SIMATIC Safety Integrated - support.industry.siemens.com · • Das Rücksetzen darf keinen Wiederanlauf einleiten (Quittierung ... F-Systems die Excel-Datei (Cotia-Tabelle), die

Fehlersichere Steuerungen SIMATIC Safety Integrated Sicheres Abschalten in den Stopp-Kategorien 0 und 1 in Kategorie 4 nach EN 954-1

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Sicheres Abschalten in den Stopp-Kategorien 0 und 1 in Kategorie 4 nach EN 954-1 Vorbemerkung Die Funktionsbeispiele zum Thema „Safety Integrated“ sind funktionsfähige und getestete Automatisierungskonfigurationen auf Basis von A&D-Standardprodukten für die einfache, schnelle und kostengünstige Realisierung von Automatisierungsaufgaben in der Sicherheitstechnik. Jedes der vorliegenden Funktionsbeispiele deckt dabei eine häufig vorkommende Teilaufgabe einer typischen Kundenproblemstellung innerhalb der Sicherheitstechnik ab. Neben der Aufzählung aller benötigten Soft- und Hardwarekomponenten und Beschreibung deren Verschaltung miteinander, beinhalten die Funktionsbeispiele getesteten und kommentierten Code. Damit können die hier beschriebenen Funktionalitäten innerhalb kurzer Zeit nachgestellt und so auch als Basis für individuelle Erweiterungen genutzt werden.

Wichtiger Hinweis Die Safety Funktionsbeispiele sind unverbindlich und erheben keinen Anspruch auf Vollständigkeit hinsichtlich Konfiguration und Ausstattung sowie jeglicher Eventualitäten. Die Safety Funktionsbeispiele stellen keine kundenspezifische Lösungen dar, sondern sollen lediglich Hilfestellung bieten bei typischen Aufgabenstellungen. Sie sind für den sachgemäßen Betrieb der beschrieben Produkte selbst verantwortlich.

A&D Safety Integrated Seite 2/30 AS-FE-I-008-V10-DE

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Diese Safety Funktionsbeispiele entheben Sie nicht der Verpflichtung zu sicherem Umgang bei Anwendung, Installation, Betrieb und Wartung. Durch Nutzung dieser Safety Funktionsbeispiele erkennen Sie an, dass Siemens über die oben beschriebene Haftungsregelung hinaus nicht für etwaige Schäden haftbar gemacht werden kann. Wir behalten uns das Recht vor, Änderungen an diesen Safety Funktionsbeispielen jederzeit ohne Ankündigung durchzuführen. Bei Abweichungen zwischen den Vorschlägen in diesen Safety Funktionsbeispielen und anderen Siemens Publikationen, wie z.B. Katalogen, hat der Inhalt der anderen Dokumentation Vorrang.

Inhaltsverzeichnis

1 Gewährleistung, Haftung und Support ......................................................... 3

2 Automatisierungsfunktion ............................................................................. 4 2.1 Beschreibung der Funktionalität ....................................................................... 4 2.2 Vorteile/Kundennutzen ..................................................................................... 7

3 Erforderliche Komponenten .......................................................................... 8

4 Aufbau und Verdrahtung ............................................................................. 10 4.1 Der Hardwareaufbau in der Übersicht ............................................................ 11 4.2 Parametrierung des MICROMASTER 410 ..................................................... 12 4.3 Verdrahtung der Hardwarekomponenten ....................................................... 15 4.4 Funktionstest .................................................................................................. 19 4.5 Wichtige Einstellungen an den Hardwarekomponenten ................................. 20

5 Leistungseckdaten ....................................................................................... 23

6 Beispielcode.................................................................................................. 24

Bewertung/Rückmeldung .......................................................................................... 30

Sicheres Abschalten in den Stopp-Kategorien 0 und 1 in Kategorie 4 nach EN 954-1 1 Gewährleistung, Haftung und Support

Für die in diesem Dokument enthaltenen Informationen übernehmen wir keine Gewähr.


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Unsere Haftung, gleich aus welchem Rechtsgrund, für durch die Verwendung der in diesem Safety Funktionsbeispiele beschriebenen Beispiele, Hinweise, Programme, Projektierungs- und Leistungsdaten usw. verursachte Schäden ist ausgeschlossen, soweit nicht z.B. nach dem Produkthaftungsgesetz in Fällen des Vorsatzes, der grober Fahrlässigkeit, wegen der Verletzung des Lebens, des Körpers oder der Gesundheit, wegen einer Übernahme der Garantie für die Beschaffenheit einer Sache, wegen des arglistigen Verschweigens eines Mangels oder wegen Verletzung wesentlicher Vertragspflichten zwingend gehaftet wird. Der Schadensersatz wegen Verletzung wesentlicher Vertragspflichten ist jedoch auf den vertragstypischen, vorhersehbaren Schaden begrenzt, soweit nicht Vorsatz oder grobe Fahrlässigkeit vorliegt oder wegen der Verletzung des Lebens, des Körpers oder der Gesundheit zwingend gehaftet wird. Eine Änderung der Beweislast zu Ihrem Nachteil ist hiermit nicht verbunden Copyright© 2004 Siemens A&D. Weitergabe oder Vervielfältigung dieser Safety Funktionsbeispiele oder Auszüge daraus sind nicht gestattet, soweit nicht ausdrücklich von Siemens A&D zugestanden.

