Transcript S icherheits- steuerungen im Vergleich

Automation
and
Drives
Automation
and
Drives
S icherheits-
SIMATIC
Safety Integrated
steuerungen im
Vergleich
Stefan Schaan
A&D AS FA PS
Fehlersichere und hochverfügbare Systeme
Automation and Drives
VDMA Workshop
Sicherheitssteuerungen
Normen und
Zertifikate
Übersicht der
Komponenten
Ausgewählte
Komponenten
Übersicht PLC
Architekturen
Ausgewählte PLC
Architektur
Informationstag / Workshop
Sicherheitssteuerungen
Sechs Sicherheits-SPS im praktischen Vergleich
27. Juni 2005
VDMA-Haus
Frankfurt am Main
PLC Architektur
im Anlagelayout
Aktor- /
Sensoreinbindung
Zusatzfunktionen Ausblicke
Konzeptgleiche
realisierte Anlagen
VDMA Workshop Sicherheitssteuerungen
A&D AS, 06/2005, Chart 2
© Siemens AG 2005 - Änderungen vorbehalten
SIMATIC Safety Integrated
Normen und Zertifikate
VDMA Workshop
Sicherheitssteuerungen
Normen und
Zertifikate
Übersicht der
Komponenten
 Die fehlersicheren Komponenten erfüllen
die höchste Sicherheitsstufe für

Factory Automation

IEC 61508 (bis SIL 3)
Ausgewählte
Komponenten

EN 954-1 (bis Kategorie 4)
Übersicht PLC
Architekturen

NFPA 79-2002 und NFPA 85

UL 1998, UL 508 und UL 991

EN692, EN693, EN12622
Ausgewählte PLC
Architektur
PLC Architektur
im Anlagelayout
Aktor- /
Sensoreinbindung
Zusatzfunktionen Ausblicke
Konzeptgleiche
realisierte Anlagen
Automation and Drives

- Funktionale Sicherheit
- Sicherheit von Maschinen
- Relevante US Normen
- Relevante US Normen
- Pressenormen
und sind vom TÜV zertifiziert
 Fehlersichere Bausteinbibliothek
SIMATIC S7-F/P für Pressensicherheit
zertifiziert durch BG BG MHHW, Düsseldorf
Prüf- und Zertifizierungsstelle des Fachausschusses Maschinenbau,
Hebezeuge, Hütten- und Walzwerksanlagen
VDMA Workshop Sicherheitssteuerungen
A&D AS, 06/2005, Chart 3
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Automation and Drives
SIMATIC Safety Integrated
Übersicht fehlersichere Komponenten
VDMA Workshop
Sicherheitssteuerungen
Normen und
Zertifikate
Übersicht der
Komponenten
Process Automation
Factory Automation
Controller
Controller


CPU 414H
CPU 417H
Ausgewählte
Komponenten
Übersicht PLC
Architekturen
Ausgewählte PLC
Architektur
PLC Architektur
im Anlagelayout
Aktor- /
Sensoreinbindung
Zusatzfunktionen Ausblicke
Engineering


CFC
Safety Matrix
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

PROFIBUS mit PROFIsafe-Profil
Aktoren
ET 200M ET 200eco ET 200S
Sensoren
FUP, KOP
PROFINET mit
PROFIsafe-Profil
ET 200pro*) ET 200S
ET 200pro
Konzeptgleiche
realisierte Anlagen
*)
für Factory Automation
VDMA Workshop Sicherheitssteuerungen
A&D AS, 06/2005, Chart 4
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Automation and Drives
SIMATIC Safety Integrated
Ausgewählte Hardwarekomponenten
VDMA Workshop
Sicherheitssteuerungen
Normen und
Zertifikate
 S7-400F
Für oberen Leistungsbereich

CPU 416F-2

Übersicht der
Komponenten
Ausgewählte
Komponenten
Übersicht PLC
Architekturen


PLC Architektur
im Anlagelayout
Aktor- /
Sensoreinbindung
NEU
 S7-300F
Für mittleren Leistungsbereich

CPU 317F-2DP

Ausgewählte PLC
Architektur
Schnittstellen: MPI/DP und DP
PROFINET via CP 443-1 Advanced
Multiprozessorbetrieb möglich
> 1000 F D-I/O-Kanäle


