Sicherheitsrelais versus Sicherheits-SPS

Artikel#: 00076

Datum: 2022-04-14

Autor: Radim

Beim Entwerfen eines Systems ist es gut zu überlegen, ob wir eine herkömmliche Sicherheitslösung verwenden möchten, die mit Sicherheitsrelais implementiert wird, oder ob wir die sogenannte integrierte Sicherheit verwenden möchten, die mit einer Sicherheits-SPS implementiert wird.

Mit Hilfe einer Sicherheits-SPS können wir Sicherheitsanforderungen umsetzen, die zuvor mit Hilfe von Sicherheitsrelais umgesetzt wurden, und wir können noch mehr.
Sicherheitsrelais haben immer noch den Vorteil ihrer Einfachheit und für Systeme bis zu einem gewissen Grad an Komplexität und Umfang an Sicherheitsfunktionen ist es zunehmend angemessen, ein Sicherheitsrelais anstelle einer Sicherheits-SPS zu verwenden.

Welche Vorteile bieten Sicherheitsrelais?

• Anhand der Verdrahtung des Sicherheitskreises lässt sich die Funktionsweise der Sicherheitslösung nachvollziehen.
• Die Funktionalität der Sicherheitslösung kann von Wartungspersonal gemessen und getestet werden (nur mit ihren Multimetern).
• Defekte Sicherheitskomponenten können ausgetauscht werden, ohne dass ein neues Sicherheitsprogramm hochgeladen werden muss.

Welche Nachteile haben die Sicherheitsrelais?

• Die Sicherheitskreise müssen separat neben der SPS-Busverkabelung verdrahtet werden. Dies ist insbesondere dann ein Nachteil, wenn wir Sicherheitskomponenten über grosse Entfernungen verdrahten müssen.
• Mit Hilfe von Sicherheitsrelais können wir einige komplexe Sicherheitsanforderungen nicht erfüllen.
• Die Sicherheitslösung mit Sicherheitsrelais ist starr und es ist nicht einfach, alternative Optionen für Maschinen mit unterschiedlichen Konfigurationen zu schaffen.

Ab einer bestimmten Sicherheitskomplexität empfiehlt es sich, eine Sicherheits-SPS zu wählen.

Was sind die Vorteile der Sicherheits-SPS?

• Wir müssen keine zusätzlichen Sicherheitskreisverdrahtungen machen und können die Sicherheit über den SPS-Bus gut nutzen.
• In der Software sind wir in der Lage, Anforderungen für komplexe Sicherheitsfunktionalitäten umzusetzen. (Analogwertvergleich, sichere begrenzte Geschwindigkeit, sichere begrenzte Position, ...)
• Im Sicherheitsprojekt können wir optionale Sicherheitskomponenten für verschiedene Maschinenkonfigurationen entwerfen.
• Das erweitern und modifizieren von Sicherheitsfunktionen in einem Sicherheitsprojekt ist einfacher als in einer herkömmlichen verdrahteten Sicherheitsschaltung.
• Die Werte von Parametern und Variablen aus dem Sicherheitsprojekt können einfach in das Maschinenprogramm übernommen und in der Mensch-Maschine-Schnittstelle visualisiert werden.
• Einmal programmiertes Sicherheitsprojekt kann ganz oder teilweise auf einer anderen Maschine wiederverwendet werden.

Welche Nachteile hat die Sicherheits-SPS?

• Aus der Verdrahtung des Sicherheitskreises an der Maschine lässt sich die Funktionalität der Sicherheitslösung nicht nachvollziehen.
• Ohne spezielle SW-Tools kann die Funktionalität der Sicherheitslösung nicht an der Maschine gemessen und getestet werden.
• Die Programmierung des Sicherheitsprojekts erfordert Humanressourcen.
• Das Hochladen eines Projekts auf die Sicherheits-SPS dauert einige Zeit. Das kann einen stören. Die Frage ist, wie oft das Projekt neu auf die Sicherheits-SPS geladen werden muss oder unter welchen Bedingungen das bestehende Projekt gelöscht wird.
• Das Booten der Sicherheits-SPS dauert länger. Daher dauert es länger, die Maschine zu starten, nachdem sie eingeschaltet wurde.

Abhängig von der Komplexität der Sicherheitslösung und den Abständen zwischen den Sicherheitskomponenten ist es gut zu überlegen, ob wir einfachere, aber eingeschränktere Sicherheitsrelais oder eine Sicherheits-SPS integrieren möchten.
Trotz ihrer Einschränkungen könnten Sicherheitsrelais in einfachen Anwendungen die richtige Wahl sein.