Bei Fragen zu diesem Beitrag wenden Sie sich bitte über folgende E-Mail-Adresse an uns:

[email protected]

Sicheres Abschalten in den Stopp-Kategorien 0 und 1 in Kategorie 4 nach EN 954-1 2 Automatisierungsfunktion

2.1 Beschreibung der Funktionalität

Einteilung Für das sichere Abschalten von Maschinen sind drei sogenannte Stopp-Kategorien definiert (Stopp-Kategorie 0, 1 und 2). Die Stopp-Kategorie muss anhand der Risikobewertung der Maschine festgelegt werden. Die Normen und Vorschriften finden sich in der DIN EN 60204-1 : 1998.

Stopp-Kategorie 0 Stillsetzen durch sofortiges Ausschalten der Energiezufuhr zu den Maschinenantrieben. Es handelt sich hier um ein ungesteuertes Stillsetzen. Jede Maschine muss mit einer Stopp-Funktion der Stopp-Kategorie 0 ausgerüstet sein. Der Stopp der Kategorie 0 muss Vorrang haben. Das Abschalten erfüllt in diesem Beispiel die Sicherheitskategorie 4 nach EN 954-1.


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Stopp-Kategorie 1 Gesteuertes Stillsetzen, wobei die Energiezufuhr zu den Maschinenantrieben beibehalten wird, um das Stillsetzen zu ermöglichen. Die Energiezufuhr wird erst dann unterbrochen, wenn der Stillstand erreicht ist. Das Abschalten erfüllt in diesem Beispiel die Sicherheitskategorie 4 EN 954-1. .

Stopp-Kategorie 2 Gesteuertes Stillsetzen, wobei die Energiezufuhr zu den Maschinenantrieben beibehalten wird.

Funktionsbeispiel In diesem Beispiel wird das sichere Abschalten in der Stopp-Kategorie 0 und 1 gezeigt. Dabei wird ein Drehstrom-Asynchronmotor über einen Frequenzumrichter MICROMASTER ein und ausgeschaltet. Neben dem Betriebsstopp kann der Motor wie folgt sicherheitsgerichtet gestoppt werden:

Stopp-Kategorie 0 Ein Taster (NC) simuliert einen Schutztürkontakt. Wird die Schutztür im Betrieb geöffnet (“0”-Signal des Tasters) wird der Antrieb sofort vom Netz getrennt.

Stopp-Kategorie 1 Bei einem Not-Halt wird die Stopp Kategorie 1 verwendet. Der Motor wird dabei bis in den Stillstand gefahren. Nach einer parametrierbaren Zeit (nach deren Ablauf der Motor sicher still stehen muss) wird der Motor vom Netz getrennt. Zusätzlich gelten für den Not-Halt nachfolgende Bedingungen:

Sicheres Abschalten in den Stopp-Kategorien 0 und 1 in Kategorie 4 nach EN 954-1

• Vorrang vor allen anderen Funktionen und Betätigungen

• Das Rücksetzen darf keinen Wiederanlauf einleiten (Quittierung erforderlich)

Hinweis Für dieses Beispiel haben wir einen Motor mit Motorhaltebremse verwendet. Die von uns verwendeten Parameter für den MICROMASTER berücksichtigen diese Motorhaltebremse. Falls Sie die Motorhaltebremse nicht verwenden wollen, ändern Sie bitte die Parametrierung des MICROMASTERS.

Reaktionszeiten Verwenden Sie für die Berechnung der max. Reaktionszeit Ihres F-Systems die Excel-Datei (Cotia-Tabelle), die für S7 Distributed Safety, V 5.3 zur Verfügung steht. Sie finden diese Datei im Internet: http://www4.ad.siemens.de/ww/view/de


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unter der Beitrags-ID 19138505

Ablaufdiagramm Nachfolgendes Ablaufdiagramm zeigt die Zusammenhänge (betriebsmäßiges Stoppen ist aufgrund der Übersichtlichkeit nicht mit dargestellt):

http://www4.ad.siemens.de/ww/view/de

Sicheres Abschalten in den Stopp-Kategorien 0 und 1 in Kategorie 4 nach EN 954-1 Zeitverlauf bei Stopp-Kategorie 0

Die in der nachfolgenden Tabelle genannte Zeiten werden im weiteren in einem Zeitdiagramm gezeigt. Die Bezeichnungen der Signale entsprechen denen des S7-Programmcodes.

Zeit Erklärung t1 Mit dem Quittiersignal (negative Flanke) ziehen die Schütze K1 und K2 an und

versorgen den MICROMASTER mit Spannung. Der MICROMASTER schaltet sich dadurch ein.

t2 Mit dem Startsignal (positive Flanke) schaltet der Ausgang MM des Standard-Ausgabemoduls „1“-Signal auf den MICROMASTER. Dadurch fährt der Motor gemäß einer im MICROMASTER parametrierten Rampe hoch.

t3 Während des Betriebs wird die Schutztür geöffnet (FDOOR=“0“). Das Schutztürsignal wird in diesem Beispiel durch einen Taster (NC) simuliert. Die Schütze K1 und K2 fallen ab und trennen MICROMASTER und Motor vom Netz; Ausgang MM wird im Programm zurückgesetzt.


