Einer für alle – Sichere Betriebsartenwahl

Dass in Zukunft höhere Sicherheitsauflagen für die Betriebsartenwahl – zum Beispiel im Servicefall oder im Einrichtbetrieb – gelten werden, steht außer Frage. Aber Bihl+Wiedemann wäre nicht Bihl+Wiedemann, wenn man nicht auch dafür eine komfortable Lösung hätte: Ein neuer zertifizierter Baustein im Safety Monitor des Mannheimer Unternehmens erlaubt die sichere Betriebsartenwahl bis Performance Level e ganz einfach mit ASi über Standard-HMIs – und macht es dem Anwender leicht, auch in Zeiten verschärfter Normen von den vielfältigen Systemvorteilen von AS-Interface zu profitieren.

Die Diskussion hält die Welt der Automation schon eine ganze Weile in Atem, und sie wird nicht leiser, sondern lauter. Inzwischen gibt es sogar schon einige Normen, die genau das vorschreiben, was Thema des Disputs ist: eine sicherheitstechnische Bewertung der Betriebsartenwahl.

Der Grund für die in manchen Bereichen schon umgesetzte und in anderen noch geplante Verschärfung der regulatorischen Auflagen liegt auf der Hand: Beim Umschalten in bestimmte Sonderbetriebsarten werden diverse sicherheitstechnische Komponenten und Funktionen wie etwa Schutztüren, Zustimmschalter oder reduzierte Geschwindigkeiten automatisiert abgeschaltet. Damit steigt naturgemäß nicht nur das Risiko einer Beschädigung der Maschine, sondern vor allem auch die Verletzungsgefahr für den Bediener.

Abb. 1:  Mit dem zertifizierten Baustein im Safety Monitor können insgesamt sechs Instanzen für unterschiedliche Anlagenteile mit jeweils fünf verschiedenen Betriebsarten frei konfiguriert werden.

Zu den häufigsten Anlässen für die Wahl einer Sonderbetriebsart gehört zum Beispiel die neue Einrichtung einer Maschine nach einem Werkzeugwechsel. Auch die Inbetriebnahme kann man erheblich erleichtern, wenn es möglich ist, für unterschiedliche Anlagenteile dedizierte Betriebsarten zu wählen. Und bei Serviceund Reinigungsarbeiten in großen Anlagen lässt sich wertvolle Produktionszeit sparen, wenn nur jeweils die Segmente, an denen tatsächlich gerade gearbeitet wird, im Wartungsbetrieb laufen, während alle anderen Sektionen im Automatikbetrieb bleiben.

Bei der sicheren Betriebsartenwahl kommt es also darauf an, dass für jeden Anwendungsfall die richtigen Schutzfunktionen zur Verfügung gestellt werden. Unbeabsichtigtes Umschalten oder zeitgleiches Aktivieren mehrerer Betriebsarten gilt es dabei logischerweise zu verhindern. Bei der Konfiguration der einzelnen Betriebsarten sollte in jedem Fall Einfachheit das oberste Gebot sein, das beginnt schon bei der Schnittstelle zum Umstellen. Ein wichtiges Ziel der sicheren Betriebsartenwahl ist es, die Anreize zur eigenmächtigen Manipulation von Schutzeinrichtungen durch das Maschinenpersonal zu minimieren. Und dafür bieten sich die größten Chancen, wenn man die Bedienung für den Anwender über ein HMI so komfortabel wie möglich gestaltet – mit flexibler Sprache, verständlichen Zeichen und klarer Anordnung der jeweiligen Elemente.

All das stand also im Lastenheft der Entwickler von Bihl+Wiedemann, als sie sich an die Arbeit machten. Und dabei herausgekommen ist eine Lösung, die aus Sicht des Anwenders genau wie aus der des Programmierers ein Maximum an Flexibilität und Effizienz bietet, indem sie die komplette Intelligenz der sicheren Betriebsartenwahl in einem einzigen zertifizierten Baustein für den AS-Interface Safety at Work Sicherheitsmonitor vereint. Mit diesem einen Baustein lassen sich insgesamt sechs Instanzen für unterschiedliche Anlagenteile mit jeweils fünf verschiedenen Betriebsarten frei konfigurieren und damit nahezu alle möglichen Anwendungsfälle abdecken.

