller am Netz vorhandenenSicherheits-Slaves eingelernt, per Teach-In-Befehl. Im Betrieb vergleicht der Sicherheitsmonitorzyklisch mit der AS-i Master-Abfrage die vom sicheren Slave übertragenen 4 Bit Datensequenzenin der Slave-Antwort mit den im eingelernten Daten-sequenzen der Codefolge, also einpermanenter IST-SOLL-Vergleich. Falls ein Sensor jetzt aktiviert wird oder fehlerhaft Datenübertragen werden, steuert der Sicherheitsmonitor seine 2kanalig aufgebauten Relaisausgänge anund bringt damit die Maschine in einen sicheren Zustand.Wie bei der Beispiel-Maschine würde bei Aufbau des Sicherheitskreises für eineSicherheitskategorie 3 nach EN954-1 somit pro Sícherheitssensor ein AS-i Slave benötigt werden,um einen geforderten 2-kanaligen System-Aufbau (pro Halbfolge ein Sicherheits-signal =Kontakt) zu gewährleisten.Für die Berechnung eines Sicherheitsabstandes zur gefährlichen Bewegung der abzusicherndenMaschine muß neben der Sensor-Reaktionszeit und der Maschinen-Nachlaufzeit mit einerzusätzlichen Bussystem-Reaktionszeit von bis zu 40ms kalkuliert werden.

4


Historie

Diagnose


Wartung

Komponenten

Lösung Etima

Sicherheitskreise

Kosten-betrachtung

System




Verfügbarkeit

Ausblick

System - Merkmale (Safety at Work)Sicherheitskategorie 4 nach EN 954-1, SIL 3 nach IEC 61508

Reaktionszeit: 40 ms (max.)

System-Maximalausbau mit 31 sicheren AS-i Slaves (Sensoren)

Buslänge 100 m, mit Repeatern bis zu 300 m

Mehrere Sicherheitsmonitore an einem AS-i Netzeinbindbar (bei Vollausbau 4 zusätzl. Monitore)

Gruppenbildung sicherer Signale innerhalb eines Netzes

Sicherheitsmonitor als Version mit 1 oder 2 konfigurierbarenFreigabekreisen

konfigurierbare Überwachungsbausteine

Logikverknüpfungen (ODER, UND, Flip-Flop, Verzögerungen......)

Start- und STOP-Bausteine

STOP1 Abschaltung

Wartung: Fehlerentriegelung, DiagnoseHalt

Kommunikation über Standard-Master und Standard-Protokoll

System

einfache Nachrüstbarkeit von besteh. AS-Interface Anlagen

Das Konzept der sicheren Datenübetragung über AS-Interface wurde vom TÜV-NORD sowie derBGIA zugelassen, der Sicherheitsmonitor selbst vom TÜV-Rheinland auf Basis der internat.gültigen Norm IEC 61508, SIL3. Damit können Sicherheits-Applikationen bis zu einerSicherheitskategorie 4 nach EN 954-1 (Verweis: ISO 13849 als Nachfolger) realisiert werden.Der System-Maximalausbau beschränkt sich wie im Standardsystem auf max. 31 einfügbare AS-iSlaves (Summe aus Standard- und sichere Slaves), die Buslänge auf 100 m. Hier kann allerdingsmit Repeatern und AS-i Tunern das System enorm verlängert werden (bis zu 500m). DieDatenkommunikation erfolgt über den Standard AS-i Master sowie dem Standard-AS-iBusprotokoll.Den Sicherheitsmonitor gibt es als Versionen mit einem Relais-Ausgangskreis und mit zweiRelais-Ausgangskreisen (sog. Sicherheits-Freigabekreisen). Zur Realisierung mehrererSicherheitskreise oder Ansteuerung mehrerer Abschaltpfade in einem AS-i Netz können auchmehrere Sicherheitsmonitore eingesetzt werden, bei System-Vollausbau bis zu 4. ZurKonfiguration des Sicherheitskreises über die asimon Konfigurationssoftware stehen demSicherheitsmonitor eine Reihe von notwendigen Funktionsbausteinen zur Sensor-Überwachung,für Logikverknüpfungen, für Start und für Stop-Informationen zur Verfügung.