Schnittstellen: MPI/DP & DP
> 500 F D-I/O
CPU 317F-2PN/DP


Schnittstellen: MPI/DP &
PROFINET
> 500 F D-I/O
NEU
 ET200S F-DI / F-DO
Modulare IP20 F-I/O zum Anschluss
digitaler Sensoren / Aktoren
Zusatzfunktionen Ausblicke
Module
Konzeptgleiche
realisierte Anlagen
4/8 F-DI DC24 V
4 F-DO DC24 V/2A
Eigenschaften
 4 x 2-kanalige Eingänge, SIL 3/Kat. 4
 8 x 1-kanalige Eingänge, SIL 2
 4 x P-M-schaltende Ausgänge, SIL 3/Kat.4
 Anschluss von Muting-Anzeigen
VDMA Workshop Sicherheitssteuerungen
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Automation and Drives
SIMATIC Safety Integrated
Ausgewählte Softwarekomponenten
VDMA Workshop
Sicherheitssteuerungen
Normen und
Zertifikate
Übersicht der
Komponenten
Ausgewählte
Komponenten
Übersicht PLC
Architekturen
Ausgewählte PLC
Architektur
PLC Architektur
im Anlagelayout
 Distributed Safety V5.3
Konfiguration der Hardware und
Programmierung der sicherheitsgerichteten Applikation mit KOP
und FUP in gewohnter STEP-7Umgebung
 Mit integrierter
F-Befehlsbibliothek
mit TÜV-zertifizierten Funktionsbausteinen und Programmierbeispielen.
Davon notwendig:
Aktor- /
Sensoreinbindung

Zusatzfunktionen Ausblicke

Konzeptgleiche
realisierte Anlagen



Not-Halt / Not-Aus
Zweihand-Steuerung
Muting
Schutztür-Überwachung
Feedback-Kontrolle
VDMA Workshop Sicherheitssteuerungen
A&D AS, 06/2005, Chart 6
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Automation and Drives
SIMATIC Safety Integrated
Ausgewählte Softwarekomponenten
VDMA Workshop
Sicherheitssteuerungen
 Optionspaket „SIMATIC S7-F/P“ –Pressensicherheitsbausteine
Notwendige Bausteine für die Aufgabenstellung
Normen und
Zertifikate

