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icherheits-steuerungen im Vergleich

Automation and Drives. S. icherheits-steuerungen im Vergleich. Stefan Schaan A&D AS FA PS Fehlersichere und hochverfügbare Systeme. Informationstag / Workshop Sicherheitssteuerungen Sechs Sicherheits-SPS im praktischen Vergleich 27. Juni 2005 VDMA-Haus Frankfurt am Main.

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Presentation Transcript

  1. Automation and Drives S icherheits-steuerungen im Vergleich Stefan Schaan A&D AS FA PS Fehlersichere und hochverfügbare Systeme

  2. Informationstag / Workshop Sicherheitssteuerungen Sechs Sicherheits-SPS im praktischen Vergleich 27. Juni 2005 VDMA-Haus Frankfurt am Main Normen und Zertifikate Übersicht der Komponenten Ausgewählte Komponenten Übersicht PLC Architekturen Ausgewählte PLC Architektur PLC Architekturim Anlagelayout Aktor- / Sensoreinbindung Zusatzfunktionen - Ausblicke Konzeptgleiche realisierte Anlagen

  3. Normen und Zertifikate Übersicht der Komponenten Ausgewählte Komponenten Übersicht PLC Architekturen Ausgewählte PLC Architektur PLC Architekturim Anlagelayout Aktor- / Sensoreinbindung Zusatzfunktionen - Ausblicke Konzeptgleiche realisierte Anlagen SIMATIC Safety IntegratedNormen und Zertifikate • Die fehlersicheren Komponenten erfüllen die höchste Sicherheitsstufe für • Factory Automation • IEC 61508 (bis SIL 3)- Funktionale Sicherheit • EN 954-1 (bis Kategorie 4)- Sicherheit von Maschinen • NFPA 79-2002 und NFPA 85- Relevante US Normen • UL 1998, UL 508 und UL 991- Relevante US Normen • EN692, EN693, EN12622- Pressenormen • und sind vom TÜV zertifiziert • Fehlersichere BausteinbibliothekSIMATIC S7-F/P für Pressensicherheitzertifiziert durch BG BG MHHW, DüsseldorfPrüf- und Zertifizierungsstelle des Fachausschusses Maschinenbau,Hebezeuge, Hütten- und Walzwerksanlagen

  4. Normen und Zertifikate Übersicht der Komponenten Ausgewählte Komponenten Übersicht PLC Architekturen Ausgewählte PLC Architektur PLC Architekturim Anlagelayout Aktor- / Sensoreinbindung Zusatzfunktionen - Ausblicke Konzeptgleiche realisierte Anlagen SIMATIC Safety IntegratedÜbersicht fehlersichere Komponenten Process Automation Factory Automation Controller für PROFIBUS • ET 200S F-CPU • CPU 315F/317F-2DP • CPU 416F-2 für PROFINET • CPU 315/317F-2PN/DP • CPU 416F/CP443-1ADV Engineering • FUP, KOP Controller • CPU 414H • CPU 417H Engineering • CFC • Safety Matrix PROFIBUS mit PROFIsafe-Profil PROFINET mit PROFIsafe-Profil Aktoren Sensoren ET 200S ET 200pro ET 200M ET 200eco ET 200S ET 200pro*) *) für Factory Automation

  5. Normen und Zertifikate Übersicht der Komponenten Ausgewählte Komponenten Übersicht PLC Architekturen Ausgewählte PLC Architektur PLC Architekturim Anlagelayout Aktor- / Sensoreinbindung Zusatzfunktionen - Ausblicke Konzeptgleiche realisierte Anlagen NEU NEU SIMATIC Safety IntegratedAusgewählte Hardwarekomponenten • S7-400FFür oberen Leistungsbereich • CPU 416F-2 • Schnittstellen: MPI/DP und DPPROFINET via CP 443-1 Advanced • Multiprozessorbetrieb möglich • > 1000 F D-I/O-Kanäle • S7-300FFür mittleren Leistungsbereich • CPU 317F-2DP • Schnittstellen: MPI/DP & DP • > 500 F D-I/O • CPU 317F-2PN/DP • Schnittstellen: MPI/DP & PROFINET • > 500 F D-I/O • ET200S F-DI / F-DOModulare IP20 F-I/O zum Anschlussdigitaler Sensoren / Aktoren

