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VDMA V1.0.PPT Seite 1 04.06.05 pilz GmbH & Co KG Stefan Olding Lösungskonzept Pilz VDMA Informationstag / Workshop Sicherheitssteuerungen.

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1 VDMA V1.0.PPT Seite pilz GmbH & Co KG Stefan Olding Lösungskonzept Pilz VDMA Informationstag / Workshop Sicherheitssteuerungen , Frankfurt Pilz Team: Stefan Olding, Martina Moldaschl, Bernd Maier, Holger Bode

2 VDMA V1.0.PPT Seite pilz GmbH & Co KG Stefan Olding Aufgabenstellung Beispiel LFT – D (Langfaser-Thermoplast-Direktprozess) Pressanlage für Workshop Sicherheitssteuerungen bestehend aus folgenden Anlagenteilnehmern: 1. Presse DYU Presse PO Extruderanlage 4. Roboter 5. Liniensteuerung Betriebsarten Voll-/ Teilautomatik, Einrichten, Einzelhub sind mit der gleichen SI- Kategorie auszurüsten. Nach EN Kat 4 bzw. EN PL e

3 VDMA V1.0.PPT Seite pilz GmbH & Co KG Stefan Olding Grundlagen für die Sicherheit - technische Ausführung Maschinenrichtlinie (MRL) EU / > GPSG Artikel 9 D > Hersteller Arbeitsmittelrichtlinie EU / Betriebssicherheitsverordnung D > Betreiber Diverse ABC Normen (s. Ausschreibung) C- Normen sind u.a. EN 692 / 693 / 289 Inhalt MRL: Pressen mit Handeinlegeplätzen gehören seit zu den gefährlichen Maschinen nach Anhang IV der MRL. Hier muß eine C Norm ( z.B. EN 693 für hydraulische Pressen ) vorhanden sein und ohne Einschränkung nach dieser gebaut werden! Ist dies nicht der Fall, muß der Hersteller diese Maschine einer Baumusterprüfung nach Anhang VI durch eine notifizierte Stelle unterziehen.

4 VDMA V1.0.PPT Seite pilz GmbH & Co KG Stefan Olding Baumusterverfahren zur CE Zertifizierung *) Konformitätserklärung bescheinigt Übereinstimmung mit grundlegenden Anforderungen der Richtlinie **) Konformitätserklärung bescheinigt Übereinstimmung mit geprüftem Modell Hersteller Unterlagen gemäß Anhang VI erstellen, der gemeldeten Stelle vorlegen gemeldete Stelle überprüft, ob Normen korrekt angewendet sind gemeldete Stelle gemeldete Stelle Hersteller erstellt Konformi- tätserklärung*), bringt CE-Zeichen an Unterlagen ge- mäß Anhang VI erstellen, an gemeldete Stelle senden gemeldete Stelle bewahrt Unterlagen auf Maschine Hersteller nicht nach Anhang IV (Art. 8(2)a) nach Anhang IV (Art. 8(2)b,c) in vollem Umfang den Normen entsprechend (Art. 8(2)c) Unterlagen gemäß Anhang V zusammenstellen Unterlagen gemäß Anhang VI erstellen, mit Modell an gemeldete Stelle senden gemeldete Stelle führt EG-Baumusterprüfung am Modell durch gemeldete Stelle erstellt EG-Baumuster- bescheinigung gemeldete Stelle bestätigt Empfang gemeldete Stelle erstellt darüber Bescheinigung Hersteller erstellt Kon- formitätserklärung**), bringt CE-Zeichen an Hersteller erstellt Konformitäts- erklärung*), bringt CE- Zeichen an gemeldete Stelle führt EG-Baumusterprüfung am Modell durch nicht in vollem Umfang den Normen entsprechend (Art. 8(2)b) Unterlagen gemäß Anhang VI erstellen, mit Modell an gemeldete Stelle senden gemeldete Stelle erstellt EG-Baumuster- bescheinigung Hersteller erstellt Kon- formitätserklärung**), bringt CE-Zeichen an