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Historie

Diagnose


Wartung

Komponenten

Lösung Etima

Sicherheitskreise

Kosten-betrachtung

System




Verfügbarkeit

Ausblick

Die Applikation die LösungEtikettiermaschine Etima II

Flaschen-Auslauf

AndockbareEtikettieraggregate max.6 Andockstationen

Flaschen-Einlauf

Schwenkbarer Toach-Screen

Maschinen-Karrusell

Lösung Etima

Die Beispiel-Etikettiermaschine Etima II von Krones, siehe Beschreibung KRONES

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Historie

Diagnose


Wartung

Komponenten

Lösung Etima

Sicherheitskreise

Kosten-betrachtung

System




Verfügbarkeit

Ausblick

AS-i Master-Baustein, AS-i / ProfibusDP Gateway, Doppelmaster zum Anschluss von 2 AS-iKreisen, IP20

Vorschläge Fab.: Bihl+Wiedemann

Sicherheits-Controller

•AS-i Sicherheitsmonitor ASM1E mit 2 Relaisausgängen, jeweils 2kanalig ausgeführt, IP20

Fab.: Leuze lumiflex

(Sicherheitselay MSI zur Kontaktvervielfältigung, 2kanalig zwangsgeführt)

Sicherheits-Sensorik (integrierte AS-i Schnittstelle, verfügbar von mehreren Anbietern,zugelassen für Einsatz bis Sicherheits-Kategorie 4 nach EN954-1)

•Türverriegelungen, mit getrenntem Betätiger, 2 zwangsgeführte Öffnerkontakte

Vorschläge Fab.: Euchner, Schmersal

•NOT-AUS-Taster, 2-kanalig, 2 Öffnerkontakte

Vorschläge Fab.: Pepperl+Fuchs, ifm-electronic (IP67),Maschinenkarussell

Schlegel (IP20), zum Einbau in Quittierboxmit Zustimmschalter für Einrichtbetrieb undEinbau in schwenkbaren Touch-Screen(Krones)

•Positionsschalter, mit Rollendruckbolzen, 2 zwangsgeführte Öffnerkontakte

Vorschläge Fab.: Schmersal

•Zustimmschalter (3-Punkt), Vorschlag Fab. Euchner

•Schlüsselschalter (Betriebsarten-Wahlschalter für Umschaltung Produktions- auf Tippbetrieb)Vorschlag Fab.: Schlegel

•Berührungslos-Wirkender Schalter, magnetisch, nicht codiert, Vorschlag Fab. Schmersal

•sicherer AS-i Eingangs-Slave (IP20), Vorschlag Fab.: P+F, ifm-electronic

Eingesetzte Sicherheits-Komponenten

Komponenten

Für den Einsatz an der Beispiel-Maschine werden ausschließlich Sicherheits-Sensoren eingesetzt,die mit einer integrierten AS-i Schnittstelle ausgeführt sind. Aufgrund der großen Anzahl anHerstellern von AS-i Komponenten sind auch die notwendigen Sensoren inzwischen vonmehreren Herstellern am Markt weltweit verfügbar. Zur Weiterreichung der sicheren Signale vonden Etikettieraggregaten zum Maschinenkarussell werden sichere AS-i Eingangsslaves IP20eingesetzt.

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Historie

Diagnose


Wartung

Komponenten

Lösung Etima

Sicherheitskreise

Kosten-betrachtung

System




Verfügbarkeit

Ausblick

Sicherheits-Komponenten - Aufbau Etima

1

2

34

5

6

Schutztüren:Vortisch/Einlauf/Auslauf/HebetürenKarussell

NOT-AUS-Einbau-Taster:Touch-Screen, Zustimm-Quittierbox

NOT-AUS-Taster:Maschinen-Karussell

Positionsschalter:Bestimmung Touchscreen-Position

Magnetschalter (BWS):Aggregat-Andock-Signal

Zustimmschalter:-Einlauf-Auslauf-Bereich-Touch-Screen

Schlüsselschalter:Produktions- auf Tippbetrieb(Einrichtbetrieb bei langsamerGeschwindigkeit)

sicherer Eingangsslave:Sichere Signale vom E-Aggregat1-6

Schaltschrank

Komponenten

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Historie

Diagnose


Wartung

Komponenten

Lösung Etima

Sicherheitskreise

Kosten-betrachtung

System




Verfügbarkeit

Ausblick

AS-i Sicherheitskreise1. NOT-AUS2. Maschinen-Schutz

Sicherheitskreise E-Agg 1-6konventionelle Ausführung

Steckerverbindung an M-Karussell

austauschbar für Einsatz anandere Maschinen

Sicherheit von E-Agg übersicheren AS-i Slave anMaschinenschutz

1

2

34

5

6

Aufbau der Sicherheitskreise Etima

über 2 AS-i Linien werden alleSicherheits-Sensoren angebunden

Schaltschrank

Sicherheitskreise

Für den Aufbau des Sicherheitskreises der Beispielmaschine werden aufgrund der hohen Anzahlvon AS-i Slaves (Standard + Sicherheit) 2 AS-i Stränge (AS-i Netz) verwendet. Zur Abfrage deram Netz vorhandenen AS-i Slaves dient dazu ein sogenannter Doppel-AS-i-Master, der 2 AS-iNetze bedienen kann. Ein AS-i Strang dient zur Abfrage der NOT-AUS-Signale, der zweiteStrang zur Abfrage der Maschinen-Schutzkomponenten.Anbindung Sicherheit Etikettier-Aggregate (E-Agg):Die potentialfreien Sicherheitskontakte (Ergebnisse NOT-AUS und Maschinenschutz) zum E-Agg werden über die Sicherheitsmonitor-Relaisausgänge (Kontaktvervielfältigung) zurVerfügung gestellt. Die Sicherheitskontakte vom E-Agg (Ergebnis Sicherheit E-Agg) werdenüber sichere AS-i Eingangsslaves in den Maschinenschutz Etima eingebunden.