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Sicheres Abschalten in den Stopp-Kategorien 0 und 1 in Kategorie 4 nach EN 954-1 Zeitverlauf bei Stopp-Kategorie 1

Die in der nachfolgenden Tabelle genannte Zeiten werden im weiteren in einem Zeitdiagramm gezeigt. Die Bezeichnungen der Signale entsprechen denen des S7-Programmcodes.

Zeit Erklärung t1 Mit dem Quittiersignal (negative Flanke) ziehen die Schütze K1 und K2 an und

versorgen den MICROMASTER mit Spannung. Der MICROMASTER schaltet sich dadurch ein.

t2 Mit dem Startsignal (positive Flanke) schaltet der Ausgang MM des Standard-Ausgabemoduls „1“-Signal auf den MICROMASTER. Dadurch fährt der Motor gemäß einer im MICROMASTER parametrierten Rampe hoch.

t3 Nach Auslösen des Not-Halt (ESTP=0“) wird der Ausgang MM des Standard-Ausgabemoduls zurückgesetzt. Dadurch fährt der MICROMASTER den Motor in den Stillstand.

t4-t3 Nach dieser Zeit muss der Motor im Stillstand sein. Diese Zeit wird im Sicherheitsprogramm als Eingangsparameter an einem zertifizierten Funktionsbaustein aus der Bibliothek von Distributed Safety angelegt.

t4 Bei Stillstand des Motors (Ablauf der parametrierten Zeit) fallen die Schütze K1 und K2 ab. Dadurch wird der Antrieb vom Netz getrennt.


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Betriebsstopp Wird in diesem Beispiel der Taster (NC) für den Betriebsstopp gedrückt, ist in diesem Beispiel folgendes Verhalten vorbereitet: Der Motor wird vom MICROMASTER in den Stillstand gefahren. Die Schütze K1 und K2 versorgen den MICROMASTER weiterhin mit Spannung. Ein erneuter Start des Motors ist ohne vorherige Quittierung möglich.

Sicheres Abschalten in den Stopp-Kategorien 0 und 1 in Kategorie 4 nach EN 954-1 2.2 Vorteile/Kundennutzen

• Geringer Verdrahtungsaufwand durch Verwendung von sicherheitsgerichteter S7-CPU und dezentraler Peripherie. Dieser Vorteil kommt um so mehr zum Tragen, je mehr Sicherheitsfunktionen realisiert werden.

• Programmierung des sicherheitsgerichteten Programms mit STEP 7 Engineering-Tools

• Nur eine CPU notwendig, da sicherheitsgerichtete und Standard-Programmteile koexistent in der CPU ablaufen

• Nutzung von vorgefertigten (und zertifizierten) fehlersicheren Bausteinen aus der Bibliothek von Distributed Safety.

3 Erforderliche Komponenten

Hardwarekomponenten


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Komponente Typ MLFB/Bestellangaben Anz Hersteller

Stromversorgung PS307 5A 6ES73071EA00-0AA0 1

S7-CPU, einsetzbar für Sicherheitsanwendungen CPU 315F-2DP 6ES7315-6FF01-0AB0 1

Micro Memory Card MMC 512 KByte 6ES7953-8LJ10-0AA0 1

Interface Module für ET 200S IM 151 High Feature 6ES7151-1BA00-0AB0 1

Powermodul für ET 200S PM-E DC24..48V AC24..230V 6ES7138-4CB10-0AB0 2

Elektronikmodul für ET 200S 2DI HF DC24V HF 6ES7131-4BB00-0AB0 3

Elektronikmodul für ET 200S 2DO HF DC24V HF 6ES7 132-4BB00-0AB0 1

Elektronikmodul für ET 200S 4/8 F-DI DC24V 6ES7138-4FA01-0AB0 1

Elektronikmodul für ET 200S 4 F-DO DC24V/2A 6ES7138-4FB01-0AB0 1

Terminalmodul für ET 200S TM-P15S23-A0 6ES7193-4CD20-0AA0 2

Terminalmodul für ET 200S TM-E15S24-A1 6ES7193-4CA20-0AA0 4

Terminalmodul für ET 200S TM-E30C46-A1 6ES7193-4CF50-0AA0 2

Profilschiene 482,6 mm 6ES7390-1AE80-0AA0 1

Normprofilschiene 35 mm, Länge:483 mm 6ES5710-8MA11 1

Not-Halt Drucktaster, 1Ö 3SB3801-0DG3 1

Bodenelement (für Not-Halt) 1Ö, Schraubanschluss 3SB3420-0C 1

Drucktaster Grün, 1S 3SB3801-0DA3 2

Drucktaster Rot, 1Ö 3SB3801-0DB3 2

Schütz AC-3, 3KW/400V, 1Ö, DC 24V 3RT1015-2BB42 2

Schütz AC-3, 3KW/400V, 1S, DC 24V 3RT1015-2BB41 1

Überspannungsbegrenzer zum Aufstecken auf das Schütz

RC-GLIED AC 24...48V, DC 24...70V 3RT1916-1CB00 3

Leistungsschalter für den Motorschutz Ausl.0,35...0,5A 3RV1011-1JA20 1

Frequenzumrichter MICROMASTER 410 6SE6410-2BB13-7AA0 1

Operator Panel (Bedienfeld) für den Frequenzumrichter MM410 Operator Panel 6SE6400-0SP00-0AA0 1

Motor Niederspannungsmotor 0,18kW 1LA7063-4AB10-Z +Option 26 1

SIEMENS AG


Hinweis Für dieses Beispiel haben wir einen Motor mit Motorhaltebremse verwendet. Die von uns verwendeten Parameter für den MICROMASTER berücksichtigen diese Motorhaltebremse. Falls Sie die Motorhaltebremse nicht verwenden wollen, können Sie auf folgende Hardwarekomponenten verzichten: Schütz mit Hilfskontakt (NO), 1 Überspannungsbegrenzer zum Aufstecken auf das Schütz, die Option 26 beim Motor.

