|
|
Klassieke techniek of veiligheidssturing?
Zeven aanbieders verdedigen hun beveiligingsoplossing
Ing. Xavier De Buysscher, Control & Automation
Magazine
version française
Veel installatie- en machinebouwers overwegen het gebruik van
programmeerbare veiligheidstechniek wel, maar staan argwanend tegenover
het extra programmeerwerk, de nieuwe hardware en mogelijke andere
problemen. Het VDMA (Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau) richtte
onlangs een seminariedag in om deze vrees kracht bij te zetten of van
tafel te vegen. Zeven fabrikanten mochten hun oplossing voor een
realistisch project verdedigen: de beveiliging van een etiketteermachine.
In een aantal gebieden van de
automatiseringstechniek is het gebruik van veiligheidsgerelateerde
systemen de laatste jaren een standaard geworden. “De
productie-installaties renderen alleen wanneer een hoge beschikbaarheid en
dus weinig stilstanden gerealiseerd worden”, aldus Dr. Peter Wratil van
Innotec. Deze hoge beschikbaarheid of uptime bereikt men onder andere door
mensen volledig te integreren in het productieproces. Om hierbij dan de
veiligheid en gezondheid te waarborgen is een omvangrijke
veiligheidstechniek onafwendbaar.
De opdracht
De firma Krones maakt etiketteermachines die overwegend
kunststofflessen van een papieren etiket voorzien. De machine
transporteert de flessen naar een carrousel waar de flessen gescheiden en
gepositioneerd worden om ze dan te voorzien van een etiket. Als opdracht
voor de werksessie werd voor een nieuw machinetype binnen de
etiketteertechniek een veiligheidssysteem gezocht. Daarbij was het niet
alleen voldoende de nodige veiligheidsfuncties te vervullen, maar ook de
efficiëntie van de machine te optimaliseren. De veiligheidsfuncties van de
machine bevinden zich op twee gebieden, namelijk de noodstoppen en de
afschermingen. De centraal opgebouwde bedieningsterminal is draaibaar over
de hele lengte van de etiketteermachine. Afhankelijk van de positie worden
bepaalde functies vrijgegeven, daarom is het gewenst hierop een
veiligheidsgerichte controle uit te voeren. Omdat de machines gedurende
meerdere jaren in verschillende functionele en klantspecifieke
uitvoeringen gebouwd en gebruikt zullen worden, is het uitermate
belangrijk over de nodige flexibiliteit en diagnosemogelijkheden van het
systeem te beschikken. Het is noodzakelijk het geheel van de elektrische
beveiliging te bekijken, van de sensor over de besturing, tot de bediening
en communicatie. De oplossing ligt tussen de veiligheidssturing,
veiligheidscontroller en schakelbare veiligheidsmodule en moest in alle
gevallen voldoen aan de vereisten van normen EN954-1 categorie 3 en
IEC61508 SIL3.
Mogelijke oplossingen
Dus de taak werd gesteld: het beveiligen van een etiketteermachine. Nu
was het aan de zeven fabrikanten en aanbieders van veiligheidstechniek, -
Bernstein, Jokab, Leuze, Rockwell, Pilz, Sick en Siemens - om de
aanwezigen te overtuigen van hun oplossingen.
Harald Schmidt van Sick ging van start en stelde een veiligheidsoplossing
voor, bestaande uit de compacte veiligheidssturing UE4400 en de
gedecentraliseerde I/O-modules. Zowel het hardware- als het
softwareconcept zijn hier modulair opgebouwd. Het inbrengen van de
veiligheidssturingstechniek gebeurt onafhankelijk van de gekozen
standaardautomatisering. Het programmerings- en configuratieplatform maken
een eenvoudige engineering van de totale beveiligingsstaak mogelijk.
