Aktuální vydání

celé číslo

12

2019

Automatizace v energetice a pro efektivní využívání energie

Bezpečnost strojů a zařízení, bezpečnostní PLC moduly

celé číslo

Řídicí systém Simatic S7-1200FC společnosti Siemens s bezpečnostní komunikací PROFIsafe

Již více než rok je na trhu dostupná bezpečností verze nejmenšího PLC společnosti Siemens – Simatic S7-1200FC. V tomto roce se integrované bezpečnostní funkce navíc rozšiřují o bezpečnostní komunikaci PROFIsafe. Řídicí systém Simatic S7-1200FC tak získává nové možnosti a výrazně se zrychluje a zjednodušuje návrh, zapojení a modifikace bezpečnostních okruhů.

 

Na bezpečnost strojů a zařízení je kladen stále větší důraz. Společnost Siemens neustále prosazuje koncepci bezpečnostních funkcí integrovaných v PLC, a proto přináší také v novém řídicím systému Simatic S7-1200FC (FC – Failsafe Controller) mnoho novinek:

  • jednotné vývojové prostředí pro běžné i bezpečnostní úlohy a z toho plynoucí rychlý vývoj a údržba (změnit software je jednoduché, změnit zapojení v rozváděči může však být složitější),
  • snadná diagnostika a vizualizace informací o bezpečnostních funkcích (nic se neprogramuje, vše je integrováno),
  • certifikovaná knihovna bezpečnostních funkcí,
  • bezpečnostní komunikace PROFIsafe,
  • cenově dostupné řešení na platformě Simatic S7-1200FC a použití stejného softwaru na všech platformách řídicích systémů Simatic S7-1200F a S7-1500F.

 

Simatic Safety Integrated

Pro výrobce a programátory řídicích systémů menších strojů a zařízení bylo použití řídicího systému s integrovanou bezpečností často komplikované. Jejich systémy obvykle obsahují jen několik bezpečnostních funkcí, jako např. nouzové zastavení, bezpečnostní dvířka nebo dvouruční ovládání. Malý počet těchto funkcí a potřeba měnit zaběhnutý a prověřený koncept bezpečnostních relé i požadavek na použití výkonnějšího PLC řešení na platformě Safety Integrated výrazně prodražoval. To se s nástupem S7-1200FC výrazně mění.

 

Jaké jsou největší výhody integrované bezpečnosti?

Výrobce stroje nebo zařízení obvykle řeší praktickou realizaci bezpečnostních okruhů ihned po posouzení rizik stroje, stanovení požadované úrovně bezpečnosti a navržení bezpečnostních funkcí. Klasické a ověřené řešení je použít samostatný bezpečnostní okruh s bezpečnostními relé. V případě více bezpečnostních funkcí se často používá programovatelné a modulární relé.

 

V současné době je možné problematiku řešit softwarově v PLC. Chce-li konstruktér nejprve navrhnout a posléze zapojit. Jakákoliv změna (např. přidání dalšího tlačítka nouzového zastavení) je u tohoto řešení často velmi zdlouhavá a časově náročná.

 

V případě programovatelného bezpečnostního relé nebo bezpečnostního PLC tyto nevýhody neexistují, není třeba žádné „drátování“ a přidání dalšího tlačítka nouzového zastavení je otázkou několika sekund. Stále ale zůstává nutnost použít několik různých softwarových prostředí a problematická je i diagnostika (nutnost řešit, jak efektivně posílat diagnostické informace do běžného PLC nebo systému HMI/SCADA).

 

U Simatic Safety Integrated tyto nevýhody nevznikají a systém se stává velmi efektivním a cenově výhodným řešením. Veškerá diagnostika je již součástí systému, je dostupná pro operátorský panel i webový server a nic dalšího není třeba programovat.

 

Nový řídicí systém splňuje požadavky na SIL 3 a PL e

Bezpečnostní verze PLC S7-1214FC a S7-1215FC podporují všechny funkce a možnosti i moduly standardních PLC Simatic řady S7-1200 a navíc umožňují realizovat přímo v PLC bezpečnostní funkce. Ceny bezpečnostních automatů S7-1200FC odpovídají cenám standardních modelů o stupeň vyšších a mají i jejich velikost paměti. Tedy např. S7-1214FC je za cenu standardního PLC S7-1215.

 

Běžná PLC Simatic řady S7-1200 nemají centrální vstupy a výstupy zapojené jako bezpečnostní, přesto je lze využít pro bezpečnostní úlohy, a to prostřednictvím bezpečnostních I/O modulů. K dispozici je vstupní modul 16xF-DI, výstupní modul 4xF-DQ a výstupní reléový modul 2xF-RQ. Ty splňují požadavky na použití v bezpečnostních obvodech kategorie až SIL 3/PL e.

