BBH Products, Gerhard Bauer im Interview

Safety für AGVs und Roboter

3. März 2022, 7:45 Uhr | Inka Krischke
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Um auch komplexe sicherheitstechnische Aufgabenstellungen zu applizieren, hat BBH Products die Programmieroberfläche ‚SafePLC‘ um die Funktionsbibliothek ‚SARC‘ erweitert. Was genau dahinter steckt, erläutert Geschäftsführer Gerhard Bauer.

Herr Bauer, was verbirgt sich hinter SARC?

Gerhard Bauer  ist Geschäftsführer von BBH Products.
Gerhard Bauer ist Geschäftsführer von BBH Products.
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Gerhard Bauer: SARC steht für ‚Safe Arithmetic Calculations‘. Damit haben wir die Möglichkeit geschaffen, erstmals Float-Berechnungen innerhalb einer Sicherheitssteuerung einfach, übersichtlich und vor allem ohne jeglichen Zertifizierungs- und Prüfaufwand seitens des Anwenders umzusetzen.

Welche Funktionsblöcke stehen für die Berechnungen zur Verfügung?

Bauer: Neben den Grundrechenarten beinhaltet SARC trigonometrische- und Wurzelfunktionen sowie in einem Erweiterungsmodul auch Matrixberechnungen. Abgerundet wird das Ganze durch Konvertierungsbausteine zur Wandlung 16/32 Bit Integer zu Float und umgekehrt. Damit können zum Beispiel Geschwindigkeits-, Last- oder Positionsdaten gewandelt, in einem kinematischen Model Ergebniswerte berechnet und nachfolgend mittels Standard-Überwachungsfunktionen ausgewertet werden.

Was ist der Nutzen für den Anwender?

Bauer: Der Anwender kann auf SPS-Programmier-Ebene Berechnungen, mit einer sogenannten LVL-Sprache, ausführen, die Float-Genauigkeiten erfordern. Dies ist regelmäßig bei allen Trigonometrie-Berechnungen der Fall, ebenso aber auch bei Skalierungen. Eine Vielzahl von Aufgabenstellungen, die bisher bei Sicherheitssteuerungen nicht oder nur sehr schwierig möglich waren, lassen sich nun mit Hilfe der zertifizierten SARC-Funktionalität mit geringem Aufwand umsetzen. FUP-basierte Programmierung, die durch die SARC sichergestellte korrekte Berechnungsreihenfolge, sowie die Diagnose mit Online-Anzeige aller Zwischenergebnisse in der FUP-Darstellung unterstützen dabei. Darüber hinaus bietet SARC mit dem Matrix-Erweiterungsmodul auch die Möglichkeit zur einfachen Umsetzung von Koordinatentransformationen, zum Beispiel nach der DH-Methode für die Vorwärtstransformation in der Robotik. Safe Robotik lässt sich somit basierend auf dem jeweiligen kinematischen Model durch den Anwender – ohne zusätzlichen Zertifizierungsaufwand hierfür – umsetzen.

Wen adressiert das Angebot? Welche Anwendungen stehen im Fokus?

Bauer: Das Angebot ist eigentlich immer dann interessant, wenn Positionen, Geschwindigkeiten, Lasten oder andere Analogwerte zu verrechnen sind. Das Spektrum der Anwendungen reicht vom einfachen Wickelantrieb mit variablem Wickeldurchmesser über stellungsabhängige Abstands- oder Lastberechnungen, Geschwindigkeits- und Richtungsabhängiges Management der Überwachungsbereiche bei AGVs bis zur Safe Robotik mit Safe TCP-, Pose-, Geschwindigkeits- und Kraftüberwachung.

Wie funktioniert das Arbeiten mit SARC im Detail?

