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FERTIGUNGS- & MASCHINENAUTOMATION 22 www.etz.de 4/2014 Programm-Editoren verschmelzen Automa- tisierung und Sicherheit Insbesondere bei großen, verteilten Automatisierungsprojekten geht der Trend dahin, alle Funktionen in einer gemeinsamen Steuerungsarchitektur zu verbinden. Im Hinblick auf das Thema Sicherheit war ein Verschmelzen von Automatisierung und Sicherheit bislang nicht möglich. Entwickler mussten zwischen einfachen Funktionsbausteinen für Sicherheit und mächtigen Programm-Editoren für die SPS wechseln. Mit den PAS-Editoren im Automatisierungssystem PSS 4000 (Bild 1) lassen sich jetzt sicherheitsgerichtete Programme, Programme für Automatisie- rungsaufgaben oder auch eine Kombination aus beidem erstellen. Text: Marcel Wöhner G ängige Anwender-Tools für Sicherheitssteuerungen bieten vordefinierte und bereits zertifizierte Funktionsblöcke an, welche flexibel parametriert und verschaltet werden können. Für die Programmierung von Sicherheitsapplikationen stehen heute die Sicherheitsfunktionen in sogenannten zertifizierten Anwendungsbausteinen bereit. Akkreditierte Stellen, wie BG oder TÜV, haben diese vorab sicherheitstechnisch geprüft. Mithilfe sicherer Anwendungsbausteine und Logikverknüp- fung der Bausteine untereinander erstellt der Maschinen- oder Anlagenbauer die geforderte sicherheitsgerichtete Appli- kation, die er früher umständlich und zeitaufwendig über die Verdrahtung von Schützen und Schaltgeräte realisiert hätte. Grafische Linien am Bildschirm zwischen den vorgefertig- ten Anwendungsbausteinen ersetzen Kontakte und Drähte. Die Erstellung eines elektrischen Schaltplans mit der Abbil- dung der Logikfunktionalitäten entfällt. Um sicherzustellen, dass Programme übersichtlich und verständlich bleiben, hat 01 Das Automatisierungs- system PSS 4000 besteht aus Hardware- und Soft- ware-Komponenten sowie dem Echtzeit-Ethernet „SafetyNET p“ und entspre- chenden Netzwerkkompo- nenten Quelle: Pilz GmbH & Co. KG

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FERTIGUNGS- & MASCHINENAUTOMATION

22 www.etz.de 4/2014

Programm-Editoren verschmelzen Automa-tisierung und SicherheitInsbesondere bei großen, verteilten Automatisierungsprojekten geht der Trend

dahin, alle Funktionen in einer gemeinsamen Steuerungsarchitektur zu verbinden.

Im Hinblick auf das Thema Sicherheit war ein Verschmelzen von Automatisierung

und Sicherheit bislang nicht möglich. Entwickler mussten zwischen einfachen

Funktionsbausteinen für Sicherheit und mächtigen Programm-Editoren für die

SPS wechseln. Mit den PAS-Editoren im Automatisierungssystem PSS 4000 (Bild 1)

lassen sich jetzt sicherheitsgerichtete Programme, Programme für Automatisie-

rungsaufgaben oder auch eine Kombination aus beidem erstellen.

Text: Marcel Wöhner

Gängige Anwender-Tools für Sicherheitssteuerungen bieten vorde�nierte und bereits zerti�zierte Funktionsblöcke an,

welche �exibel parametriert und verschaltet werden können. Für die Programmierung von Sicherheitsapplikationen stehen heute die Sicherheitsfunktionen in sogenannten zerti�zierten Anwendungsbausteinen bereit. Akkreditierte Stellen, wie BG oder TÜV, haben diese vorab sicherheitstechnisch geprüft. Mithilfe sicherer Anwendungsbausteine und Logikverknüp-fung der Bausteine untereinander erstellt der Maschinen-

oder Anlagenbauer die geforderte sicherheitsgerichtete Appli-kation, die er früher umständlich und zeitaufwendig über die Verdrahtung von Schützen und Schaltgeräte realisiert hätte.

