Sowohl in der Fabrik- als auch in der Prozessautomatisierung nimmt der Trend zu immer komplexeren, verzweigteren Anwendungen an Fahrt auf. Zu den besonderen Herausforderungen im Safety-Bereich gehört deshalb die möglichst effiziente Kopplung sicherer Netze. Die bisher gebräuchlichen Lösungen diesbezüglich waren beispielsweise potenzialfreie Kontakte oder der Weg direkt über AS-Interface – sie alle hatten aber eine Kehrseite: Im einen Fall war es die relativ aufwendige Verdrahtung, im anderen die Tatsache, dass pro Gateway ein AS-i-Kreis für die sichere Kopplung verlorenging.

Große Anlagen: Gateways mit sicherer Querkommunikation über Ethernet-Diagnose­schnittstelle. Hiermit lassen sich bist zu 2000 sichere zweikanalige Eingangssignale effizient einsammeln und sichere Ausgänge zentral oder dezentral ansteuern. © Bihl+Wiedemann

Diese Einschränkungen zu eliminieren, war ein Ziel bei der Ent­wicklung der neuesten AS-i Gateway-Generation mit integriertem Sicherheitsmonitor von Bihl+Wiedemann. Herausgekommen ist dabei eine einfache und zudem kostengünstige Lösung: die sichere Querkommunikation über Ethernet. Damit lassen sich im Maximalausbau bis zu 1922 sichere zweikanalige Eingangssignale quer durch alle angeschlossenen AS-i-Netze einsammeln sowie sichere Ausgänge zentral oder dezentral an­steuern.

Die Geräte tauschen die Ein- und Ausgangsdaten aller beteiligten Maschinen permanent automatisch mit­einander aus und stellen sie dem je­weiligen Programm zur Verfügung. Insgesamt können auf diese Art bis zu 31 Gateways mit integriertem Sicherheitsmonitor miteinander gekoppelt werden und zwar ohne jeglichen Leistungsverlust und ohne Einsatz zusätzlicher Hardware wie etwa eine fehlersichere Steuerung.

Diese „schlanke“ Lösung, die die Sicherheitsapplikation noch einfacher, flexibler, überschaubarer und nicht zuletzt wirtschaftlicher macht, ist nicht nur für die immer umfangreicheren „reinen“ Sicherheitsanwendungen zum Beispiel im Bereich Maschinenbau interessant. Ein spürbares Einsparpotenzial eröffnet sich vor allem auch für Anwender, die von einem wesentlichen Vorteil von AS-Interface profitieren wollen: der Übertragung sicherer und nicht sicherer Signale auf ein und derselben Leitung. Denn natürlich nimmt die Anzahl der einzubindenden Slaves bei der Kombination von Standard AS-i mit AS-i Safety zu.

Abklemmen – anklemmen – fertig

Auch im weitläufigen Mittelfeld der Safety-Applikationen – sprich bei Anlagen mit 10 bis 100 sicheren Ein- und Ausgängen – steigen die Anforderungen an die Effizienz kontinuierlich an. Hier stoßen ebenso sowohl die althergebrachten Sicherheitsrelais als auch die so genannten Safety-Controller immer öfter an ihre Grenzen. Zwar können die sicheren Kleinsteuerungen im Schaltschrank in puncto Verkabelung mit einem AS-i-Gateway mit integriertem Sicherheitsmonitor, welches pro Gerät bis zu 62 sichere Signale einsammeln und auswerten kann, fast mithalten; im Feld müssen sie jedoch aufwendig konventionell verdrahtet werden. Bei den sicheren AS-i Komponenten genügt hingegen der direkte Anschluss an das berühmte gelbe Kabel. Dieser Vorteil kommt nicht nur bei der Erstinstallation zum Tragen, sondern auch bei späteren Erweiterungen oder Umbauten der Anlage. Denn während beim Einsatz von Safety-Controllern bei jeder kleinen Verän­derung zusätzliche Leitungen verlegt und gegebenenfalls alte Verdrahtungen entfernt werden müssen, heißt es bei AS-i: Abklemmen – anklemmen – fertig!

