Komfortable Lösung trotz verschärfter Normen Sichere Betriebsartenwahl

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.

Einfachheit ist oberstes Gebot

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 Service- und 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, der auch in den neuen ASi-5/ASi-3-Gateways von Bihl+Wiedemann zur Standardausstattung gehört, lassen sich sechs Instanzen für unterschiedliche Anlagenteile mit jeweils fünf verschiedenen Betriebsarten frei konfigurieren und damit nahezu alle möglichen Anwendungsfälle abdecken.

Modes of safe operation

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.

Integration und Diagnose

Die universelle, standardisierte Cross-Plattform-Schnittstelle OPC UA garantiert dem Programmierer bei der Lösung von Bihl+Wiedemann eine sehr einfache Integration und Diagnose der sicheren Betriebsartenwahl. Dem Anwender erleichtern die Mannheimer das Leben, weil mithilfe 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.

Auch im Bereich der Absicherung präsentiert sich das Konzept von Bihl+Wiedeman flexibel. Der Zugang zur sicheren Betriebsartenwahl kann nämlich auf zwei unterschiedlichen Wegen geregelt werden: entweder durch einen zweikanaligen 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 Transpondertechnologie basierendes System wie beispielsweise das EKS FSA von Euchner, das aus einer Lesestation 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.

Inkludiert in ASi-Gateways

In den neuen ASi-5/ASi-3-Safety-Gateways mit integriertem Sicherheitsmonitor für Profisafe über Profinet (BWU3674), CIP Safety über EtherNet/IP (BWU3857) und Safety over EtherCAT, FSoE (BWU3858) ist der innovative Baustein für die sichere Betriebsartenwahl bereits integriert. Die Gateway-Multitalente mit je zwei ASi-5-Mastern und zwei ASi-3-Mastern, 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 und der auf der letzten SPS IPC Drives erfolgten Vorstellung von ASi-5 steht für den Mitgründer der AS-Interface-Masters aus Mannheim eines fest: „Die sichere Betriebsartenwahl sehe ich für AS-Interface nicht als ,Nice-to-have‘, 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.“