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Historie

Diagnose


Wartung

Komponenten

Lösung Etima

Sicherheitskreise

Kosten-betrachtung

System




Verfügbarkeit

Ausblick

AS-i Doppelmaster(zur Abfrage von 2 AS-i Strängen)

AS-i Netz 1Maschinen-Schutz

AS-i Netz 2NOT-AUS

1. Abschaltkreis STOP 0

2. Abschaltkreis STOP 1 Antriebe

2. Abschaltkreis STOP 1 Antriebe

3. Abschaltkreis STOP 0Weitergabe Fremd-Maschine(NOT-AUS-Verkettung)

1. Abschaltkreis STOP 0


Sicherheitskreise

2k2k

2k 2k 2k

Sicherheitskreise und Anzahl der verwendeten Safety-Controller-BausteineNOT-AUS-Kreis: 2 Sicherheitsmonitore (SIMON)NOT-AUS-SIMON 1: Version mit 2 Freigabekreisen (2 x Relais-Ausgangskreise (2kanalig)):• 1x NOT-AUS Ausgang unverzögert (Ergebnis Etima+Fremd) auf Maschine wirkend (1.Freigabekreis)• 1x NOT-AUS Ausgang abschaltverzögert (Ergebnis Etima+Fremd) für Maschinen-AntriebSTOP-1(2. Freigabekreis)NOT-AUS-SIMON 2: Version mit 1 Freigabekreis (1 Relais-Ausgangskreis (2kanalig)):•1x NOT-AUS Ausgang unverzögert (Ergebnis Etima), zur Anlagenverkettung für “Fremd”-MaschineMaschinenschutz-Kreis: 1 Sicherheitsmonitor (SIMON)Maschinen-Schutz-SIMON 1: Version mit 2 Freigabekreisen (2 x Relais-Ausgangskreise(2kanalig)):•1x Masch-Schutz Ausgang unverzögert (Gesamtergebnis Etima) auf Maschine wirkend (1.Freigabekreis)• 1x Masch-Schutz Ausgang abschaltverzögert (Gesamtergebnis Etima) für Maschinen-AntriebSTOP-1(2. Freigabekreis)Weitergabe der Maschinenschutz-Signale potentialfrei an die Etikettier-Aggregate 1-6 (je Agg.2x):•6 x Kontaktvervielfältigung des NOT-AUS-SIMON1-1 Relaisausgangs (Ergebnis Etima+Fremd)über Standard-Sicherheitsrelais

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Historie

Diagnose


Wartung

Komponenten

Lösung Etima

Sicherheitskreise

Kosten-betrachtung

System




Verfügbarkeit

Ausblick

AS-i Netz 1

M-Schutz

AS-i Netz 2


Sicherheitskreise

2k

2k

Umformer

Maschinen-

Antrieb

Endstufe

UmformerM

SichererEingang

Not-Aus

ges.

24V

Maschinen-

SPS

Freigabe

TT

einstellbar

2k

2k

Sicherheitskreise und Anzahl der verwendeten Safety-Controller-BausteineNOT-AUS-Kreis: 2 Sicherheitsmonitore (SIMON)NOT-AUS-SIMON 1: Version mit 2 Freigabekreisen (2 x Relais-Ausgangskreise (2kanalig)):• 1x NOT-AUS Ausgang unverzögert (Ergebnis Etima+Fremd) auf Maschine wirkend (1.Freigabekreis)• 1x NOT-AUS Ausgang abschaltverzögert (Ergebnis Etima+Fremd) für Maschinen-AntriebSTOP-1(2. Freigabekreis)NOT-AUS-SIMON 2: Version mit 1 Freigabekreis (1 Relais-Ausgangskreis (2kanalig)):•1x NOT-AUS Ausgang unverzögert (Ergebnis Etima), zur Anlagenverkettung für “Fremd”-MaschineMaschinenschutz-Kreis: 1 Sicherheitsmonitor (SIMON)Maschinen-Schutz-SIMON 1: Version mit 2 Freigabekreisen (2 x Relais-Ausgangskreise(2kanalig)):•1x Masch-Schutz Ausgang unverzögert (Gesamtergebnis Etima) auf Maschine wirkend (1.Freigabekreis)• 1x Masch-Schutz Ausgang abschaltverzögert (Gesamtergebnis Etima) für Maschinen-AntriebSTOP-1(2. Freigabekreis)Weitergabe der Maschinenschutz-Signale potentialfrei an die Etikettier-Aggregate 1-6 (je Agg.2x):•6 x Kontaktvervielfältigung des NOT-AUS-SIMON1-1 Relaisausgangs (Ergebnis Etima+Fremd)über Standard-Sicherheitsrelais