Jokab Safety, vertegenwoordigd door Tobias Blickle, gaf toelichting bij
een modulair ontwikkeld besturingsconcept met veiligheids-PLC Pluto. Deze
veiligheids-PLC bevat uitvoerige diagnosemogelijkheden en een eenvoudige
programmering. Relaties tussen de verschillende kringen, zowel in als
uitgangen, kunnen eenvoudig gecreëerd worden.
Michael Mayr van Leuze presenteerde een oplossing met het
veiligheidsbusssysteem AS-i Safety at Work. Dit systeem kenmerkt zich door
de beperkte montage-, bedradings- en aansluitkosten. Verschillende
gateways vormen de toegangspoort naar bovenliggende veldbussystemen.
Gunther Sälzler van Rockwell Automation toonde twee oplossingen, die zich
bij de integratie in het automatiseringsconcept onderscheiden. Indien er
een veiligheidssysteem van een andere fabrikant wordt gebruikt, dan zijn
de modulaire veiligheidsrelais MSR200/300 een oplossing. Gemakkelijk
uitbreidbaar, voorkomt de MSR200 de problemen van gecompliceerde
individuele bedrading van veiligheidsrelais, en de kost van
programmeerbare systemen, en met zijn modulaire design laat het toe de
gewenste hoeveelheid veiligheidsoutputs te configureren volgens de
specifieke toepassingsvereisten. Dit wordt gerealiseerd door een
combinatie van autoconfiguratie modules, die geen programmering vereisen,
en eenvoudige plug en play technologie die een eenvoudige en betrouwbare
set-up garandeert. De tweede variant is de veiligheidscontroller
GuardLogix, waarbij alle besturingstaken in een zelfde systeem
geïntegreerd zijn en men een eenvormige programmeeromgeving heeft.
De benadering van Bernstein, vertegenwoordigd door Andreas Halter, baseert
zich op de veiligheidssturing Safe LogiControl als centrale component,
waaraan afhankelijk van de toepassing verschillende sensoren en
schakelaars kunnen aangesloten worden. Bij deze oplossing wordt enkel het
veilige deel van de sturing gebruikt daar de etiketteermachine al met
andere systemen en componenten als machinesturing werkt. Met Safe
LogiControl kan men echter ook de standaard besturingstaken realiseren.
Een bijzonder voordeel van deze integratie van standaard
automatiseringstechniek en veiligheidstechniek is dat met op een zeer
eenvoudige manier een diagnose kan stellen van de volledige installatie.
Stefan Olding van Pilz stelde de PSSuniversal voor als geïntegreerde
oplossing voor de standaard en veiligheidstaken. Door de standaardsturing
wordt de PSSuniversal als een totaal normale busdeelnemer met in- en
uitgangscomponenten gezien. De besturingsinstructies van de standaard
besturing worden over de vrij configureerbare veiligheidsfuncties van de
CPU doorgegeven. Het systeem is in verschillende veldbussystemen
integreerbaar.
Stefan Schaan van Siemens schoof Safety Integrated naar voor als
automatiseringsoplossing. Met dit systeem worden zowel
veiligheidskritische als niet veiligheidskritische signalen op een zelfde
bussysteem met eveneens gemixte busdeelnemers gezet. Door de standaard
programmeeromgeving van Step 7 met Distributed Safety voor standaard- en
veiligheidstechniek is eveneens een doorgedreven diagnose mogelijk over
het hele systeem.
De evaluatie
Nadat elk voorstel tot mogelijke oplossing werd besproken werd elk
concept kritisch onderzocht door de aanwezige deskundigen. Tijdens de
evaluatie werkten de producentonafhankelijke systeemintegrators en
automatiseringsspecialisten van Beck Automation en Heitec mee. Behalve de
door Krones gespecificeerde criteria zoals lage kosten, robuuste bouw,
omvangrijke diagnose, eenvoudige uitwisselbaarheid van de componenten en
eenvoudig aanpassen van de veiligheidslogica, werd ook het engineeringdeel
bij een dergelijk project vergeleken. Zowel Krones als de
systeemintegrators kwamen tot het besluit dat de oplossingsvoorstellen
toch zeer verschillend waren en een keuze voor een bepaald concept niet
eenvoudig is. Om het onderscheid te maken waren de oplossingssuggesties
niet genoeg in detail uitgewerkt. Toch waren de deskundigen van mening dat
de adviseurs door middel van hun lezingen toch hadden bijgedragen om
toekomstige besluiten te vergemakkelijken. <<
Technique classique ou commande de sécurité?