Gra�sche Linien am Bildschirm zwischen den vorgefertig-ten Anwendungsbausteinen ersetzen Kontakte und Drähte. Die Erstellung eines elektrischen Schaltplans mit der Abbil-dung der Logikfunktionalitäten entfällt. Um sicherzustellen, dass Programme übersichtlich und verständlich bleiben, hat

01 Das Automatisierungs-

system PSS 4000 besteht

aus Hardware- und Soft-

ware-Komponenten sowie

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man bei den meisten Systemen den Be-fehlssatz und die Anzahl der verfügba-ren Editoren begrenzt. Eine anspruchs-volle Programmierung, wie man sie aus der Maschinensteuerung kennt, ist in der Regel so nicht möglich.

Steigende Anforderungen

an die Sicherheit

Sicherheitsfunktionen werden jedoch zunehmend umfassender und erfor-dern auch für Sicherheitssteuerungen mehr Gestaltungsmöglichkeiten in der Programmierung. Komplexe Sicher-heitsfunktionen benötigen mächtige und zugleich e!ziente Programmier-sprachen, wie etwa die standardisierten SPS-Programmiersprachen nach DIN EN 61131-3 [1]. Diese bieten dann zwar den notwendigen Befehlsumfang, aber um Softwareteile sicher erstellen und testen zu können, müssten die Anwen-der nach dem anspruchsvollen, wissen-schaftlichen Niveau der DIN EN 61508 (VDE 0803) [2] entwickeln. Daher sind bei der Programmierung von Applikationssoftware Automati-sierung und Sicherheit bislang weitge-hend getrennte Welten geblieben.

Für die Sicherheit von Applika-tionssoftware (SRASW – sicherheits-relevante Applikationssoftware) gelten im Maschinen- und Anlagenbau die Anwendernormen DIN EN 62061 (VDE 0113-50) [3] sowie die DIN EN ISO 13849-1 [4]. Beide unter-scheiden zwischen FVL (Full Varia-bility Language) und LVL (Limited Variability Languages). Sprachen, die als FVL klassi�ziert sind, bieten alle Möglichkeiten der Programmierung. Aufgrund ihres großen Funktions- und Befehlsumfangs zählen „Anweisungs-liste“ und „Strukturierter Text“ neben Hochsprachen wie C beziehungsweise C++ üblicherweise zu dieser Kategorie.

Demgegenüber haben LVL einen eingeschränkten Sprachumfang und ei-ne übersichtliche Ausdrucksweise. Diese Sprachen beschränken sich meist auf die Möglichkeit, vorde�nierte Biblio-theksfunktionen zu parametrieren und zu kombinieren, um die Sicherheitsan-forderungen im Programm umzuset-zen. In diesem Zusammenhang wird oft „Kontaktplan“ und „Funktionsbau-stein-Sprache“ genannt. Um das freie Kon�gurieren von Funk tions bau steinen mit der Programmierung in DIN-EN-

61131-3-konformen Editoren zu kom-binieren, besteht die Herausforderung darin, eine bislang als FVL-klassi�zierte Programmiersprache in eine LVL zu überführen.

Verschmelzung von

Automatisierung und Sicherheit

Die Verschmelzung von Automatisie-rung und Sicherheit steht im Mittel-punkt des Automatisierungssystem PSS 4000 von Pilz [5]. Damit lassen sich komplette Automatisierungslö-sungen umsetzen, die für den Anwen-der einfach zu handhaben sind. Eine wichtige Rolle spielt dabei die Soft-wareplattform PAS 4000. Dort stehen

verschiedene Editoren und Bausteine bereit, die sowohl für automatisie-rungs- also auch sicherheitstechnische Aufgabenstellungen verwendbar sind. In PAS 4000 sind die Werkzeuge für Projektierung, Programmierung, Inbe-triebnahme und Betrieb eng aufeinan-der abgestimmt.