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Historie

Diagnose


Wartung

Komponenten

Lösung Etima

Sicherheitskreise

Kosten-betrachtung

System




Verfügbarkeit

Ausblick

Engineering Toolasimon Konfigurations- und Diagnosesoftware

Konfigurierbare

Funktionsbausteine

Einlern-Funktion schrittweise

Engineering Toolasimon

Als Engineering Tool dient dem Anwender die Windows-basierende asimon-Konfigurations- undDiagnosesoftware, mit der der Sicherheitskreis im AS-i Sicherheitsmonitor konfiguriert wird.Über eine RS232-Schnittstelle wird der PC mit dem Sicherheitsmonitor (RJ45-Buchse)verbunden. asimon stellt eine Reihe von Überwachungsbausteinen mit unterschiedlicherFunktionalität (Entprellzeit, Anlauftest, Kontakt-Synch.-Zeit, Vor-Ort-Quittierung usw..) zurKonfiguration der Sicherheitssensoren zur Verfügung. Zur Verknüpfung von Sicherheitssignalengibt es die wichtigsten Logikbausteine wie Oder, Und, Flip-Flop und Verzögerungen. Mit denStart- und Stop-Bausteinen wird dem Sicherheitsmonitor mitgeteilt, wie das System gestartet wird(z.B. Automatik, Wiederanlaufsperre) und gestoppt wird (sofort mit STOP-0- oder verzögert mitSTOP-1-Funktion). Die Bausteine werden aus der Bausteine-Bibliothek per Maus-Drag+Drop indie sogenannten Freigabekreise gezogen , die zur Ansteuerung der Relais-Abschaltkreise dienen.Nach Fertigstellung der Konfiguration wird diese in den Sicherheitsmonitor geladen und imAnschluss die schon installierten und AS-i adressierten Slaves dem Sicherheitsmonitor per Teach-In-Befehl eingelernt. Eine sehr hilfreiche Funktion zur Inbetriebnahme ist dabei das „SchrittweiseEinlernen“ der sicheren Slaves, wobei der Sicherheitsmonitor solange seinen Einlernbefehlwiederholt, bis alle ihm konfigurierten AS-i slaves ihre Codefolgen übertragen haben. Dazu mußjeder Sensor außer den Zustimmschaltern im unbetätigten Zustand sein. Nach Kontrolle undFreigabe des Konfigurationsprotokolls kann der Sicherheitsmonitor gestartet werden.

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Historie

Diagnose


Wartung

Komponenten

Lösung Etima

Sicherheitskreise

Kosten-betrachtung

System




Verfügbarkeit

Ausblick

Konfigurationsaufbau der Sicherheitskreise EtimaVorgabe NOT-AUS-Logik Etima Realisierung asimon Verknüpfungslogik

Etima

NOT-AUSTippen F-Ein-Auslauf (1)

NOT-AUSM-Karussell(2)

NOT-AUSTouch (3)

NOT-AUS

Kunde

PotentialKunde

PotentialGrundmaschine

NOT-AUS-Gesamt

Kunde

NOT-AUSTippen F-Ein-Auslauf (1)

NOT-AUSM-Karussel(2)l

NOT-AUSTouch (3)

NOT-AUSvon Kunde(4)

Antriebssystem

NOT-AUS für Fremdmaschine, Ergebnis aus NOT-AUS-KreisEtima

NOT-AUS Gesamtergebnis Etima + NOT-AUS Fremdmaschine,verzögerte Ansteuerung Antrieb Transportband mit 2tenFreigabekreis

T

Transportband

AGs

AGs Pot.freie Kontakte für Aggregate:Weitergabe der Sicherheitskontakte an die 6 E-Aggregate über Sicherheits-Relais als Kontaktvervielfältigung des Sicherheitsmonitor-Relaisausgang 2k

Konfigurations-aufbau

Für das NOT-AUS Gesamtergebnis der Krones-Beispielmaschine Etima + Fremdmaschine wirdFreigabekreis 1 von NOT-AUS-SIMON1 mit den NOT-AUS-Bausteinen Etima (Touch,Zustimmschalter, Karussell), dem Fremd-NOT-AUS (über einen sicheren AS-i Eingangsslaveeingebunden) und einem verzögerten STOP-1 Ausgang konfiguriert. Dieser spezielle asimonSTOP1-Funktionsbaustein liefert eine unverzögerte Abschaltung auf Freigabekreis 1 und aufFreigabekreis 2 eine entsprechend konfigurierte abschaltverzögerte Abschaltung desRelaisausgangs zur Ansteuerung z.B des Transportbandes.Für die Weitergabe des Etima NOT-AUS-Signals an eine Fremdmaschine (NOT-AUS-Verkettung) wird Freigabekreis 1 von NOT-AUS-SIMON2 mit den NOT-AUS-Bausteinen Etima(Touch, Zustimmschalter, Karussell) und einem unverzögerten STOP-0 Ausgang konfiguriert.