La VDMA a rassemblé tant les utilisateurs que les fournisseurs
Ing. Xavier De Buysscher, Control & Automation
Magazine
De nombreux constructeurs d’installations et de machines envisagent
l’utilisation d’une technique de sécurité programmable. Ils appréhendent
toutefois le travail de programmation supplémentaire, de même que les
problèmes matériels et autres que suppose cette technique. La VDMA
(Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau – German Engineering
Federation) organisait récemment dans ce cadre une journée de séminaire
afin de renforcer ou de supprimer cette crainte. Quelques explications.
Ces dernières années, l’utilisation de systèmes liés
à la sécurité est devenue un standard dans plusieurs domaines de la
technique d’automatisation. «Les installations de production sont
uniquement rentables lorsqu’elles assurent une grande disponibilité et par
conséquent, peu d’arrêts» remarque Dr Peter Wratil d’Innotec. Cette grande
disponibilité (temps productif) est notamment obtenue en impliquant
entièrement les collaborateurs dans le processus de production. Si l’on
veut, dans ce contexte, garantir leur sécurité et leur santé, il est
indispensable de pouvoir s’appuyer sur une technique de sécurité étendue.
Krones
La société Krones construit des étiqueteuses qui appliquent des
étiquettes en papier, principalement sur des bouteilles en plastique. La
machine transporte les bouteilles vers un carrousel où celles-ci sont
séparées et positionnées pour recevoir une étiquette.
La mission
La mission de cette session de travail consistait à proposer un
système de sécurité pour un nouveau modèle de machine d’étiquetage. Ce
système devait non seulement remplir les fonctions de sécurité nécessaires
mais aussi optimiser l’efficacité de la machine. Les fonctions de sécurité
de la machine relevaient de deux catégories, à savoir les arrêts d’urgence
et les protections. Le terminal de commande central pouvait être déplacé
sur toute la longueur de la machine d’étiquetage. En fonction de sa
position, certaines fonctions étaient libérées. Il était dès lors
souhaitable d’effectuer dans ce cadre un contrôle orienté vers la
sécurité. Puisque les machines sont construites et utilisées durant
plusieurs années dans diverses versions fonctionnelles et spécifiques, il
était excessivement important de disposer d’une grande flexibilité et des
possibilités de diagnostic du système nécessaires. Il était indispensable
d’analyser l’ensemble de la protection électrique, du capteur à la
commande, jusqu’à la conduite et la communication. La solution s’appuyait
sur une commande de sécurité, un contrôleur de sécurité ou un module de
sécurité commutable. Elle devait, dans tous les cas, rencontrer les
exigences des normes EN954-1 catégorie 3 et IEC 61508 SIL3.
Solutions possibles
La tâche était donc bien définie: protéger une machine d’étiquetage.
Il revenait maintenant aux sept constructeurs et fournisseurs de technique
de sécurité - Bernstein, Jokab, Leuze, Rockwell, Pilz, Sick et Siemens –
de convaincre les personnes présentes de leurs solutions.
Harald Schmidt de Sick a démarré la présentation et proposé une solution
de sécurité, comprenant une commande de sécurité compact UE4400 et des
modules d’E/S décentralisées. Tant le concept matériel que le concept
logiciel sont modulaires. L’intégration de la technique de commande de
sécurité est indépendante de l’automatisation standard choisie. La
plate-forme de programmation et de configuration permet une ingénierie
simple de l’ensemble de la tâche de protection.