  6. Normen und Zertifikate Übersicht der Komponenten Ausgewählte Komponenten Übersicht PLC Architekturen Ausgewählte PLC Architektur PLC Architekturim Anlagelayout Aktor- / Sensoreinbindung Zusatzfunktionen - Ausblicke Konzeptgleiche realisierte Anlagen SIMATIC Safety IntegratedAusgewählte Softwarekomponenten • Distributed Safety V5.3 Konfiguration der Hardware und Programmierung der sicherheits-gerichteten Applikation mit KOP und FUP in gewohnter STEP-7-Umgebung • Mit integrierterF-Befehlsbibliothekmit TÜV-zertifizierten Funktions- bausteinen und Programmier- beispielen.Davon notwendig: • Not-Halt / Not-Aus • Zweihand-Steuerung • Muting • Schutztür-Überwachung • Feedback-Kontrolle

  7. Normen und Zertifikate Übersicht der Komponenten Ausgewählte Komponenten Übersicht PLC Architekturen Ausgewählte PLC Architektur PLC Architekturim Anlagelayout Aktor- / Sensoreinbindung Zusatzfunktionen - Ausblicke Konzeptgleiche realisierte Anlagen SIMATIC Safety IntegratedAusgewählte Softwarekomponenten • Optionspaket „SIMATIC S7-F/P“ –PressensicherheitsbausteineNotwendige Bausteine für die Aufgabenstellung • FB10 „MODE_SEL“Betriebsartenwahl 1 aus 8 • FB21 „EM_OFF_Q“Not-Aus mit Quittierung • FB31 „DOOR_Q“Schutztür mit Quittierung • FB40 „F_2HAND“Zweihandpult • FB76 „DYN_VALV“Dynamische Kontrolle 4 Ventile • FB90 „EN_1_MAN“Freigabe Einmannfunktion • FB100 „EN_4_MAN“Freigabe Mehrmannfunktion • FB112 „VALVE_HY“Pressensicherheits- und Richtungsventile hydraulische Pressen • FB120 „VA_CHECK“Überwachung Ventile / Relais • FB130 „CARTR“Schaltzeit für Cartridge-Ventile

  8. Normen und Zertifikate Übersicht der Komponenten Ausgewählte Komponenten Übersicht PLC Architekturen Ausgewählte PLC Architektur PLC Architekturim Anlagelayout Aktor- / Sensoreinbindung Zusatzfunktionen - Ausblicke Konzeptgleiche realisierte Anlagen SIMATIC Safety IntegratedMögliche Steuerungsarchitekturen Ein Bus, aber Trennung von PLC und I/O Trennung von PLC, I/O und Bus PLC PLC I/O’s I/O’s Eine PLC, ein Bus und gemischte I/O Eine PLC, aber Trennung von I/O und Bus PLC PLC I/O’s I/O’s

  9. Normen und Zertifikate Übersicht der Komponenten Ausgewählte Komponenten Übersicht PLC Architekturen Ausgewählte PLC Architektur PLC Architekturim Anlagelayout Aktor- / Sensoreinbindung Zusatzfunktionen - Ausblicke Konzeptgleiche realisierte Anlagen Ausgewähltes Steuerungskonzept mit PROFIBUS im Überblick Ethernet DP Master DP Master DP/DP Koppler S7 416F S7 317F S7 317F B & B DP/DP Koppler DP Master DP Master PROFIBUS DP PROFIBUS DP ET200S ET200S ET200S ET200S SIGUARD Laserscanner Lichtvorhang ET200S SIGUARD Lichtvorhang SIGUARD Lichtvorhang Liniensteuerung Presse DYU 3000 begehbar Presse PO 100 Extruderanlage Roboter (3 Stück)