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Historie

Diagnose


Wartung

Komponenten

Lösung Etima

Sicherheitskreise

Kosten-betrachtung

System




Verfügbarkeit

Ausblick

Konfigurationsaufbau der Sicherheitskreise

Ausschnitt Vorgabe VerknüpfungslogikMaschinenschutz Etima

Schutz 1Karussell

Betriebsart„Tippbetrieb“

Touch Pos. 1

Tipptaster

Pos. 2 Pos. 3

Aggr. 2angedockt

SchutzAggr. 2 ok.

Betriebsart„Tippbetrieb“

Touch anPos. 2

Tipptaster

Realisierung asimon VerknüpfungslogikMaschinenschutz Etima

Konfigurations-aufbau

Erklärung:

1Hälfte Karussell-Schutz: Freigabe (Maschinenstart) wenn <Hebeschutztür geschlossenist> ODER

<Einrichtbetrieb ist angewählt> UND <Touchscreen an Position 1 oder P2 oder P3> UND<Zustimmtaster am Touchscreen betätigt> (Hebeschutztür im Sichtbereich von 1,2,3)

Schutz Agg 2: Freigabe wenn <Agg. angedockt> UND <Schutz v. Agg> ODER

<Einrichtbetrieb ist angewählt> UND <Touchscreen an Position 2> UND <Zustimmtasteram Touchscreen betätigt>

Die Erklärung der Maschinen-Schutz-Verknüpfung erfolgt anhand der Demonstration mit derasimon-Konfigurationssoftware in der Präsentation.

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Historie

Diagnose


Wartung

Komponenten

Lösung Etima

Sicherheitskreise

Kosten-betrachtung

System




Verfügbarkeit

Ausblick

System-Diagnose

Diagnoseabfrage sichererSlaves über

asimon user-SoftwareAS-i Master-Abfrage

ON/OFF/Fehler/Test(Sicherheitsmonitor-Abfrage)

sporadische FehlerSchnelldiagnose (Slave-

Direktauswertung)

MasterSicherheitsmonitor SPS-EbeneSichere Slaves

Diagnose

AS-Interface SaW bietet verschiedene Möglichkeiten zur Diagnose-Abfrage dersicherheitsrelevanten Informationen. Im Betrieb kann über die Diagnose-Software asimon desSicherheitsmonitors jederzeit der Status aller konfigurierten Bausteine des Sicherheitskreisesabgefragt werden. Zur Verarbeitung in der Maschinen-SPS dient als Basis zur Weiterreichung derDaten der AS-i-Master, der über 2 Wege Informationen für die SPS zur Verfügung stellt:1. zur reinen Diagnose-Abfrage werden die vom Sicherheitsmonitor zyklisch übertragenen Datenim Master „gesammelt“ und über die Master-Mailbox von der SPS abgefragt, im Zeitfenster vonca. 200-300ms. Dazu muß in asimon jedem Baustein eine Diagnose-Index vergeben werden.Dann kann eine Aussage über den OFF-/Fehler-/Test-Zustand des Slaves in Abhängigkeit seinerspeziellen Codefolge ermittelt werden.Bei sporadischen nicht zuordbaren Sicherheitssensor-Aktivierungen (z.B. sehr kurze Lichtgitter-Meldung) kann über die Funktion Diagnose-Halt der dafür verantwortliche AS-i Slave durch denSicherheitsmonitor in einen Test-Zustand gebracht werden.2. Zur Ermittlung jedes einzelnen sicheren Signals (jeder Kontakt z.B. eines Schalters), vonsporadischen Kontakt-Fehlern oder zur zeitkritischen Status-Abfrage zur Weiterverarbeitungdurch die SPS (z.B. Umschaltung von Tipp- in Produktionsbetrieb durch Betriebsarten-Wahlschalter) wertet der Master die Sicherheits-Slave Antworten direkt aus, als sogenannteSchnell-Diagnose innerhalb von 20ms.