 

Nově i s bezpečnostní komunikací PROFIsafe

Bezpečnostní komunikace PROFIsafe v principu umožňuje přenášet bezpečnostní informace prostřednictvím standardního ethernetového spojení. To má v praxi velké výhody, protože to výrazně zjednodušuje zapojení bezpečnostních komponent.

Pro aktivaci bezpečnostní funkce v měniči frekvence stačí pouze propojit zařízení ethernetovým kabelem a nakonfigurovat příslušný bezpečnostní telegram. Funkce jako STO – Safe Torque Off, SS1 – Safety Stop 1 nebo SLS – Safely Limited Speed pak lze aktivovat a deaktivovat podle potřeby v PLC. Není tedy nutné zapojovat žádný externí bezpečnostní okruh. Je také možné vyměňovat bezpečnostní informace mezi jednotlivými PLC S7-1200FC nebo stanicemi necentrálních periferií ET200. Proto lze vypustit i výstupní bezpečnostní kartu.

 

To vše výrazně zjednodušuje práci projektantům, elektrikářům i programátorům, výrazně spoří čas a usnadňuje modifikovatelnost.

 

Programovací prostředí Safety Basic pro S7-1200FC

V programovacím prostředí Safety Basic jsou zachovány veškeré možnosti, funkce, zabezpečení, knihovny certifikovaných bloků, simulace i diagnostika programovacího prostředí běžných PLC. Čím se verze Safety Basic odlišuje od standardního prostředí TIA Portal, je možnost vložit do projektu pouze bezpečnostní PLC z řady S7-1200FC. Výhodou je snadný přechod mezi projekty na obou platformách a známé prostředí.

 

Prostředí Safety Basic obsahuje integrovanou knihovnu bezpečnostních funkcí, jako např. tlačítka nouzového zastavení, spínače bezpečnostních dveří, světelné záclony s funkcí muting, dvouruční ovládání nebo vyhodnocování zpětné vazby od stykačů. Knihovna je certifikována pro použití až do bezpečnostní úrovně SIL 3/PL e. Stojí za to připomenout, že jednou ze základních koncepcí prostředí TIA Portal je celkový koncept knihoven, kdy je možné si uložit do vlastní knihovny nejen programové bloky, ale i hardwarové nastavení. To se hodí např. při vytvoření standardu pro opětovné použití nastavených parametrů bezpečnostních karet decentrálních periferií v projektech.

 

Bezpečnostní aplikace se programují ve známých jazycích F-LAD a F-FBD. Při závěrečném předávání projektu s integrovanou bezpečností je důležité dodat veškeré nezbytné podklady. Safety Basic k tomuto účelu má funkci Safety Printout, tedy výpis bezpečnostního programu. Ten obsahuje kromě použitých hardwarových a softwarových bezpečnostních komponent i výpis kódu bezpečnostního programu. Po vytvoření dokumentace se vygeneruje unikátní kontrolní součet projektu a tím je zaručeno, že ve schváleném projektu už nebudou realizovány žádné dodatečné změny.

 

Ověření bezpečnostních funkcí v nástroji Safety Evaluation Tool

Nástroj Safety Evaluation Tool (SET) pomůže ověřit, zda je zvolená bezpečnostní koncepce schopná splnit požadovanou úroveň bezpečnosti, a to podle normy EN 61508 (SIL CL) nebo ISO 13849 (PLr). Parametry produktů Siemens jsou již obsaženy v databázi, další bezpečnostní parametry různých komponent třetích stran může konstruktér vložit ručně (střední dobu mezi poruchami, počet spínání apod.). Online nástroj je dostupný zdarma na www.siemens.cz/safety.

 

Pozvánka na tradiční semináře TIA na dosah zaměřené na tematiku Safety Integrated

Jestliže byste se rádi dozvěděli více, dovoluje si vás společnost Siemens pozvat na tradiční semináře TIA na dosah, které jsou zaměřené speciálně na tematiku Safety Integrated. Pravidelně se konají v dubnu na různých místech v České republice. Hlouběji je možné se s problematikou bezpečnosti strojů a strojních zařízení seznámit na bezpečnostní akademii, která se zabývá kompletním návrhem bezpečného stroje od problematiky norem přes návrh a ověření bezpečnostních funkcí až po naprogramování a verifikaci bezpečnostního programu. Pro více informací nebo přihlášení na seminář navštivte stránky www.siemens.cz/tia.nadosah.

 

Vojtěch Kubáň, Siemens, s. r. o.

(vojtech.kuban@siemens.com)

 

Obr. 1. Procesorová jednotka Simatic S7-1215FC a TIA Portal

Obr. 2. Knihovna certifikovaných bezpečnostních funkcí