Hinweis Mit den angegebenen Hardwarekomponenten wurde die Funktionalität getestet. Es können dazu auch ähnliche, von obiger Liste abweichende Produkte verwendet werden. Beachten Sie in einem solchen Fall bitte, dass ggf. Änderungen im Beispielcode (z.B. andere Adressen) notwendig werden.


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Projektierungssoftware/-tools Komponente Typ MLFB / Bestellangaben Anz Hersteller

SIMATIC STEP 7 V5.3 + SP1 6ES7810-4CC07-0YA5 1

SIMATIC Distributed Safety V5.3 6ES7833-1FC01-0YA5 1

SIEMENS

Sicheres Abschalten in den Stopp-Kategorien 0 und 1 in Kategorie 4 nach EN 954-1 4 Aufbau und Verdrahtung

Beachten Sie nachfolgenden Sicherheitshinweis im Zusammenhang mit der Verwendung des MICROMASTER 410:


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! Warnung

• Der MICROMASTER führt gefährliche Spannungen und steuert umlaufende mechanische Teile, die gegebenenfalls gefährlich sind. Bei Missachtung der Warnungen oder Nichtbefolgen der Hinweise aus der zum MICROMASTER gehörenden Anleitung können Tod, schwere Körperverletzungen oder erheblicher Sachschaden eintreten.

• Nur entsprechend qualifiziertes Personal darf an diesem Gerät arbeiten. Dieses Personal muss gründlich mit allen in der zum MICROMASTER gehörenden Anleitung enthaltenen sicherheitstechnischen Hinweisen, Installations-, Betriebs- und Instandhaltungsmaßnahmen vertraut sein. Der einwandfreie und sichere Betrieb des Gerätes setzt sachgemäße Handhabung, ordnungsgemäße Installation, Bedienung und Instandhaltung voraus.

• Gefährdung durch elektrischen Schlag. Die Kondensatoren des Gleichstromzwischenkreises bleiben nach dem Abschalten der Versorgungsspannung 5 Minuten lang geladen. Das Gerät darf daher erst 5 Minuten nach dem Abschalten der Versorgungsspannung geöffnet werden.

• Kinder und nicht autorisierte Personen dürfen nicht in die Nähe des Gerätes gelangen!

• Das Gerät darf nur für den vom Hersteller angegebenen Zweck verwendet werden. Unzulässige Änderungen und die Verwendung von Ersatzteilen und Zubehör, die nicht vom Hersteller des Gerätes vertrieben oder empfohlen werden, können Brände, elektrische Stromschläge und Körperverletzungen verursachen.

Sicheres Abschalten in den Stopp-Kategorien 0 und 1 in Kategorie 4 nach EN 954-1 4.1 Der Hardwareaufbau in der Übersicht

Die Anordnung zum Abschalten in den Stopp-Kategorien 0 und 1 besteht aus einer PROFIBUS-Konfiguration. Eine sicherheitsgerichtete S7-CPU wird dabei als DP-Master, eine ET 200S als DP-Slave eingesetzt.

Übersicht Steuerkreis


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Hinweis Für dieses Beispiel haben wir einen Motor mit Motorhaltebremse verwendet. Die von uns verwendeten Parameter für den MICROMASTER berücksichtigen diese Motorhaltebremse. Falls Sie die Motorhaltebremse nicht verwenden wollen, können Sie auf das Schütz K3 verzichten.

Hinweis Zwei 2DI-Elektronikmodule können auch durch ein 4DI-Elektronikmodul ersetzt werden. Die „High-Feature”-Elektronikmodule können auch durch Standardmodule ersetzt werden.


Übersicht Lastkreis


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Hinweis Für dieses Beispiel haben wir einen Motor mit Motorhaltebremse verwendet. Die von uns verwendeten Parameter für den MICROMASTER berücksichtigen diese Motorhaltebremse. Falls Sie die Motorhaltebremse nicht verwenden wollen, können Sie auf das Schütz K3 verzichten.

4.2 Parametrierung des MICROMASTER 410

Die Parametrierung des MICROMASTER 410 ist in der zugehörigen Betriebsanleitung beschrieben. Zum besseren Verständnis werden in diesem Papier allerdings einige Punkte noch einmal herausgestellt:

• Eingabe der Parameter

• Verwendete Parameter

Sicheres Abschalten in den Stopp-Kategorien 0 und 1 in Kategorie 4 nach EN 954-1 Eingabe der Parameter

Mit dem Operator Panel (OP) kann auf die Umrichterparameter zugegriffen werden. Nachfolgend wird gezeigt wie der Parameter „Funktion Digitaleingang 1“ (P0701) eingestellt wird. Alle anderen Parameter lassen sich auf die gleiche Weise einstellen. An dieser Stelle geht es um die Vorgehensweise bei der Parametrierung, eine Erklärung des Parameters erfolgt unter „Verwendete Parameter“. Voraussetzung: Der MICROMASTER ist mit Spannung versorgt.