Übersicht der
Komponenten

Ausgewählte
Komponenten

Übersicht PLC
Architekturen

Ausgewählte PLC
Architektur

PLC Architektur
im Anlagelayout
Aktor- /
Sensoreinbindung
Zusatzfunktionen Ausblicke
Konzeptgleiche
realisierte Anlagen
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
VDMA Workshop Sicherheitssteuerungen
A&D AS, 06/2005, Chart 7
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Automation and Drives
SIMATIC Safety Integrated
Mögliche Steuerungsarchitekturen
VDMA Workshop
Sicherheitssteuerungen
Normen und
Zertifikate
Übersicht der
Komponenten
Ausgewählte
Komponenten
Trennung von PLC, I/O und Bus
Ein Bus, aber Trennung von PLC und I/O
PLC
PLC
I/O’s
I/O’s
Übersicht PLC
Architekturen
Ausgewählte PLC
Architektur
PLC Architektur
im Anlagelayout
Aktor- /
Sensoreinbindung
Zusatzfunktionen Ausblicke
Eine PLC, aber Trennung von I/O und Bus
Eine PLC, ein Bus und gemischte I/O
PLC
PLC
I/O’s
I/O’s
Konzeptgleiche
realisierte Anlagen
VDMA Workshop Sicherheitssteuerungen
A&D AS, 06/2005, Chart 8
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Automation and Drives
Ausgewähltes Steuerungskonzept mit
PROFIBUS im Überblick
VDMA Workshop
Sicherheitssteuerungen
Normen und
Zertifikate
Ethernet
DP/DP
Koppler
S7 416F
DP/DP
Koppler
Übersicht der
Komponenten
Ausgewählte
Komponenten
DP Master
DP Master
DP Master
S7 317F
S7 317F
DP Master
PROFIBUS DP
Übersicht PLC
Architekturen
B&B
PROFIBUS DP
ET200S
ET200S
Ausgewählte PLC
Architektur
ET200S
ET200S
PLC Architektur
im Anlagelayout
Aktor- /
Sensoreinbindung
Zusatzfunktionen Ausblicke
Konzeptgleiche
realisierte Anlagen
ET200S
SIGUARD
Lichtvorhang
SIGUARD
Lichtvorhang
Liniensteuerung
Presse PO 100
Extruderanlage
Roboter (3 Stück)
VDMA Workshop Sicherheitssteuerungen
SIGUARD
Laserscanner
Lichtvorhang
Presse DYU 3000
begehbar
A&D AS, 06/2005, Chart 9
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Automation and Drives
Aus welchen Gründen wurde das
vorgeschlagene Steuerungskonzept gewählt?
VDMA Workshop
Sicherheitssteuerungen
Normen und
Zertifikate
Übersicht der
Komponenten
Ausgewählte
Komponenten
Übersicht PLC
Architekturen
Ausgewählte PLC
Architektur
PLC Architektur
im Anlagelayout
Aktor- /
Sensoreinbindung
 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
Zusatzfunktionen Ausblicke
Konzeptgleiche
realisierte Anlagen
VDMA Workshop Sicherheitssteuerungen
A&D AS, 06/2005, Chart 10
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Automation and Drives
Aus welchen Gründen wurde das
vorgeschlagene Steuerungskonzept gewählt?
VDMA Workshop
Sicherheitssteuerungen
Normen und
Zertifikate
Übersicht der
Komponenten
Ausgewählte
Komponenten
Übersicht PLC
Architekturen
Ausgewählte PLC
Architektur
PLC Architektur
im Anlagelayout
Aktor- /
Sensoreinbindung
 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
Zusatzfunktionen Ausblicke
Konzeptgleiche
realisierte Anlagen
VDMA Workshop Sicherheitssteuerungen
A&D AS, 06/2005, Chart 11
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Automation and Drives
Steuerungseinteilung im Anlagenlayout
VDMA Workshop
Sicherheitssteuerungen
DETAILS
S7 317F
S7 317F
F-I/O
S7 416F
VDMA Workshop Sicherheitssteuerungen
A&D AS, 06/2005, Chart 12
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Automation and Drives
Aktor- / Sensor-Einbindung
Ausrüstung Presse DYU 3000 – ET200S Station 1
VDMA Workshop
Sicherheitssteuerungen
Normen und
Zertifikate
Übersicht der
Komponenten
S7 317F
IM151
F-DI F-DI F-DI F-DI F-DI
F-DO
zu Station 2
DI DI DO
Weitere StandardKomponenten
DP/DP
Koppler
Ausgewählte
Komponenten
Übersicht PLC
Architekturen
Ausgewählte PLC
Architektur
VDMA Workshop Sicherheitssteuerungen
Presse EIN (grün)
Presse AUS (rot)
Presse QUIT (klar)
Muting-Sensoren 1- 8
vorne u. hinten
Muting-Lampen (klar)
vorne u. hinten
Stößelhochhaltung
Vorne u. Hinten
Lichtschranken
LV1 u. LV2
Überwachung Sitema
Stößelhochhaltung
Vorne und Hinten
Quittieren 1- 4
NOT-HALT
Hydraulik u. Bedienpult
Konzeptgleiche
realisierte Anlagen
Betriebsartenwahlschalter
Zusatzfunktionen Ausblicke
SIGUARD
Laserscannerv
Aktor- /
Sensoreinbindung
NOT-HALT
an den vier Seiten
PLC Architektur
im Anlagelayout