5 VDMA V1.0.PPT Seite pilz GmbH & Co KG Stefan Olding Konsequenz aus den Grundlagen Was besagt die EN 693? Programmierbare elektronische Systeme für Sicherheitsfunktionen werden derzeit nicht von den bekannten Pressennormen (EN 693 usw.) erfasst. Bedeutet, den Nachweis über die gleichwertige Sicherheitstechnik zu führen. Baumusterprüfungen dieser Anlagen werden durch notifizierte Prüfstellen ( z.B. TÜV oder BG) durchgeführt. Baumusterprüfung wird von Pilz durch Zertifizierung der Sicherheitssteuerung PSS und der entsprechenden Pressensicherheitsbausteine PSS- SW HYDR unterstützt!

6 VDMA V1.0.PPT Seite pilz GmbH & Co KG Stefan Olding PSS Zertifikat

7 VDMA V1.0.PPT Seite pilz GmbH & Co KG Stefan Olding Zertifizierte, abgenommene Software-Bausteine... Exzenterpressen Hydraulikpressen Transferstraßen Feuerungstechnik Gastanklager Regelungstechnik Analogeingabe NOT-Aus-Paket Sichere Kopplung PSS SB AKAS SICK Lichtvorhang Transferstraßen/Robotik Pressen... unterstützen die Baumusterprüfung!

8 VDMA V1.0.PPT Seite pilz GmbH & Co KG Stefan Olding Sicherheitsrelevante Funktionen einer Hydraulikpresse SB Zweihandbediengerät SB NOT-AUS (Kat. 4) SB Fußschalter SB (BWS) Berührungslos wirkende Schutzeinrichtung SB 051/052 - Betriebsarten SB Schaltsperre SB 87/88/89 - Pressen- sicherheitsventil (PSHV) Hydraulik- presse SB 050 – Standardteil- Fehlerauswertung

9 VDMA V1.0.PPT Seite pilz GmbH & Co KG Stefan Olding Kundennutzen Für alle Sicherheits- und Standard-Funktionen sowie für komplette Maschinen Wesentliche Verkürzung der Überprüfungszeit der Software und der Abnahme durch TÜV, BG etc. Erhöhte Sicherheit des Prozeßablaufs sowie der Programmfunktionalität Ausschluß von Manipulationen und ungewollten Veränderungen Bausteine müssen lediglich parametriert werden

10 VDMA V1.0.PPT Seite pilz GmbH & Co KG Stefan Olding Aufteilung der SI- Bereiche SK1 SK2 SK3

11 VDMA V1.0.PPT Seite pilz GmbH & Co KG Stefan Olding Mengengerüst Presse DYU 3000 Details

12 VDMA V1.0.PPT Seite pilz GmbH & Co KG Stefan Olding Mengengerüst Presse P01

13 VDMA V1.0.PPT Seite pilz GmbH & Co KG Stefan Olding Mengengerüst Linie/ Extruder

14 VDMA V1.0.PPT Seite pilz GmbH & Co KG Stefan Olding Sicherheitskonzept mit SafetyBUS p : ( bereits umgesetzt) Gate way Gate way Gate way PSS 1 Extruder/ Linie / Roboter Ethernet TCPIP (div. Protokolle) Zentrale Programmierung mit einer FS Datenbank auf PSS WINPRO PSS 2 DYU 3000 PSS 3 PO 100 Bereitstellung aller Diagnose und Prozessdaten Für Visu- und Daten- Auswertungszwecke im www. Übergeordnete sichere Kommunikation mehrer PSS´en

15 VDMA V1.0.PPT Seite pilz GmbH & Co KG Stefan Olding Standardtechnik Ethernet TCPIP (div. Protokolle) Zentrale Programmierung mit einer ST Datenbank des jeweiligen SPS Herstellers Bereitstellung aller Diagnose und Prozessdaten Für Visu- und Daten- Auswertungszwecke im www. Feldbus Soft SPS 3 und Visu PO 100 Soft SPS 2 und Visu DYU 3000 Soft SPS 1 und Visu Extruder / Linie / Roboter