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Nr. Drücken Sie... Hinweis Ergebnis auf der Anzeige

1

...um auf die Parameter zugreifen zu können.

2

...bis P0701 angezeigt wird.

3

...um zur Parameterwertebene zu gelangen.

4 ...um den erforderlichen Wert zu erhalten

(hier: 1)

5

...um den Wert zu bestätigen und zu speichern.

Hinweis Alternativ kann der MICROMASTER mit der SIEMENS-Software „STARTER“ parametriert werden, die kostenfrei mittels Download (Link Seite 25) aus dem Internet bezogen werden kann.

Sicheres Abschalten in den Stopp-Kategorien 0 und 1 in Kategorie 4 nach EN 954-1 Verwendete Parameter

Nachfolgend werden einige charakteristische Parameter gezeigt, die für dieses Beispiel (mit dem verwendeten Motor) verwendet wurden.


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Param-Nr. Name Parameter

Einzustellender Wert

Hinweis/Erklärung

P0700 Auswahl Befehlsquelle

2 (Klemmleiste) Es gibt verschiedene Möglichkeiten den Motor mit Hilfe des MICROMASTER zu starten bzw. zu stoppen, z.B. über die Tastatur am OP. In diesem Beispiel kommen die Befehle zum Starten/Stoppen des Motors von dem Standard- Ausgabemodul der ET 200S und werden auf die Klemmleiste des MICROMASTERS gelegt.

P0701 Funktion Digitaleingang 1

1 (EIN/AUS1) Die Befehle zum Starten/Stoppen werden am MICROMASTER vom Digitaleingang 1 erfasst. Bei “1“: Motor startet (EIN) Bei “0“: Motor stoppt (AUS1)

P0731 Funktion Digitalausgang 1

52.C (Motorhaltebremse aktiv)

Motorhaltebremse aktiv (siehe auch P1215)

P0971 Werte vom RAM ins EEPROM laden

1 Start RAM -> EEPROM

Alle Werte werden vom RAM in das EEPROM übertragen.

P1120 Hochlaufzeit 6 Zeitwert in Sekunden, die der Motor zur Beschleunigung aus dem Stillstand bis zur höchsten Motorfrequenz benötigt.

P1121 Rücklaufzeit 6 Zeitwert in Sekunden, die der Motor für die Verzögerung der maximalen Motorfrequenz bis zum Stillstand benötigt.

P1215 Freigabe Motorhaltebremse (MHB)

1: MHB freigegeben

Durch den Wert 52.C in P0731 wird an den Punkten 1 und 2 ein Relais geschaltet, um die Bremse zu steuern. Das Relais befindet sich an den Klemmen 11 und 12 vom MICROMASTER.

Hinweis Die gesamten Parameter sind in der Datei „as_fe_i_008_v10_code_pstopcat.zip“ hinterlegt. Um diese Datei zu nutzen, benötigen Sie die SIEMENS-Software „STARTER“. In Kap. 6 „Beispielcode“ ist angegeben, wo Sie diese Software erhalten.


! Achtung

Beachten Sie bitte, dass die in der Datei „as_fe_i_008_v10_code_pstopcat.zip“ hinterlegten Parameter sich auf den von uns zum Testen verwendeten Motor mit Haltebremse beziehen. Verwenden Sie einen anderen Motor müssen Sie die Parameter für den MICROMASTER anpassen.

Zur Sicherheit läuft der Motor mit den vorbereiteten Parametern nicht bis zur maximalen Drehzahl hoch.

4.3 Verdrahtung der Hardwarekomponenten

Voraussetzung: Die Stromversorgungen werden mit 230V AC versorgt. Kontrollieren Sie vorab die an den nachfolgend genannten Hardwarekomponenten eingestellten Adressen:


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Hardware-komponente

Einzustellende Adresse

Hinweis

IM 151 High Feature

6 (PROFIBUS-Adresse)

Können Sie abändern

F-DI Schalterstellung: 1111111110

F-DO Schalterstellung: 1111111101

Die PROFIsafe-Adressen werden automatisch bei der Projektierung der fehlersicheren Module in STEP 7 vergeben. Zulässig sind die PROFIsafe-Adressen 1 bis 1022. Achten Sie bitte darauf, dass die Einstellung am Adressschalter (DIL Schalter) auf der Modulseite mit der PROFIsafe-Adresse in der Hardwarekonfiguration von STEP 7 übereinstimmt.

Hinweis Die DP-Schnittstelle der CPU 315F muss mit der DP-Schnittstelle der IM 151 HF verbunden werden.

Hinweis Im Nachfolgenden wird die Verdrahtung der Hardware gezeigt. Dazu wird nachfolgende Tabelle vorangestellt, in der mehrfach vorkommende Hardwarekomponenten nummeriert werden, damit Sie diese in dem sich dann anschließenden Verdrahtungsplan eindeutig zuordnen können.