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Kommentar#: 00001

Datum: 2022-10-30

Benutzer: Radim

Nachdem wir die Anforderungen an die Funktionalität und Sicherheit der Maschine kennen, ist es gut, diejenigen elektrischen Komponenten auszuwählen, die über einen Bustyp verbunden werden können. Das reduziert den Aufwand und die Kosten für die Verdrahtung von Komponenten an der Maschine, wenn beispielsweise derselbe Bus sowohl für die Datenübertragung als auch für sicherheitsrelevante Daten genutzt werden kann.
Welche Geräte brauchen wir normalerweise, um an den Bus angeschlossen zu werden? Z.B. SPS, dezentrale IOs, Frequenzumrichter, Sicherheits-SPS und Sicherheits-IOs.

Kommentar#: 00002

Datum: 2023-01-05

Benutzer: Radim

Meine bewährte Vorgehensweise besteht darin, eine Konstante mit der Sicherheits-Projektversion ("YYMMDDVV") im Sicherheits-Projekt zu definieren. Diesen Wert übergebe ich an eine Variable ins "graue" Anwendungsprogramm, von wo aus ich entsprechend auf den Wert der Variable reagieren kann und die Version des Sicherheits-Projekts in der Visualisierung anzeigen kann.
Es hat mindestens diese Vorteile:
1. Ich weiss genau, welche Version des Sicherheits-Projekts auf der Sicherheits-SPS installiert ist. Dies ist besonders wichtig, wenn unklar ist, ob das Hochladen des Projekts in die Sicherheits-SPS erfolgreich war.
2. Wenn auf der Sicherheits-SPS kein Sicherheits-Projekt installiert ist (aus welchen Gründen auch immer), können wir sehen, dass kein Wert (Wert "0") an das "graue" Anwendungsprogramm übergeben wird, und wir können einen Alarm auslösen und anzeigen in der Visualisierung.
3. Da die Sicherheits- ("gelbe") SPS normalerweise etwas länger zum Booten braucht als die Prozess- ("graue") SPS, können wir anhand des übergebenen Werts wissen, ob die Sicherheits-SPS bereits gebootet hat und ob die Sicherheitsanwendung bereits läuft (d. h., wenn der Versionswert des Sicherheits-Projekts verfügbar ist). Dann können wir auch das Anwendungsprogramm ausführen.

Kommentar#: 00003

Datum: 2023-04-10

Benutzer: Radim

Besondere Vorsicht ist geboten, bevor Sie einen Breakpoint in einem Programm auf einer realen Maschine setzen. Vor allem, wenn das Programm für das Steuern und Stoppen von Antrieben und Prozessen zuständig ist.
Das Erreichen eines Haltepunkts stoppt das gesamte Programm, das auf dem Zielsystem ausgeführt wird. Die Zustände der Ausgänge von E/A-Modulen bleiben jedoch unverändert!
Laufende Antriebe und gestartete Prozesse werden nicht gestoppt und laufen weiter, wenn das Programm an einem Breakpoint stoppt. Und niemand hat mehr Kontrolle über sie!
In einem richtig ausgelegten System muss eine unabhängige Sicherheitsfunktion laufende Antriebe und Prozesse stoppen, spätestens bevor es zu einer Kollision kommt.

Kommentar#: 00004

Datum: 2023-07-21

Benutzer: Radim

"Die wesentliche Funktion der SPS besteht darin, Daten von Sensoren oder anderen Feldgeräten zu empfangen; eine Entscheidung darüber zu treffen, was mit diesen Informationen auf der Grundlage ihrer Programmieranweisungen geschehen soll, z.B. ein Ventil basierend auf dem Flüssigkeitsstand zu öffnen oder zu schliessen oder einen Roboter anzuweisen, ein Objekt basierend auf seiner Anwesenheit in der Arbeitszelle aufzunehmen; und das richtige Signal an den Aktor zu senden (z.B. ein Ventil oder einen Robotergreifer), um die Aufgabe auszuführen."
Übersetzt von:
- David Greenfield. AutomationWorld (2023). Peer-to-Peer FAQ: Controllers.
- https://www.automationworld.com/control/article/22724233/industrial-controller-technologies

Kommentar#: 00005

Datum: 2023-11-28

Benutzer: Radim

Wenn du an der Kreuzung den Weg nach links wählst, kannst du die Früchte, die auf dem Weg nach rechts wachsen, nicht pflücken.
Sammelt also alle Anforderungen und entscheidet, welche ihr wählt und welche ihr streichen wollt, indem ihr die Vor- und Nachteile abwägt.