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Historie

Diagnose


Wartung

Komponenten

Lösung Etima

Sicherheitskreise

Kosten-betrachtung

System




Verfügbarkeit

Ausblick

Service / Wartung

Einfacher GeräteaustauschAS-i Sicherheitsmonitor

OHNE PC-Einsatz über Datendownload-Kabel

Sichere AS-i SlavesOHNE PC-Einsatz mit Servicetasten-Funktion

asiibt Service-InbetriebnahmetoolAktivierungs-/Deaktivierungsmodus für Maschinen-

OptionenKonfiguration der Maschinen-Maximal-Ausstattung

(ASIMON-Datei)

Aktivieren/Deaktivieren von Sicherheitskomponenten

SERVICE-Taste

kurze Maschinen-Stillstandszeiten einhalten

Wartung

Im Wartungsfall kann sowohl der Sicherheits-Controller-Baustein (Sicherheitsmonitor) als auchdie sicheren AS-i Slaves (der Sensorik) ohne PC ausgetauscht werden, um kurze Maschinen-Stillstandszeiten zu erreichen.AS-i Sicherheitsmonitor: Per Daten-Downloadkabel mit dem der defekte Sicherheitsmonitor undErsatzgerät verbunden sind (über die RJ45-Buchse), werden dem Ersatzgerät dieKonfigurationsdaten incl. Passwort vom defekten Gerät übertragen. Der Download-Befehl erfolgtdurch Betätigung der SERVICE-Taste. Vorher müssen Spannung und AS-i Leitung auf dasErsatzgerät umgeklemmt werden. Danach kann sofort wieder die Anlage gestartet werden. DasSicherheitskreis-Konfigurationsprotokoll wird in der nächsten Maschinen-Pause mit PCausgedruckt und abgelegt.Sichere AS-i Slaves: Nach Ausbau des Slaves wird das erste Mal die SERVICE-Taste amSicherheitsmonitor betätigt. Damit wird ein Merker im Fehlerspeicher des Sicherheitsmonitorsgesetzt, dass genau eine Adresse fehlt und der Sicherheitsmonitor in den Konfigurationsbetriebversetzt. Nach Einbau des Ersatz-Slaves wird mit dem zweiten Betätigen der SERVICE-Taste diesichere Slave-Codefolge eingelernt und der Sicherheitsmonitor wieder zurück in denSchutzbetrieb versetzt. Gleichzeitig wird durch den Master dem Ersatz-Slave automatisch die„alte“ AS-i Adresse programmiert.AS-i Inbetriebnahmetool asiibt: Durch die user-Software asiibt können durch den Service-Techniker nachträglich sicherheitsrelevante Maschinen-Optionen, die zur Inbetriebnahme schonin einer Maschinen-Maximalausstattungs-Datei vorkonfiguriert wurden, aktiviert undinbetriebgenommen werden. Damit sind Detail-Kenntnisse der Konfigurations-Software asimonfür das Service-Personal nicht notwendig, der Maschinen-Konstrukteur alleine erstellt dieMaximalausstattungs-Dateien der Maschinen-Sicherheitskreise.

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Historie

Diagnose


Wartung

Komponenten

Lösung Etima

Sicherheitskreise

Kosten-betrachtung

System




Verfügbarkeit

Ausblick

VerfügbarkeitWeltweites Vertriebs- und Service-Netz

wichtige Hersteller von Sicherheitssensoren sind AS-InterfaceMitglieder und Mitglieder des AS-i SaW Konsortiums, jeder miteinem weltweiten Vertriebs- und Servicenetz

volle Systemkompatibilität der Sicherheits-Komponentendurch vorgegebene Spezifikation der sicheren AS-i Eingangsslaves

= mögliche Austauschbarkeit von Produkten AS-i seitig

durch einen Sicherheitsmonitor

durch Vorgabe eines Engineering-Tools (asimon)

durch Vorgabe einer Testspezifikation für zukünftige AS-iSicherheitscontroller

Alle Komponenten sind verfüg- und lieferbar !

Verfügbarkeit

Im Service-Fall kann aufgrund des gleichen AS-i SaW seitigen Slave-Aufbaus jederzeit ein z.B.Sicherheits-Schalter einer Firma A mit einem Sicherheits-Schalter einer Firma B selben Typsausgetauscht werden.Für eine absolute System-Kompatibilität muß jeder Hersteller und Mitglied desFirmenkonsortiums dasselbe Engineering-Tool asimon einsetzen, dh. der Anwender kannwiederum einen AS-i Sicherheitsmonitor von Firma A mit einer asimon-Software von Firma Bjederzeit konfigurieren.Für zukünftige AS-i Sicherheits-Controller Bausteine von unterschiedlichen Firmen desKonsortiums wurde eine Testspezifikation entworfen, nach der jedes Produkt aufSystemkompatibilität geprüft werden muß.