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Hinweis Für dieses Beispiel haben wir einen Motor mit Motorhaltebremse verwendet (siehe nächste Seite). Die von uns verwendeten Parameter für den MICROMASTER berücksichtigen diese Motorhaltebremse. Falls Sie die Motorhaltebremse nicht verwenden wollen, können Sie auf das Schütz K3 verzichten.

res Abschalten in den Stopp-Kategorien 0 und 1 in Kategorie 4 nach EN 954-1

4 8

2 6

3 7

1 5

2 6

3 7

L M M

1 5

2 6

3 7

1 5

2 6

3 7

1 4 5 7 0

1 5

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Siche


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1 4

1 3

Schutztür- kontakt

(simuliert)

A 8 A 4

2 DO HF

5

41

PS 307 / CPU 315F

14

13

A2-

A1+

Schütz K3

Frequenzumrichter MICROMASTER

1211

8 9 1632

A 8 A 4

2 DI HF A 8 A 4

2 DI HF

Schütz K222

21

A2-

A1+

Schütz K122

21

A2-

A1+

Not-Halt Taster

Stopp Start Quittierung

F-DO

A 16A 12

1 61 2

1 51 1

1 4 1 0

1 39

A 8 A 4

84

73

62

51

F-DI

A 16A 12

1 61 2

1 51 1

1 0

9

A 3 A 7 A 11

A 15 A 3 A 7 A

11 A 15

A 8A 4

84

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51

L

IM 151 HF

A 8

3 A 4

2 DI HFPM-E

AUX1

A 8

2A 4

AUX1

A 8 A 4

73

62

84

PM-E

PE

N

L1


!

Warnung

Der MICROMASTER muss geerdet werden.

Hinweis Für den Download des S7-Projektes zur CPU 315F-2DP benötigen Sie eine Verbindung zwischen der MPI-Schnittstelle Ihres PG/PC und der MPI-Schnittstelle der CPU 315F-2DP (MPI-Kabel).

Der Lastkreis besitzt folgendes Aussehen:


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Schütz K3 ist für die Spannungsversorgung des Gleichrichters für die Motorbremse zuständig.

Hinweis Beachten Sie bitte das in diesem Beispiel Schütz K3 im Gegensatz zu K1 und K2 einen Schließerkontakt besitz. Falls Sie die Motorhaltebremse nicht einsetzen, können Sie auf Schütz K3 verzichten.

Sicheres Abschalten in den Stopp-Kategorien 0 und 1 in Kategorie 4 nach EN 954-1 4.4 Funktionstest

Die verwendeten Ein- und Ausgänge können bezüglich der Funktionalität geprüft werden, wenn

• die Hardwarekomponenten verdrahtet sind

• das S7-Projekt in die F-CPU geladen wurde

• der MICROMASTER mit den entsprechenden Parametern versorgt wurde

Verwendete Ein- und Ausgänge


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Nr. HW-Komponente Adr. Symbol Signal (Defaultwert)

Hinweis

1 Taster (NO) E 0.0 START “0” Start-Anforderung 2 Taster (NC) E 0.1 STOP “1” Betriebsstopp 3 Taster (NO) E 1.0 ACK “0“ Quittierung 4 Taster (NC) E 3.1 FDOOR “1” Simulierter Schutztürkontakt 5 Schütz-Hilfskontakt (NC) E 1.1 K1_HELP “1“ Schütz K1 6 Schütz-Hilfskontakt (NC) E 2.0 K2_HELP “1“ Schütz K2 7 Not-Halt Taster (NC) E 3.0 ESTP “1“ Not-Halt 8 Micromaster A 0.0 MM “0“ Ansteuerung MICROMASTER9 Magnetspule Schütz A 9.0 K1_K2 “0“ Von A 9.0 auf K1 und K2

Testen der Ein- und Ausgänge Voraussetzung: Die Ein- und Ausgänge haben die unter „Verwendete Ein- und Ausgänge“ angegebenen Defaultwerte.

Reaktion Nr. Aktion

A 9.0 MICROMASTER Motor 1 Drücken Sie den Taster E 1.0

und lassen ihn los “1“ Wird über K1 und K2 mit

Spannung versorgt Steht

2 Drücken Sie den Taster E 0.0 und lassen ihn los

“1“ AN Fährt hoch

3 Warten Sie bis der Motor hochgelaufen ist

“1“ AN Läuft

4 Drücken Sie den Not-Halt Taster E 3.0

“0“ (verzögert)

Nach Stillstand des Motors fallen K1 und K2 ab und der MICROMASTER wird vom Netz getrennt (Stopp-Kategorie 1).

Fährt runter bis in den Stillstand

5 Entriegeln Sie den Not-Halt Taster und wiederholen Sie Nr. 1 bis 3

“1“ Wird über K1 und K2 mit Spannung versorgt

Fährt hoch

6 Drücken Sie den Taster E 3.1 und lassen ihn los

“0“ Durch Abfallen von K1 und K2 werden MICROMASTER und Motor sofort vom Netz getrennt (Stopp-Kategorie 0).

Hinweis Nach einem Not-Halt, einem Signal von der simulierten Schutztür und beim ersten Start ist vor einem erneuten Start eine Quittierung notwendig.