Mittelgroße Anlagen: Gateway mit integriertem Sicherheitsmonitor für die optimale Anbindung von AS-Interface an die gängigen Systeme der Automatisierung und Erweiterungsmodule. © Bihl+Wiedemann

Weiterhin profitiert der Anwender von den „Teamplayer-Qualitäten“ des AS-Interface im Zusammenspiel mit anderen Automatisierungssystemen. Ganz gleich, ob Profibus, Profinet oder Profisafe, ob Ethercat, Sercos, Ethernet/IP oder Modbus über Ethernet: Mittels erweiterter Diagnosefunktionen, kompletter Abschalt-Historie und detaillierter lückenloser Zustandsinformationen über alle AS-i-Komponenten kann die übergeordnete Steuerung noch schneller auf Fehlerfälle reagieren und damit Stillstandzeiten erheblich verkürzen.

Aber nicht nur der Maschinenver­fügbarkeit, auch der Sicherheit selbst kommt das Miteinander von AS-Interface und der Steuerung zugute: Denn die sensiblen Safety-Daten werden – ganz ohne aufwendige Parame­trierung – automatisch und in Echtzeit an die Standardsteuerung übermittelt, die dann beispielsweise das kontrollierte Herunterfahren einer Anlage einleiten kann, bevor sie von der Sicherheitstechnik komplett spannungsfrei geschaltet wird.

Neue Kostenbremse ab drei sicheren Signalen

Kleine Anlagen: Safety-Basis-Monitor für kleine Applikationen ab drei sicheren E/As und Erweiterungsmodule. © Bihl+Wiedemann

Bis vor kurzem war es noch ein beliebtes Rechenexempel: Sowohl die Anbieter von Sicherheitstechnik wie auch deren Kunden stellten immer wieder neue Kalkulationen auf, ab welcher Anlagengröße es sich lohnt, die gute alte Parallelverdrahtung endlich aufs Altenteil zu schicken und fortan AS-i Safety einzusetzen. Inzwischen darf die Frage als gelöst betrachtet werden – selbst wenn man die zahlreichen funktionellen Vorteile eines Bussystems völlig außen vor lässt: Denn heute entscheidet AS-i Safety auch das reine Kostenduell schon bei Anlagen mit drei sicheren Signalen für sich.

Das hat vor allem zwei Gründe: Zum einen ist es seit der Einführung der AS-i-Power24-V-Technologie möglich, bei sehr kleinen Anwendungen auf das zusätzliche 30-V-AS-i-Netzteil zu verzichten und stattdessen ein ganz normales 24-V-Industrienetzteil zu verwenden, das in den meisten Anlagen ohnehin schon vorhanden ist. Denn gerade bei Funktionseinheiten mit weniger als zehn E/As war der zusätzliche Kostenfaktor für das AS-i-Netzteil in der Vergangenheit oft der ausschlaggebende Grund, auf zeitgemäße Kommunikation zu verzichten und die Sensoren und Aktuatoren weiterhin parallel zu verdrahten. Zum anderen gibt es mittlerweile Lösungen wie den Safety-Basis-Monitor von Bihl+Wiedemann. Das Gerät besteht – ebenso wie sein großer Bruder – aus einem Sicherheitsmonitor und einem abschaltbaren AS-i Master, wurde aber ansonsten nach der Devise „Weniger ist mehr“ entwickelt: Zum Beispiel verfügt es nicht über eine Feldbus-Schnittstelle, sondern lediglich über Meldeausgänge zur Kommunikation mit einer eventuell übergeordneten Steuerung. Auch steckt die Elektronik nicht im robusten Edelstahlgehäuse, sondern in einem schmalen IP20-Kunststoffgehäuse.

Autor: Peter Rosenberger ist freier Autor aus Lorsch.