Virtuelle Simulation optimiert reale Testphase
Mit einem strukturierten Workflow können Unternehmen sicherstellen, dass sie die Anforderungen an die Maschinensicherheit effizient umsetzen und normengerecht dokumentieren. (Quelle: Siemens)
Der Entwicklungsprozess der Safety-Lösung lässt sich unter anderem mit dem V-Modell abbilden. (Quelle: Siemens)
Einer der wichtigsten Schritte im Safety-Prozess ist der Test der Safety-Lösung. Softwareentwickler können ihre Lösung in einer virtuellen Umgebung testen, ohne reale Hardware zu benötigen. Dadurch wird sichergestellt, dass die physische Safety-Lösung auf einer getesteten virtuellen Lösung basiert, was Zeit und Stress während der Inbetriebnahme spart.
Intelligente Werkzeuge unterstützen den Anwender, ein entsprechendes Verhaltensmodell mit dem Simulations-Tool Simit von Siemens zu erstellen: Mit dem kostenlosen TIA Portal Plugin Simulation Model Generator können die verwendeten Simatic-ET-200-Safety-Baugruppen und die sicheren Sinamics-Umrichtertelegramme korrekt vorparametriert und anschließend, mit den richtigen symbolischen Namen sowie den Peripherieadressen versehen, als Verhaltensmodell in Simit importiert werden.
Der Anwender führt die Simulation von Hand durch. Alternativ lassen sich mit dem Tool Simit Rapid Tester Testfälle erstellen und automatisch ausführen. Die Tests und Ergebnisse werden im Hintergrund protokolliert. Werden Fehler entdeckt und behoben, lassen sich die gleichen Tests automatisch wieder starten. Eine erneute manuelle Simulation ist nicht mehr notwendig.
Trotz der Simulation müssen am Ende die Sicherheitsfunktionen in Abhängigkeit von den unterschiedlichen Betriebsarten an der realen Maschine getestet werden. Insbesondere bei den Antriebssicherheitsfunktionen wird die Notwendigkeit einer Tool-gestützten Abnahme deutlich. Hier gibt es beispielsweise drehzahlabhängige Sicherheitsfunktionen mit Überwachungsfenstern und unterschiedlichen Stopp-Reaktionen. Zum Nachweis der korrekten Implementierung müssen mehrere Traces aufgezeichnet werden. Mit Sinamics Startdrive Advanced im TIA Portal lassen sich die Umrichter nicht nur komfortabel parametrieren und in Betrieb nehmen, sondern auch Testfälle deklarieren. Bei der abschließenden Validierung wird der Bediener durch den Abnahmetest geführt und die notwendigen Traces werden automatisch im Hintergrund aufgezeichnet sowie protokolliert. Die Testfälle berücksichtigen neben den zugehörigen sicheren Eingängen auch die unterschiedlichen Betriebsarten. Selbst wenn keine Siemens-Sinamics-Antriebe eingesetzt werden, ist es nun über den im TIA Portal V20 neu erschienenen Safety Validation Assistant möglich, zumindest die Logikkette vom Sensor bis zur Ausgangskarte der sicheren Steuerungslogik zu validieren. Werden allerdings Sinamics-Antriebe verwendet, steigt der Mehrwert. Gerade im Antrieb gibt es viele drehzahlabhängige Sicherheitsfunktionen, bei denen eine Tool-gestützte Validierung inklusive automatisch erzeugter Traces die Arbeit erleichtert.
Integration in der Praxis
Wie sehr Unternehmen von einer digitalen Tool-Kette profitieren, zeigt unter anderem das Beispiel der Butting-Gruppe. Das Unternehmen ist einer der führenden Verarbeiter von nicht rostenden Stählen und produziert auf teilweise selbst entwickelten und gebauten Maschinen. So ist das Unternehmen in der Lage, komplexe, hochwertige und sicherheitsrelevante Produkte für die Erdöl- und Erdgasindustrie, chemische und petrochemische Industrie sowie die Luft- und Raumfahrt, Lebensmittelindustrie und auch Papier- und Zellstoffindustrie zu produzieren. Aus Sicht der Maschinensicherheit ist Butting sowohl Inverkehrbringer als auch Betreiber von Maschinen. „Häufig kombinieren wir auch Maschinen und Anlagenteile zu verketteten Anlagen“, erklärt Thomas Janssen, Abteilungsleiter der Entwicklung und Konstruktion bei der H. Butting GmbH & Co. KG im niedersächsischen Knesebeck. „Maschinenbau, Integration, Retrofit – wir unterliegen stets der Maschinenrichtlinie und müssen das komplette CE-Konformitätsverfahren durchlaufen“, fügt er an.
Dabei setzt das Famillienunternehmen schon seit einigen Jahren auf digitale Anwendungen. Zuletzt wurden Safexpert und das TIA Selection Tool eingeführt. „Diese Lösungen haben wir zu einem digitalen Workflow verknüpft. So konnten wir die Effizienz nochmals steigern“, berichtet Antje Wolter. Sie ist bei Butting in der Entwicklung und Konstruktion tätig und konfiguriert unter anderem die Sicherheitshardware im TIA Selection Tool: „Die Gefahrenbereiche und deren Sicherheitsfunktionen inklusive der geforderten Sicherheitslevel werden über die vorhandene Schnittstelle von Safexpert übernommen. Die konfigurierten sicherheitsrelevanten Baugruppen können anschließend einfach den importierten Sicherheitsfunktionen zugewiesen werden, wir berechnen den Performance Level, erstellen die Hardwarekonfiguration und Bestelllisten – fertig. Dann können wir das nächste Projekt starten.“
Maschinensicherheit und Workflow gezielt optimieren
Siemens unterstützt Anwender zudem mit einem individuellen Safety-Consulting, die Vorgaben aus den Richtlinien für ihre Applikationen umzusetzen. Auch Butting profitierte von diesem Angebot: „Bei einigen Details blieben noch Unklarheiten, zum Beispiel zur Validierung einer Funktion“, erzählt A. Wolter. Dann standen die Safety-Experten von Siemens beratend zur Seite und gemeinsam wurde eine Lösung gefunden: „Sozusagen ein Telefon-Joker“, sagt sie mit einem Augenzwinkern.
Wie dieses Beispiel zeigt, hilft die Kombination aus einer integrierten, digitalen Tool-Kette und dem richtigen Know-how, die Prozesse rund um die Maschinensicherheit zu optimieren. Ein Safety-Consulting kann dabei zusätzliche Impulse geben, etwa bei der Standardisierung des Safety-Konzepts oder bei konkreten Fragen zu Risikobeurteilung, funktionaler Sicherheit oder Dokumentation. Nicht zuletzt unterstützt ein externer Safety-Berater auch bei der Koordination, zum Beispiel wenn abteilungsübergreifende Prozesse etabliert werden sollen. Im Idealfall entsteht so ein Workflow, der ohne Schnittstellenverluste und Umwege zu einer passenden, getesteten und gut dokumentierten CE-konformen Safety-Lösung führt – schnell und effizient.
Logimat: Halle 3, Stand D11