Sicheres Abschalten in den Stopp-Kategorien 0 und 1 in Kategorie 4 nach EN 954-1 4.5 Wichtige Einstellungen an den Hardwarekomponenten

Nachfolgend werden zur Übersicht einige wichtige Einstellungen aus der Hardwarekonfiguration von STEP 7 gezeigt. Diese Einstellungen finden sich in dem mitgelieferten STEP 7 Projekt wieder. Änderungen an diesen Einstellungen (z.B. aufgrund von individuellen Vorgaben) sind grundsätzlich möglich, beachten Sie dazu aber bitte nachfolgenden Hinweis:

! Achtung

Die nachfolgend gezeigten Einstellungen tragen mit dazu bei die Sicherheitskategorie 4 in der Stopp-Kategorie 0 zu erfüllen. Änderungen an den Einstellungen können zu einem Verlust der Sicherheitsfunktion führen.

Sollten Sie Änderungen durchführen (z.B. ein weiteres Modul hinzufügen), muss auch der Beispielcode entsprechend angepasst werden.

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Die PROFIBUS-Adresse wird an dem IM 151 HF mittels DIL-Schalter eingestellt.

Sicheres Abschalten in den Stopp-Kategorien 0 und 1 in Kategorie 4 nach EN 954-1 Einstellungen der CPU 315F-2DP

Zu erreichen durch Doppelklick auf „CPU 315F-2 DP“ (siehe „Übersichtsbild“).


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Defaultwert: 100 ms. Zu Beachten ist, dass die F-Baugruppen-Überwachungszeit größer als die Aufrufzeit des OB 35 sein muss.

Zu finden im Register „Schutz“. Es muss ein Passwort vergeben werden, um den Parameter „CPU Contains Safety Program“ setzen zu können. Nur in diesem Fall werden bei der Übersetzung der Hardwarekonfiguration von STEP 7 alle erforderlichen F-Bausteine zum sicheren Betrieb der F-Baugruppen generiert. Hier verwendetes Passwort: siemens

Eingestellter Betrieb: „Testbetrieb“ Im Prozessbetrieb werden die Testfunktionen wie Programmstatus oder Variable beobachten/steuern so eingeschränkt, dass die eingestellte zulässige Zykluszeiterhöhung nicht überschritten wird. Das Testen mit Haltepunkten und schrittweise Programmausführung können nicht ausgeführt werden. Im Testbetrieb sind alle Testfunktionen über PG/PC ohne Einschränkung nutzbar, die auch größere Verlängerungen der Zykluszeit bewirken können. Wichtig: Wenn sich die CPU im Testbetrieb befindet, müssen Sie dafür sorgen, dass die CPU bzw. der Prozess große Zykluszeitverlängerungen "vertragen" kann.

Sicheres Abschalten in den Stopp-Kategorien 0 und 1 in Kategorie 4 nach EN 954-1 Einstellungen der sicherheitsgerichteten F-DI

Zu erreichen durch Doppelklick auf „4/8 F-DI DC24V“ (siehe „Übersichtsbild“).


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Der 2-kanalige Not-Halt Taster erhält die Spannungsversorgung über die Baugruppe. Kat. 4 wird erreicht, in dem eine Querschlusserkennung möglich ist. Dazu muss der Kurzschlusstest aktiviert sein.

DIL switch settings Dieser Wert muss auf dem Modul (F-DI) eingestellt sein. F monitoring time Zu Beachten ist, dass die F-Überwachungszeit größer als die Aufrufzeit des OB 35 sein muss.

Ebenfalls im Register „Parameter“. An Kanal 0 wird 2-kanalig der Not-Halt-Taster angeschlossen. An Kanal 1 wird der simulierte Schutztürkontakt (NC) eingelesen. Alle anderen Kanäle sind zu deaktivieren.

! Achtung

Die Überwachung einer Schutztür in der Sicherheitskategorie 4 geschieht mit zwei Sensoren (siehe Safety Funktionsbeispiele Nr. 2, 3 und 4). Der einzelne hier angeschlossene Taster simuliert hier lediglich ein Signal, das wir der Anschaulichkeit halber einer Schutztür zuordnen.

Sicheres Abschalten in den Stopp-Kategorien 0 und 1 in Kategorie 4 nach EN 954-1 Einstellungen der sicherheitsgerichteten F-DO

Zu erreichen durch Doppelklick auf „4 F-DO DC24V/2A“ (siehe „Übersichtsbild“).


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DIL switch settings Dieser Wert muss auf dem Modul (F-DO) eingestellt sein. F monitoring time Zu Beachten ist, dass die F-Überwachungszeit größer als die Aufrufzeit des OB 35 sein muss.

Verwendeter Kanal 0 für das Schalten der Netzschütze K1 und K2 aktivieren, nicht verwendete Kanäle deaktivieren. Die Rücklesezeit legt die Dauer des Ausschaltvorgangs für den entsprechenden Kanal fest. Sie sollten die Rücklesezeit hinreichend groß einstellen, wenn der betroffene Kanal große kapazitive Lasten schaltet. Wir empfehlen die Rücklesezeit durch Probieren so klein wie möglich, jedoch so groß einzustellen, das der Ausgangskanal nicht passiviert wird.