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Historie

Diagnose


Wartung

Komponenten

Lösung Etima

Sicherheitskreise

Kosten-betrachtung

System




Verfügbarkeit

Ausblick

Kostenbetrachung

einfaches Montage-Handling = Zeitersparnisniedrige Installationskosten

SchaltschrankE/A

Sensorik-Melde-Ebene

„Wenig Kabel“ in der Maschine durch1-Kabel-System (gelbes AS-i Profilflachkabel oder M12-

Rundleitung) fürSpannungsversorgung und DatenkommunikationFunktion und Sicherheit kombiniertVersorgung der Sensorik über gelbe AS-i Profilleitung

ElektromechanikDurchdringungstechnik für schnelle Montage und GeräteaustauschVerpolsichere ProfilleitungHohe Schutzklassen bis IP69k (Wichtig für Einsatz im Food-Bereich)

Kosten-betrachtung

Entscheidend für eine bemerkbare Kostenreduzierung bei der System-Installation wirkt sich AS-iSaW durch die Anbindung der Sensorik direkt an das bereits vorhandene Standard AS-Interfaceaus, das erspart ein zweites Bus-Kabel für den Sicherheitskreis. Der Einsatz eines Bussystems ansich birgt den Vorteil, dass bei entsprechend hoher Anzahl wie im Falle der Krones-Maschine mitca. 25 Sensoren mit Direktanbindung erheblicher Schaltschrankplatz eingespart werden kann unddie Zusatzkosten für Buscontroller und Gateways damit problemlos kompensiert werden. Auchdie Verlegung von 2 AS-i Strängen für Maschinenschutz und NOT-AUS-Kreis am Beispiel istdeutlich kostengünstiger, also eine Punkt-zu-Punkt-Verdrahtung jedes einzelnen Sensors von derMaschine zum Schaltschrank. Die Verlegung eines Versorgungskabels für die Sensorik wirdebenfalls eingespart, da AS-Interface sowohl die Slave-Versorgungsspannung als auch dieDatenkommunikation von Master zu Bus-Slave über ein Kabel transportiert.

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Historie

Diagnose


Wartung

Komponenten

Lösung Etima

Sicherheitskreise

Kosten-betrachtung

System




Verfügbarkeit

Ausblick

Kostenbetrachung„wenig Platzbedarf im Schaltschrank“ durch

AS-i Sensorikmit überwiegend integrierten Busschnittstellen wenig I/O-Module

(IP20) notwendigE-Feldmodule (IP67) verfügbar

AS-i Sicherheitsmonitor zur Überwachung von bis zu 30 Sicherheits-Eingängen

(im Vergleich: konventionelle Technik wegen Kat. 3 n. EN 954-1 undDiagnose pro S-Sensor ein S-Relay notwendig)

STOP 0 + STOP 1 Funktion konfigurierbar(kein Sicherheitsrelay mit Zeitfunktion notwendig)

Restart

Schaltschrank

1

n

N/A-Relais

N/A-Relais

Restart

Schaltschrank

1

n

Kosten-betrachtung

Um in konventioneller Technik eine permanente Diagnose jedes Sensors zu ermöglichen, müßtefür eine Sicherheitskategorie 3 mit zweikanaligem Sicherheitskreis-Aufbau jeder Sensor überjeweils ein Sicherheitsrelay überwacht werden. Bei AS-i SaW wird dies durch Direktanbindungund Überwachung der Datentelegramme durch den Sicherheitsmonitor gewährleistet.Durch eine konfigurierbare Zeitverzögerungs-Funktion der Relais-Abschaltkreise desSicherheitsmonitors kann ein zusätzlicher Sicherheits-Zeitbaustein zum zuverlässigen Stillsetzendes Maschinenantriebs STOP1 nach EN 60204-1 (im Beispiel der Ansteuerung der Endstufe F-Umformer) eingespart werden.

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Historie

Diagnose


Wartung

Komponenten

Lösung Etima

Sicherheitskreise

Kosten-betrachtung

System




Verfügbarkeit

Ausblick

Weiterentwicklungen, AusblickProjekt step3, Sichere Einbindung von AS-i Aktorik

Maschinenantriebs-Steuerung (langsam/schnell, rechts/links)über Standard-AS-Interface

Sichere Aktor-Freigabe über AS-i SaW und Sicherheitsmonitor

Erweiterung des Sicherheitsmonitors zur sicherheitsgerichtetenAnsteuerung von dezentralen, konfigurierbaren AS-iAusgangsslaves mit Relaisabschaltkreisen

Ausblick1 2 1

Sich.ADR1

ADR1

Sich.ADR2

ADR2

Sich.ADR3

ADR3

1

Sich.ADR3

ADR7

DEZENTRAL über AS-Interface

Kontaktverviel-fältigungSichere Ausgangs-Slaves

Nach Abschluß der sicherheitsgerichteten Sensoranbindung über AS-Interface wurde Mitte 2005mit der Konzept-Spezifikation zur Anbindung der Aktorik durch das AS-i SaWFirmenkonsortium begonnen. Leuze lumiflex wurde wieder als Entwicklungspartner beauftragt.Die Konzept-Zulassung wurde durch den TÜV-NORD durchgeführt. Erste Systeme sollen in2007 verfügbar sein.