Jokab Safety, représentée par Tobias Blickle, présentait un concept de
commande modulaire avec le PLC de sécurité Pluto. Ce PLC de sécurité
comprend de vastes possibilités de diagnostic et propose une programmation
simple. Des relations entre les différents circuits, tant les entrées que
les sorties, peuvent être créées en toute simplicité.
Michael Mayr de Leuze a présenté une solution pour le système de bus de
sécurité AS-i Safety at Work. Ce système se caractérise par des frais de
montage, de câblage et de raccordement réduits. Différentes passerelles
forment le point d’accès vers des systèmes de bus supérieurs.
Gunther Sälzler de Rockwell Automation a montré deux solutions qui se
distinguent lors de l’intégration dans le concept d’automatisation. Lors
de l’utilisation d’un système de sécurité d’un autre constructeur, les
relais de sécurité modulaires MSR200/300 constituent une solution.
Facilement extensible, le MSR200 prévient les problèmes du câblage
individuel complexe des relais de sécurité et le coût des systèmes
programmables. Grâce à son design modulaire, il permet de configurer le
nombre de sorties de sécurité souhaité selon les exigences de
l’application spécifique. Ceci est réalisé par une combinaison de modules
autoconfigurables, qui ne réclament pas de programmation, et par une
simple technologie plug & play qui garantit une implantation aisée et
fiable. La deuxième variante proposée est le contrôleur de sécurité
GuardLogix qui intègre toutes les tâches de commande dans un même système
et offre un environnement de programmation uniforme.
L’approche de Bernstein, représentée par Andreas Halter, s’appuie sur la
commande de sécurité Safe LogiControl comme composant central. Selon
l’application, différents capteurs et commutateurs peuvent y être
raccordés. Dans cette solution, seule la partie sûre de la commande est
utilisée puisque l’étiqueteuse fonctionne déjà avec d’autres systèmes et
composants comme commande de machine. Safe LogiControl permet toutefois
aussi de réaliser des tâches de commande standard. Un des avantages
particuliers de cette intégration de technique d’automatisation et de
technique de sécurité standard réside dans la facilité de poser un
diagnostic de l’installation complète.
Stefan Olding de Pilz présentait le PSSuniversal comme solution intégrée
pour les tâches standard et de sécurité. Grâce à la commande standard, le
PSSuniversal est vu comme un participant au bus tout à fait normal avec
des composants d’entrées et de sorties. Les instructions de commande de la
commande standard sont transmises via les fonctions de sécurité librement
configurables de la CPU. Le système peut être intégré dans différents
systèmes de bus.
Stefan Schaan de Siemens présentait le concept Safety Integrated comme
solution d’automatisation. Ce système place tant les signaux critiques que
non critiques en termes de sécurité, sur un même système de bus, avec
également des participants au bus mixtes. L’environnement de programmation
standard Step 7 avec Distributed Safety pour la technique standard et de
sécurité permet un diagnostic très poussé au travers de tout le système.
Evaluation
Après avoir discuté de chaque proposition de solution, chaque concept
a été analysé de manière critique par les experts présents. Les
intégrateurs systèmes indépendants de tout constructeur et les
spécialistes en automatisation de Beck Automation et de Heitec ont
participé à l’évaluation. Outre les critères spécifiés par Krones tels que
de faibles coûts, la robustesse de la construction, l’étendue du
diagnostic, la simplicité de l’interchangeabilité des composants et la
facilité d’adaptation de la logique de sécurité, la partie ingénierie de
ce projet a également été comparée. Tant Krones que les intégrateurs
systèmes sont arrivés à la conclusion que les solutions proposées étaient
très différentes et que le choix d’un concept particulier n’était pas
simple. Les solutions suggérées n’étaient pas suffisamment détaillées pour
pouvoir opérer une distinction. Pourtant, les experts étaient d’avis que
les conseillers avaient tout de même contribué à faciliter, par leur
exposé, les futures décisions. <<
|
|