  10. Normen und Zertifikate Übersicht der Komponenten Ausgewählte Komponenten Übersicht PLC Architekturen Ausgewählte PLC Architektur PLC Architekturim Anlagelayout Aktor- / Sensoreinbindung Zusatzfunktionen - Ausblicke Konzeptgleiche realisierte Anlagen Aus welchen Gründen wurde das vorgeschlagene Steuerungskonzept gewählt? • Architektur und Steuerungsauswahl S7-416F und S7-317F • Prinzip - “Eine Steuerung – Ein Bus” minimiert das Investment durch Reduzierung von Hardwarekosten, Einbauräumen und Verdrahtung • Leistung der Steuerung nach Mengengerüst und Anforderungen kostenorientiert auswählbar • Durchgängige Diagnose ohne Zusatzaufwand • Keine zusätzliche Definitionen von Interfaces zwischen: • Sicherheits- und Standardbus • Sicherheits- und Standardsteuerung • Systemintegrierte Busfehlerdiagnose • Einheitliche Programmierungsumgebung

  11. Normen und Zertifikate Übersicht der Komponenten Ausgewählte Komponenten Übersicht PLC Architekturen Ausgewählte PLC Architektur PLC Architekturim Anlagelayout Aktor- / Sensoreinbindung Zusatzfunktionen - Ausblicke Konzeptgleiche realisierte Anlagen Aus welchen Gründen wurde das vorgeschlagene Steuerungskonzept gewählt? • Fehlersichere Kopplung der Steuerungen • Verwendung von Standard DP-DP Kopplern • Einfacher Aufbau des Buses und der Software • Modulare bzw. autarke Inbetriebnahme der Einzelzellen • Modulare Peripherie • Kostenoptimierte Bestückung der I/O Stationen möglich • Nur die benötigten F-I/O werden eingebaut • Standard I/O wird für nicht sicherheitsrelevante Funktionen verwendet • Mehrere 24V Einspeisungen pro Teilnehmer sind möglich

  12. DETAILS S7 317F S7 317F F-I/O S7 416F Steuerungseinteilung im Anlagenlayout

  13. Normen und Zertifikate Weitere Standard-Komponenten Übersicht der Komponenten Ausgewählte Komponenten Übersicht PLC Architekturen Ausgewählte PLC Architektur PLC Architekturim Anlagelayout Aktor- / Sensoreinbindung Zusatzfunktionen - Ausblicke Konzeptgleiche realisierte Anlagen Aktor- / Sensor-EinbindungAusrüstung Presse DYU 3000 – ET200S Station 1 zu Station 2 S7 317F IM151 F-DI F-DI F-DI F-DI F-DI F-DO DI DI DO DP/DP Koppler Überwachung Sitema Stößelhochhaltung Vorne und Hinten NOT-HALT Hydraulik u. Bedienpult Muting-Lampen (klar) vorne u. hinten Muting-Sensoren 1- 8 vorne u. hinten NOT-HALT an den vier Seiten Stößelhochhaltung Vorne u. Hinten Presse EIN (grün) Presse AUS (rot) Presse QUIT (klar) SIGUARD Laserscannerv Betriebsarten- wahlschalter Lichtschranken LV1 u. LV2 Quittieren 1- 4