Die Deutsche Gesetzliche Unfallversicherung (DGUV), Fachbereich Holz und Metall, definiert zum Beispiel folgende fünf “Modes of safe operation“ (MSO): den manuellen Betrieb mit offenen Türen und manuell gesteuerter Bewegung, den Automatikbetrieb mit voll aktiver Sicherheitstechnik, den Einrichtbetrieb mit reduzierter Geschwindigkeit sowie Zustimmtaster und Not-Halt, die Automatik mit manuellem Eingriff bei voller Geschwindigkeit und schließlich den Servicebetrieb, dessen Charakteristik letztlich der Hersteller festlegt.

Die universelle, standardisierte Cross- Plattform-Schnittstelle OPC UA garantiert dem Programmierer bei der Lösung von Bihl+Wiedemann eine äußerst einfache Integration und Diagnose der sicheren Betriebsartenwahl. Dem Anwender erleichtern die Mannheimer das Leben, weil mit Hilfe des von ihnen implementierten Bausteins ein eigentlich nicht-sicheres Gerät wie etwa ein Standard-HMI für die sichere Betriebsartenwahl genügen kann. Dank der auf einem solchen Display realisierbaren anschaulichen grafischen Darstellung wird der Vorgang zu einer vollkommen einfach und intuitiv zu bedienenden Funktion der Maschine.

Abb. 2: Einfache Konfiguration der sicheren Betriebsartenwahl in den Eigenschaften des Gateways

Auch im Bereich der Absicherung präsentiert sich das Bihl+Wiedemann-Konzept flexibel. Der Zugang zur sicheren Betriebsartenwahl kann nämlich auf zwei unterschiedlichen Wegen geregelt werden: entweder durch einen 2-kanaligen sicheren Eingang oder durch ein elektronisches Schlüsselsystem in Verbindung mit einem speziellen Verfahren.

Während Variante 1 typischerweise mit einem sicheren Schlüsselschalter realisiert wird, übernimmt bei Variante 2 ein auf Transponder-Technologie basierendes System wie beispielsweise das EKS FSA von Euchner, das aus einer Lese-Station und einem oder mehreren Schlüsseln mit programmierbarem Speicher besteht, die Zugangskontrolle. Dazu sind zwei fest definierte Signale nötig: einerseits ein nicht-sicheres Signal „Chip steckt“ und zeitgleich ein gültiges Codewort, das aus dem Schlüssel ausgelesen wird und die Berechtigung zur Betriebsartenwahl erteilt. Insgesamt gibt es fünf gültige Codewörter, mit welchen auf einfache Art und Weise unterschiedliche Berechtigungsstufen realisiert werden können. So lässt sich der Baustein etwa dahingehend konfigurieren, dass zum Beispiel ein Instandhalter mit seinem elektronischen Schlüssel andere Betriebsarten auswählen kann als der eigentliche Werker.

Darüber hinaus bietet ein solches System auch die Möglichkeit, weitere Informationen und Daten wie Prozessparameter auf dem Schlüssel zu speichern und an die Steuerung zu übermitteln.

Abb. 3: Zuweisung einer sicheren Betriebsart zu einer Instanz im Rahmen der Konfiguration des Bausteins

Im neuen ASi Safety Gateway mit integriertem Sicherheitsmonitor für PROFIsafe über PROFINET von Bihl+Wiedemann (BWU3823) ist der innovative Baustein für die sichere Betriebsartenwahl bereits integriert. Das Gateway-Multitalent mit Doppelmaster, dem offenen Kommunikationsprotokoll OPC UA, Webserver und vielen weiteren Features bietet derzeit sicherlich die leistungsstärkste Plattform für die Zukunft im Sortiment der Mannheimer. „Das ist aber natürlich erst der Anfang“, sagt Geschäftsführer Jochen Bihl. „Ab sofort werden wir den Baustein in allen neuen Geräten berücksichtigen – auch in Varianten, die nicht dem High-End-Bereich zuzuordnen sind.“

Denn in Zeiten sich verschärfender Sicherheitsnormen steht für den Mitgründer der AS-Interface Masters aus Mannheim eines fest: „Die sichere Betriebsartenwahl sehe ich für AS-Interface nicht als ’Nice-tohave‘, sondern als ’Must-have‘. Wir wollten es unseren Kunden schließlich schon immer so leicht wie möglich machen, von den vielfältigen Vorteilen des Systems zu profitieren. Und das wollen wir heute angesichts immer komplexerer Anwendungen noch mehr denn je.“

Abb. 4: Im neuen ASi Safety Gateway mit integriertem Sicherheitsmonitor für PROFIsafe über PROFINET von Bihl+Wiedemann (BWU3823) ist der innovative Baustein für die sichere Betriebsartenwahl bereits integriert.