16 VDMA V1.0.PPT Seite pilz GmbH & Co KG Stefan Olding Variante 1: Verknüpfung FS/ST auf Kontaktbasis Soft SPS Soft SPS PSS ST-Ausgänge ST-Eingänge RFK-Überwachung FS-Ausgänge Prinzip Ausgänge: Sicheres Abschalten der Versorgungsspannung des unsicheren ST-I/O-Modul Prinzip Ausgänge: Sicheres Abschalten der Versorgungsspannung des unsicheren ST-I/O-Modul Prinzip Eingänge: Zusätzliche Geberkontakte /Verkabelung /Eingänge für Signalisierung Prinzip Eingänge: Zusätzliche Geberkontakte /Verkabelung /Eingänge für Signalisierung Schalten der Versorgung Failsafe Standard

17 VDMA V1.0.PPT Seite pilz GmbH & Co KG Stefan Olding Variante 2: Verknüpfung FS/ST auf Steuerungsebene PSS ST-Ausgänge ST-Eingänge FS-Ausgänge Failsafe Standard M 3~ Komplettes PAE/PAA + Diagnosedaten Komplettes PAE/PAA + Diagnosedaten Schaltbefehle zur PSS-Zustimmung Schaltbefehle zur PSS-Zustimmung Feldbus Soft SPS Soft SPS

18 VDMA V1.0.PPT Seite pilz GmbH & Co KG Stefan Olding Warum die Trennung von FS zur ST Technik? 1. Performancegründe 2. Klare Verantwortlichkeiten 3. Rückwirkungsfreiheit und Manipulationssicherheit bei ungewollten Veränderungen nach IEC Verfügbarkeit

19 VDMA V1.0.PPT Seite pilz GmbH & Co KG Stefan Olding Performance ( Anforderung an die Pressensteuerung) Je nach geforderter Hubzahl und Hubhöhe, ergibt sich die Zykluszeit des Pressverlaufes. Diesen korrekt und qualitativ gut zu steuern, bedeutet einen n-fachen Aufruf des ST Programmes während des Pressverlaufes. Bei Regelanwendungen in Ziehkissen sind Programmzyklen von 2-5 ms erforderlich! Gleichzeitig muß die 3 fache E/A Menge der SI Technik in dem ST Teil abgearbeitet werden. Sicherheitstechnik erfordert in CPU und Bus ca. die 5 fachen Ressourcen gegenüber konv. Steuerungstechnik! Eine Kombination beider Technologien in einer Ressource unter o.g. Anforderungen ist derzeit nicht realisierbar!

20 VDMA V1.0.PPT Seite pilz GmbH & Co KG Stefan Olding Klare Verantwortlichkeiten Durch die Trennung von SI Technik und ST Technik, ist es möglich den unterschiedlichen Anforderungen in Wissen und Verantwortlichkeit um die SI und ST Technik innerhalb der Firmenorganisation gerecht zu werden. Planer, Inbetriebnehmer und Instandhalter, die für Sicherheitstechnik verantwortlich sind, müssen entsprechendes Spezialwissen nachweisen. Eine isolierte, eigenständige Handhabung der Sicherheitssteuerung ermöglicht Transparenz und Verantwortlichkeitsabgrenzung.