A&D AS, 06/2005, Chart 13
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Automation and Drives
Aktor- / Sensor-Einbindung
Gründe zur Auswahl und Verschaltung
VDMA Workshop
Sicherheitssteuerungen
Normen und
Zertifikate
 Wegfall sicherer Eingänge
Übersicht der
Komponenten
und integrierte Diagnose
durch Direktanschluss des
Laserscanners
Ausgewählte
Komponenten
 Einfache Programmierung
Übersicht PLC
Architekturen
Ausgewählte PLC
Architektur
PLC Architektur
im Anlagelayout
Aktor- /
Sensoreinbindung
Zusatzfunktionen Ausblicke
Konzeptgleiche
realisierte Anlagen
allein durch Projektierung
zweikanaliger Sensoren
am Beispiel der
NOT-AUS Funktion
 F-DO Ausgänge -2A zur
Ansteuerung der sicherheitsrelevanten Anzeigen
(Stößel, Muting)
 Verwendung von Standard-
eingängen zum Einlesen der
Muting Sensoren
VDMA Workshop Sicherheitssteuerungen
A&D AS, 06/2005, Chart 14
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Automation and Drives
Zusatzfunktionen – Ausblicke
Diagnose mit Diagnose-Repeater
VDMA Workshop
Sicherheitssteuerungen
Normen und
Zertifikate
Übersicht der
Komponenten
Sporadische
Fehler und
S7 416F
Messung im
laufenden
Betrieb
B&B
Ausgewählte
Komponenten
Übersicht PLC
Architekturen
ET200S
Ausgewählte PLC
Architektur
Reflektion
[%]
100
PLC Architektur
im Anlagelayout
Aktor- /
Sensoreinbindung
50
Zusatzfunktionen Ausblicke
Konzeptgleiche
realisierte Anlagen
ET200S
SIGUARD
Lichtvorhang
VDMA Workshop Sicherheitssteuerungen
08:26:
17
26:
27
26:
37
26:
47
26:
57
27:
07
27:
17
Zeit
[m:s]
A&D AS, 06/2005, Chart 15
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Automation and Drives
Zusatzfunktionen – Ausblicke
PROFINET Steuerungskonzept im Überblick
VDMA Workshop
Sicherheitssteuerungen
Industrial Ethernet
Industrial Ethernet
S7 416F
Normen und
Zertifikate
S7 317F PN/DP
Übersicht der
Komponenten
Ausgewählte
Komponenten
PROFINET IO
Übersicht PLC
Architekturen
ET200S
S7 317F PN/DP
PROFIBUS DP PROFINET IO
PROFINET IO
ET200S
Ausgewählte PLC
Architektur
B&B
ET200S
ET200S
PLC Architektur
im Anlagelayout
Aktor- /
Sensoreinbindung
Zusatzfunktionen Ausblicke
Konzeptgleiche
realisierte Anlagen
ET200S
SIGUARD
Lichtvorhang
SIGUARD
Lichtvorhang
Liniensteuerung
Presse PO 100
Extruderanlage
Roboter (3 Stück)
VDMA Workshop Sicherheitssteuerungen
SIGUARD
Laserscanner
Lichtvorhang
Presse DYU 3000
begehbar
A&D AS, 06/2005, Chart 16
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Automation and Drives
Beispiele vorhandener Anlagen nach dem gezeigten
Steuerungskonzept – Tiefziehpressen Fa. Dunkes
VDMA Workshop
Sicherheitssteuerungen
Normen und
Zertifikate
Übersicht der
Komponenten
Ausgewählte
Komponenten
Übersicht PLC
Architekturen
Ausgewählte PLC
Architektur
PLC Architektur
im Anlagelayout
Aktor- /
Sensoreinbindung
Zusatzfunktionen Ausblicke
Konzeptgleiche
realisierte Anlagen
 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
VDMA Workshop Sicherheitssteuerungen
A&D AS, 06/2005, Chart 17
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Automation and Drives
Weiter Beispiele vorhandener Anlagen nach dem
gezeigten Steuerungskonzept
VDMA Workshop
Sicherheitssteuerungen
Normen und
Zertifikate
Übersicht der
Komponenten
Ausgewählte
Komponenten
Übersicht PLC
Architekturen
Ausgewählte PLC
Architektur
PLC Architektur
im Anlagelayout
Aktor- /
Sensoreinbindung
Zusatzfunktionen Ausblicke
Konzeptgleiche
realisierte Anlagen
 Einzelpresse
Steuerung:
S7-317F
 Mengengerüst:
 32
F-DI
 21 F-DO
 Hochdruck
Aluminium
Formpresse
S7-414F
 Mengengerüst:
24 F-DI
 20 F-DO
 Summe:
104DI, 52DO

VDMA Workshop Sicherheitssteuerungen
A&D AS, 06/2005, Chart 18
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Sicherheitssteuerungen
Normen und
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Übersicht der
Komponenten
Ausgewählte
Komponenten
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Architekturen
Ausgewählte PLC
Architektur
PLC Architektur
im Anlagelayout
Aktor- /
Sensoreinbindung
Zusatzfunktionen Ausblicke
Konzeptgleiche
realisierte Anlagen
VDMA Workshop Sicherheitssteuerungen
A&D AS, 06/2005, Chart 19
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