Der Programmierer bzw. Anwender erhält die Freiheit, zwischen der Kon-�guration mit Funktionsbausteinen oder Programmierung mit Quellcode in DIN-EN-61131-3-konformen Edi-toren zu kombinieren (Bild ). Dem Anwender steht in PAS 4000 zum einen der einfache, bausteinorientierte Programm-Editor PAS Multi zur Ver-

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fügung. Für PAS Multi muss keine eigene Programmierspra-che beherrscht werden – alleine schon die Anordnung und logische Verschaltung der Bausteine lässt sehr leicht eine Übersicht über die funktionalen Zusammenhänge gewinnen (Bild ). Zum anderen stellt PAS 4000 auch bereits etab-lierte Editoren für die Programmierung bereit. Dazu zählen neben den Editoren der SPS-Programmierung (nach DIN EN 61131-3) für Anweisungsliste (PAS IL) und Strukturierter Text (PAS STL) jetzt neu auch der Editor für Ladder Dia-gram (Kontaktplan, PAS LD).

Die Einstufung als LVL für alle PAS-Editoren bzw. Programmiersprachen durch den TÜV Süd ermöglicht es Anwendern nicht nur automatisierungs-, sondern auch si-cherheitstechnische Aufgabenstellungen ohne Funktions-einschränkungen zu lösen. Maschinenbauer können also mit ihrem gewohnten Entwicklungsprozess auch sicherheits-gerichtete Applikationsprogramme erstellen. So lassen sich sicherheitsgerichtete Programme, Programme für Automa-tisierungsaufgaben oder auch eine Kombination aus beidem erstellen. In PAS 4000 steht für die einzelnen Editoren eine

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zu kombinieren

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umfangreiche Bibliothek an bereits zer-ti�zierten Softwarebausteinen zur Ver-fügung, beispielsweise zur Positionser-fassung oder für allgemeine Funktio-nen, wie Not-Halt, die der Anwender um selbst erstellte Softwarebausteine ergänzen kann.

Frei kombinierbar

Der Editor PAS LD ist im Automati-sierungssystem von Pilz frei kombinier-bar mit den weiteren SPS-Program-miersprachen nach DIN EN 61131-3. Die identische Programmierumgebung des gra�schen Programm-Editors und der Editoren nach DIN EN 61131-3 erlauben eine einfache Handhabung. So können etwa Softwarebausteine, die durch den Anwender in PAS LD indi-viduell nicht-sichere und sichere Funk-tionen geschrieben werden, ohne Wei-teres auf PAS Multi übertragen werden. Es lassen sich so komplexe Projekte mit Softwareteilen aus verschiedenen Editoren übersichtlich strukturieren. Dabei können die Applikationen auf dieselbe Datenbasis zugreifen, was eine zentrale Sicht auf ein verteiltes System ermöglicht. Das Verschmelzen von Sicherheit und Automatisierung trägt so dazu bei, die Programmierung zu vereinfachen und den Aufwand für das Engineering zu senken. (mh)

Literatur

[1] DIN EN 61131-3:2003-12 Speicher-

programmierbare Steuerungen –

Teil 3: Programmiersprachen. Berlin:

Beuth

[2] DIN EN 61508 (VDE 0803) Funktionale

Sicherheit sicherheitsbezogener elek-

trischer/elektronischer/programmier-

barer elektronischer Systeme. Berlin .

Offenbach: VDE VERLAG

[3] DIN EN 62061 (VDE 0113-50):2013-09

Sicherheit von Maschinen – Funktio-

nale Sicherheit sicherheitsbezogener

elektrischer, elektronischer und pro-

grammierbarer elektronischer Steue-

rungssysteme. Berlin . Offenbach:

VDE VERLAG

[4] DIN EN ISO 13849-1:2008-12 Sicher-

heit von Maschinen – Sicherheitsbe-

zogene Teile von Steuerungen – Teil 1:

Allgemeine Gestaltungsleitsätze.

Berlin: Beuth

[5] Pilz GmbH & Co. KG, Ostfildern:

www.pilz.de

Autor

Marcel Wöhner ist als

Bereichsleiter Produkt-

management, Operating

and Monitoring Systems,

Software Tools, für die

Pilz GmbH & Co. KG in Ostfildern tätig.

[email protected]

03 Mit einem grafischen Programm-Editor lassen sich Programmstrukturen aus

vordefinierten Softwarebausteinen per Drag-and-drop zusammenstellen

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