21 VDMA V1.0.PPT Seite pilz GmbH & Co KG Stefan Olding Spezifikation der E/E/PES Sicherheitsanforderung Spezifikation der sicherheitsbezogenen Zuverlässigkeitsan- forderung Sicherheitsbezogene Systeme: E/E/PES Realisierung (siehe E/E/PES) Sicherheitslebenszyklus Spezifikation der funktionalen Sicherheitsanforderung 9.2 E/E/PES Validationsplanung 9.4 E/E/PES Integration 9.6 Sicherheitsbezogene E/E/PES Validation 9.5 E/E/PES Betriebs- & Wartungsverfahren 9.3 E/E/PES Entwurf & Entwicklungsplanung Zu Kasten 12 Phasen der IEC Rückwirkungsfreiheit und Manipulationssicherheit Maßnahmen zur Fehlervermeidung,Auszug aus IEC Zu Kasten 14 Phasen der IEC Projektmanagement Dokumentation Trennung von sicherheitsbezogenen und nicht-sicherheitsbezogenen E/E/PES-Syst. Strukturierte Spezifikation u.a.

22 VDMA V1.0.PPT Seite pilz GmbH & Co KG Stefan Olding Verfügbarkeit Eine Einschränkung der Verfügbarkeit durch verstümmelte Rücklesetelegramme bei hohen Baudraten z.B. in sicheren, hybriden Feldbussystemen bedeuten Reduzierung der Verfügbarkeit, da verlorene oder verstümmelte Telegramme die Abschaltung der gesamten Busstruktur nach sich ziehen. Sichere Feldbussysteme sollten Ereignisse schnell und direkt an den jeweilig gewünschte Buspartner übertragen können. Ereignisorientierung, Multi Master Kommunikation und hohe EMV Festigkeit ( ) sichern dies ab. Selektive Abschaltungen von Bussegmenten ist ein Muß, da in Wartungsfällen Teilgewerke abgeschaltet werden und normalerweise damit der gesamte Bus abgeschaltet wird. Gruppenabschaltungen im ermöglichen die selektive Abschaltung!

23 VDMA V1.0.PPT Seite pilz GmbH & Co KG Stefan Olding 1.Migrationsschritt mit PSSuniversal mit Safety BUS p + beliebigen Feldbus (01/2006) Gate way Gate way Gate way Extruder/ Linie /Roboter Ethernet TCPIP (div. Protokolle) Zentrale Programmierung mit einer FS +ST Datenbank auf PSS WINPRO DYU 3000PO 100 Übergeordnete sichere Kommunikation mehrer PSS´en Bereitstellung aller Diagnose und Prozessdaten Für Visu- und Daten- Auswertungszwecke im www.

24 VDMA V1.0.PPT Seite pilz GmbH & Co KG Stefan Olding Zustimmprinzip: ST- und FS- Kommunikationsbeziehungen Diskrete FS-Ein- und Ausgänge FS/ST-Ausgänge: Zustimmprinzip 1:1 Zuordnung FS-Eingänge: Diagnose an ST-Bus konfigurierbar für jeden FS-I/O-Punkt FS/ST-Ausgänge: Zustimmprinzip 1:1 Zuordnung FS-Eingänge: Diagnose an ST-Bus konfigurierbar für jeden FS-I/O-Punkt Diskrete ST-Ein- und Ausgänge Failsafe PSS Standard SPS Standard SPS 1:1

25 VDMA V1.0.PPT Seite pilz GmbH & Co KG Stefan Olding Vergleich der Variante (1): Einsparung von Verkabelung ST-Ausgänge ST-Eingänge Failsafe Standard Failsafe Standard FS-Ausgänge FS-Eingänge ST-Ausgänge ST-Eingänge FS-Ausgänge FS-Eingänge Klassisch: KontaktverdrahtungNeu: Logik E/A

26 VDMA V1.0.PPT Seite pilz GmbH & Co KG Stefan Olding Vergleich der Variante (2): Reduzieren der Schaltzeiten ST-Ausgänge ST-Eingänge Failsafe Standard Failsafe FS-Ausgänge FS-Eingänge Komplettes PAE/PAA + Diagnosedaten Komplettes PAE/PAA + Diagnosedaten Schaltbefehle zur PSS-Zustimmung Schaltbefehle zur PSS-Zustimmung SPS-Zyklus ST-Bus PSS-Zyklus SBus DO SPS-Zyklus ST-Bus PSS-Zyklus SBus DO Schaltzeit Reaktionszeit Standard Klassisch: ST & SI in der PSSNeu: Logik E/A