  14. Normen und Zertifikate Übersicht der Komponenten Ausgewählte Komponenten Übersicht PLC Architekturen Ausgewählte PLC Architektur PLC Architekturim Anlagelayout Aktor- / Sensoreinbindung Zusatzfunktionen - Ausblicke Konzeptgleiche realisierte Anlagen Aktor- / Sensor-EinbindungGründe zur Auswahl und Verschaltung • Wegfall sicherer Eingängeund integrierte Diagnosedurch Direktanschluss des Laserscanners • Einfache Programmierungallein durch Projektierung zweikanaliger Sensorenam Beispiel der NOT-AUS Funktion • F-DO Ausgänge -2A zurAnsteuerung der sicherheits-relevanten Anzeigen(Stößel, Muting) • Verwendung von Standard-eingängen zum Einlesen derMuting Sensoren

  15. Normen und Zertifikate Übersicht der Komponenten Ausgewählte Komponenten Übersicht PLC Architekturen Ausgewählte PLC Architektur PLC Architekturim Anlagelayout Aktor- / Sensoreinbindung Zusatzfunktionen - Ausblicke Konzeptgleiche realisierte Anlagen Zusatzfunktionen – AusblickeDiagnose mit Diagnose-Repeater SporadischeFehler undMessung im laufenden Betrieb S7 416F B & B ET200S Reflektion [%] 100 50 ET200S SIGUARD Lichtvorhang Zeit [m:s] 08:26:17 26:27 26:37 26:47 26:57 27:07 27:17

  16. Normen und Zertifikate Übersicht der Komponenten Ausgewählte Komponenten Übersicht PLC Architekturen Ausgewählte PLC Architektur PLC Architekturim Anlagelayout Aktor- / Sensoreinbindung Zusatzfunktionen - Ausblicke Konzeptgleiche realisierte Anlagen Zusatzfunktionen – Ausblicke PROFINET Steuerungskonzept im Überblick Industrial Ethernet Industrial Ethernet S7 416F B & B S7 317F PN/DP S7 317F PN/DP PROFIBUS DP PROFINET IO PROFINET IO PROFINET IO ET200S ET200S ET200S ET200S SIGUARD Laserscanner Lichtvorhang ET200S SIGUARD Lichtvorhang SIGUARD Lichtvorhang Liniensteuerung Presse DYU 3000 begehbar Presse PO 100 Extruderanlage Roboter (3 Stück)

  17. Normen und Zertifikate Übersicht der Komponenten Ausgewählte Komponenten Übersicht PLC Architekturen Ausgewählte PLC Architektur PLC Architekturim Anlagelayout Aktor- / Sensoreinbindung Zusatzfunktionen - Ausblicke Konzeptgleiche realisierte Anlagen Beispiele vorhandener Anlagen nach dem gezeigten Steuerungskonzept – Tiefziehpressen Fa. Dunkes • Steuerung S7-317F • F-I/O Mengengerüst: • Unteres Segment • 24 F-DI • 24 F-DO • Summe: 128DI, 84DO • Mittleres Segment • 32 F-DI • 32 F-DO • Summe: 140DI, 92DO • Zeiten: • Unteres Segment Standard + Sicherheit • 9-10ms • Mittleres Segment nur Sicherheit • 6-7ms

  18. Normen und Zertifikate Übersicht der Komponenten Ausgewählte Komponenten Übersicht PLC Architekturen Ausgewählte PLC Architektur PLC Architekturim Anlagelayout Aktor- / Sensoreinbindung Zusatzfunktionen - Ausblicke Konzeptgleiche realisierte Anlagen Weiter Beispiele vorhandener Anlagen nach dem gezeigten Steuerungskonzept • EinzelpresseSteuerung:S7-317F • Mengengerüst: • 32 F-DI • 21 F-DO • HochdruckAluminiumFormpresseS7-414F • Mengengerüst: • 24 F-DI • 20 F-DO • Summe:104DI, 52DO

  19. Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Noch Fragen ? Normen und Zertifikate Übersicht der Komponenten Ausgewählte Komponenten Übersicht PLC Architekturen Ausgewählte PLC Architektur PLC Architekturim Anlagelayout Aktor- / Sensoreinbindung Zusatzfunktionen - Ausblicke Konzeptgleiche realisierte Anlagen

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