Mit dem Engineering-Tool SafePLC² von BBH können Anwender ihre Aufgabenstellung unkompliziert mit der SARC-Funktionalität umsetzen.
Mit dem Engineering-Tool SafePLC² von BBH können Anwender ihre Aufgabenstellung unkompliziert mit der SARC-Funktionalität umsetzen.
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Bauer: Die Programmierung erfolgt FUP-basierend mit unserem Engineering-Tool ‚SafePLC². Basierend auf dem theoretischen Modell beziehungsweise der Berechnungsvorschrift werden analog zu einer FUP-Logikprogrammierung die Berechnungsblöcke zusammengefügt und durch Verbindungslinien die jeweiligen Eingangs- und Ausgangsdaten zugeordnet. SARC offeriert hierzu in einem Library-Fenster alle verfügbaren Berechnungsblöcke, geordnet nach den Funktionsarten. Durch die SARC-Funktion wird die korrekte Berechnungsreihenfolge sichergestellt. Eigenschaften von Berechnungsblöcken werden durch Anklicken der Blöcke im dann geöffneten Eigenschafts-Fenster angepasst. Die so zusammengestellte Float-Berechnung kann nach einem Kompilierungsvorgang in das Gerät geladen und mittels der Diagnosefunktionen validiert werden. Nach Prüfung der so erstellten Safety-Applikation durch den Anwender und mit Hilfe eines abrufbaren Validierungsreports ist der Vorgang bereits abgeschlossen.

Zusätzlich bietet ‚SafePLC²‘ in Kombination mit unseren Sicherheitssteuerungen die Möglichkeit objektorientierter SPS-Programmierung, die nun auch für SARC verwendet werden kann. Das heißt, der Anwender hat die Möglichkeit, validierte Funktionspläne zu Funktionsblöcken zusammenzufassen, änderbare Parameter zu definieren und hieraus eine eigene Bibliothek von Funktionsblöcken mit definierten Eigenschaften zu schaffen. Bei Wiederverwendung in einem Projekt minimiert sich somit der Aufwand für Programmierung und Validierung und es kann eine proprietäre Wissensbasis geschaffen werden.

Wozu dienen die ‚virtuellen Achsen‘?

Bauer: In den virtuellen Achsen werden die Ergebnisdaten aus der SARC-Berechnung abgelegt und gleichzeitig in Integer-Daten gewandelt. Sie stehen damit für die Anwendung auf Standard-Überwachungsfunktionen wie SOS, SLS, SLP beziehungsweise auch 3D-Sicherheitsfunktionen wie SWM zur Verfügung. Der Anwender kann damit seine Sicherheitsaufgabe letztlich mit den ihm in der Regel schon bekannten Sicherheitsfunktionen in Kombinationen mit sicherer Logikverarbeitung umsetzen.

Wie funktioniert die Sicherheitsüberwachung?

Bauer: Wie schon gesagt, Ausgangsdaten der SARC werden mittels Standard-Überwachungsfunktionen oder auch separate eigene SARC-Funktionsblöcke auf Limits et cetera überwacht. Die so erzeugten binären Ergebnisdaten werden auf gewohnte Weise in einer Sicherheitslogik verknüpft und somit letztlich die in einer applikativen Risikoanalyse definierten Sicherheitsfunktionen umgesetzt.

Anwendungsbeispiel für die Bewegungsüberwachung bei AGVs.
Anwendungsbeispiel für die Bewegungsüberwachung bei AGVs.
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Gibt es Applikationen, in denen SARC bereits genutzt wird? Welche?

Bauer: Obwohl die Zertifizierung der SARC-Funktion erst vor kurzem abgeschlossen wurde, sind die ersten Applikationen bereits in der Umsetzung. Die Funktion wird beispielsweise für das Management von Überwachungsbereichen bei einem AGV-Hersteller eingesetzt und ebenso für die sichere Raumüberwachung in der Robotik.

Welche weiteren Funktionen sind geplant oder schon in Vorbereitung?

Bauer: Im nächsten Schritt ist vorgesehen, Funktionen zur Programmlaufkontrolle zu integrieren und weitere Sicherheitsfunktionen zur Personenüberwachung zu entwickeln. Gerade die Welt der kollaborierenden Roboter und frei navigierenden Fahrzeuge hält ein breites Spektrum von sicherheitstechnischen Aufgaben bereit.


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