27 VDMA V1.0.PPT Seite pilz GmbH & Co KG Stefan Olding Prinzip FS/ST: beliebige Anreihung der Funktionen Standard I/Os - ohne Bezug zum FS- Teil Sichere Blockabschaltung Diskrete FS- I/Os Nutzen einfacher Aufbau (Vermischbarkeit von ST und FS) rückwirkungsfreier Betrieb logische Aufbaureihenfolge, Erweiterbarkeit nach Bedarf Reserve bietet das System, muß nicht installiert werden Kleine Granularität Nutzen einfacher Aufbau (Vermischbarkeit von ST und FS) rückwirkungsfreier Betrieb logische Aufbaureihenfolge, Erweiterbarkeit nach Bedarf Reserve bietet das System, muß nicht installiert werden Kleine Granularität

28 VDMA V1.0.PPT Seite pilz GmbH & Co KG Stefan Olding Weltweiter Einsatz bis in die höchsten Sicherheitsanforderungen Weltweiten Einsatz durch internationale Zulassungen Erfüllung höchster Sicherheitsanforderungen EN bis einschließlich Kat. 4 prEN PL e IEC bis einschließlich SIL 3 –FDIS EN NFPA 79 UL/CSA

29 VDMA V1.0.PPT Seite pilz GmbH & Co KG Stefan Olding Systemplattform FS-DI skalierbare I/O-Funktionen FS-DO ST-DI ST-DO IO- Head IO- Head FS-DI FS-DO IO- Head & ST- Bus IO- Head & ST- Bus PSSu multi PSSu multi PSSu multi CPU Ethernet FS/ST Kopf-Funktionen ST-DI ST-DO FS-DI FS-DO FS-AI ST-AI n ? ST-AO

30 VDMA V1.0.PPT Seite pilz GmbH & Co KG Stefan Olding Kompakte Bauform (mit kleinerem Footprint) Stehende Verdrahtung (in Schraub– oder Käfigzugfeder Technologie) Erweiterung am SafetyBUS p Fail-Safe Relaisausgänge Mehr I/Os pro Adresse am SafetyBUS p (32I/32O) Wirtschaftlich durch kleine Granularität Kombination von Standard- und Sicherheitsfunktionen Breites Portfolio an Funktionen Modularität = Flexibilität PSSuniversal: Anwendernutzen

31 VDMA V1.0.PPT Seite pilz GmbH & Co KG Stefan Olding PSSuniversal: Anwendernutzen Performance Geschwindigkeitsvorteile (parallele Verarbeitung) größere SafetyBUS p-Systeme Standardisierung Sicherheitstechnik ist feldbusunabhängig Investitionsschutz Kein Systemwechsel erforderlich, Performancesteigerung auch mit bestehenden Systemen/Architekturen Peripherie ist unabhängig von Steuerungskonzept kein Systemumbau bei künftigen neuen Medien ein System für alle Anforderungen (ST/FS, digital, analog...)

32 VDMA V1.0.PPT Seite pilz GmbH & Co KG Stefan Olding PSSuniversal, sicher in die Zukunft Die intelligente Verzahnung von Standard & SicherheitDie intelligente Verzahnung von Standard & Sicherheit

33 VDMA V1.0.PPT Seite pilz GmbH & Co KG Stefan Olding Zusammenfassung Normative Anforderungen sind erfüllt. Funktional ist die getrennte Ausführung von SI und ST Technik aus Performance – und Verfügbarkeitsgründen notwendig und sinnvoll. Seit 1995 ist Pilz führend in der Sicherheitsausrüstung von Pressenprojekten. Zahlreiche Projekte dieser Art belegen den Erfolg. Pilz steht für Innovationssicherheit und hat die künftige Systemarchitektur unter Einbindung der Standardtechnologie in die Sicherheitssysteme vollzogen


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