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Historie

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Verfügbarkeit

Ausblick

AS-Interface - Historie2007 Ausblick: Weiterentwicklung zur sicherheitsgerichteten

Anbindung von AS-i Aktoren2005 ca. 13.000 verkaufte AS-i Sicherheits-Controller2005 Modifizierung AS-i SaW (safe Diagnose, Sofware)2004 Modifizierung AS-i 3.0 (verb. Diagnose..)2001 Erste Sicherheits-Produkte (sicherheitsgerichtete

Anbindung von AS-i Sensorik)1999 Initiierung AS-i Safety at Work Firmenkonsortium

1998 Modifizierung AS-i 2.1 (analog, 62 A/B slaves)1994 Erste Anwendungen Standard AS-Interface

1990 AS-Interface - die Idee

Meilensteine>10 Mio AS-i Knoten im Feld>1000 zertifizierte Produkte

Zahlen 2005 280 Herstellerüber 40.000 verk. AS-i Masterca. 650.000 verk. AS-i Slaves

Historie

Seit 1994 wird AS-Interface in den verschiedensten Branchen wie Verpackung, Lager-undFördertechnik, Werkzeugmaschinen und im Automotive-Bereich eingesetzt. Weltweit sind ca. 10Mio. Knoten im Feld verbaut. Die inzwischen über 280 Hersteller sorgen für eine breite Anzahlvon unterschiedlichsten AS-i fähigen Aktor-Sensor-Produkten mit integrierten Bus-Schnittstellenoder E-/A-Modulen zur Anbindung von Standard-Produkten. In 2005 wurden über 650.000 AS-iBusteilnehmer (Bus-Slaves) verkauft. Die durch ein Firmenkonsortium in 1999 initiierteWeiterentwicklung zur sicherheitsgerichteten Anbindung von binär schaltendenSicherheitssensoren folgte in 2001 die Fertigstellung des von Leuze electronic im Auftrag desKonsortium entwickelten und produzierten AS-i Sicherheitsmonitors. Sichere Anbindungs-Module und Sicherheits-Sensorik mit integrierten Schnittstellen kamen parallel auf den Markt.Allein in 2005 wurden ca. 13.000 Sicherheitsmonitore verkauft. Insgesamt werden bisher ca. 10 -15 Prozent der AS-i Applikationen im Markt mit Safety at Work ausgerüstet. Viele AS-iAnwender sehen die einfache Sicherheitskreis-Nachrüstbarkeit von bestehenden AS-i Systemenals einen großen Vorteil an.Seit Mitte 2005 wird nach der Modifizierung des Sicherheitssystems im Bereich der Diagnose-und Konfigurationssoftware sowie des Sicherheitsmonitors an der Weiterentwicklung desSystems zur sicherheitsrelevanten Einbindung von Aktoren gearbeitet. Erste Lösungen werden in2007 erwartet.

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Ausblick

AS-i safety ProdukteLeuze lumiflex

Gefahr-stellen-sicherung

Gefahr-bereichs-sicherung

Zugangs-/Rundumsich-erung

MutingProdukte Leuzelumiflex

Leuze lumiflex entwickelt und produziert seit 2001 AS-i fähige Sicherheits-Lichtvorhänge,Mehrstrahl-Sicherheits-Lichtschranken, Sicherheits-Laserscanner sowie den AS-iSicherheitsmonitor für das AS-i SaW Firmenkonsortium. Die optoelektronischen Sicherheits-Sensoren COMPACT, COMPACTplus, ROBUST und ROTOSCAN RS4-4 sind mit einerintegrierten AS-i Schnittstelle ausgeführt. Neben dem generellen Vorteil der direktenAnbindungsmöglichkeit ohne Koppelmodul und der Sicherheitssignal-Weiterleitung an denSicherheitsmonitor können über Abfrage der AS-i-IC Parameterports zusätzliche Sensor-Meldungen wie Lichtvorhang-Schwachstrahlstörung, Mutingsensor-Status am Muting-Lichtgitteroder aktiviertes Schutzfeld des Laserscanners direkt über den AS-i Master zyklisch zur SPS-Verarbeitung weitergereicht werden.

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Vielen Dank für IhreAufmerksamkeit und demEinsatz von !

Im Service-Fall kann aufgrund des gleichen AS-i SaW seitigen Slave-Aufbaus jederzeit ein z.B.Sicherheits-Schalter einer Firma A mit einem Sicherheits-Schalter einer Firma B selben Typsausgetauscht werden.Für eine absolute System-Kompatibilität muß jeder Hersteller und Mitglied desFirmenkonsortiums dasselbe Engineering-Tool asimon einsetzen, dh. der Anwender kannwiederum einen AS-i Sicherheitsmonitor von Firma A mit einer asimon-Software von Firma Bjederzeit konfigurieren.Für zukünftige AS-i Sicherheits-Controller Bausteine von unterschiedlichen Firmen desKonsortiums wurde eine Testspezifikation entworfen, nach der jedes Produkt aufSystemkompatibilität geprüft werden muß.

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