5 Leistungseckdaten

Lade- und Arbeitsspeicher (ohne Programmcode) Gesamt S7-Standardbausteine F-Bausteine

(sicherheitsgerichtet)

Ladespeicher ca. 37,5 k ca. 0,2 k ca. 37,3k

Arbeitsspeicher ca. 28,2 k ca. 0,09 k ca. 28,1 k

Lade- und Arbeitsspeicher (mit Programmcode) Gesamt S7-Standardbausteine F-Bausteine

(sicherheitsgerichtet)

Ladespeicher ca. 47,1 k ca. 1,0 k ca. 46,1 k

Arbeitsspeicher ca. 31,5 ca. 0,4 k ca. 31,1 k

Zykluszeit Gesamtzykluszeit (typisch) ca. 4 ms Standard- und Sicherheitsprogramm Max. Laufzeit des Sicherheitsprogramms

7 ms Die Berechnung erfolgt mit der Cotia-Tabelle. In Kap. 2 ist angegeben wo Sie diese finden.

Sicheres Abschalten in den Stopp-Kategorien 0 und 1 in Kategorie 4 nach EN 954-1 6 Beispielcode

Vorbemerkung Beiliegend bieten wir Ihnen das STEP 7 Projekt als Beispielcode, mit dem Sie die hier beschriebene Funktionalität nachstellen können. Der Beispielcode ist immer den in den Funktionsbeispielen verwendeten Komponenten zugeordnet und realisiert die geforderte Funktionalität. Darüber hinaus gehende Problemstellungen sind von Anwenderseite zu realisieren, wobei der Beispielcode als Grundlage dienen kann.

Passwort Die für den sicherheitsrelevanten Teil verwendeten Passwörter sind in allen Fällen siemens.

Verwendung des STEP 7 Projektes Mit Hilfe eines MICROMASTER kann über einen Taster (NO) ein Motor gestartet werden. Dieser kann auf folgende Arten gestoppt werden:


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1. Betriebsmäßig über einen Taster (NC). 2. Sicherheitsgerichtet über einen Taster (NC), der einen Schutztürkontakt

simuliert (Stopp-Kategorie 0). 3. Sicherheitsgerichtet über einen Not-Halt Taster in Stopp-Kategorie 1.

Download Zum Aufrufen der zugehörigen Projektdatei, öffnen Sie die als getrennter Download (auf der HTML-Seite) angebotene Datei "as_fe_i_008_v10_code_cstopcat.zip" und extrahieren diese in ein beliebiges Verzeichnis. Für den Download des Projektes in die F-CPU gehen Sie bitte wie folgt vor:

• Laden Sie zuerst die Hardwarekonfiguration in die S7-CPU

• Wechseln Sie zum SIMATIC Manager

• Aktivieren Sie den Ordner „Bausteine“

• Menü „Extras“ -> Sicherheitsprogramm bearbeiten

• Klicken Sie den Button „Laden“ Der Beispielcode mit den angegebenen Konfigurationen ermöglicht folgendes:

• Ein Motor wird über einen Taster (NC), der einen Schutztürkontakt simuliert, nach Stopp-Kategorie 0 abgeschaltet.

• Ein Motor wird über einen Not-Halt-Taster (NC/NC) nach Stopp-Kategorie 1 abgeschaltet.


Hinweis Falls Sie die von uns verwendeten Parametereinstellungen für den MICROMASTER nutzen wollen ("as_fe_i_008_v10_code_pstopcat.zip"), benötigen Sie die SIEMENS-Software „STARTER“, die Sie kostenlos mittels Download aus dem Internet erhalten. Den Link dazu finden Sie nachfolgend.

Link: www.siemens.de/automation/service&support Klicken Sie anschließend den Link “Download” und geben als Suchbegriff „Starter“ ein. Ältere Projekte (*.mcp) können Sie in ein aktuelles Projekt konvertieren und dort weiterbearbeiten. Wählen Sie im aufgeblendeten Fenster das Starter Projekt und bestätigen Sie mit OK. Das Projekt wird konvertiert und eventuell auftretende Fehler werden in der Detailanzeige aufgelistet.

Programmablauf Das Standard-Anwenderprogramm besteht aus zwei Netzwerken des OB 1: Netzwerk 1


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Das Merkerbit „FEEDBACK“ wertet die Rücklesesignale der Schütze K1 und K2 aus. „FEEDBACK“ wird im Sicherheitsprogramm als Eingangsparameter des FB „F_FDBACK“ verwendet. Der FB „F_FDBACK“ ist ein zertifizierter Baustein aus der Bibliothek von Distributed Safety zum Überwachen der Rücklesesignale. Die Information des Merkers FEEDBACK wird im Sicherheitsprogramm als Merker FEEDBACK1 gelesen. Diese Zuweisung geschieht im Weckalarm OB 35 und hat nachfolgenden Grund: Wenn Sie im Sicherheitsprogramm Daten aus dem Standard-Anwenderprogramm (Merker oder PAE von Standard-Peripherie) lesen möchten (hier: FEEDBACK), die während der Laufzeit einer F-Ablaufgruppe durch das Standard-Anwenderprogramm oder ein Bedien- und Beobachtungssystem verändert werden können, müssen Sie dafür eigene Merker (hier: FEEDBACK1) verwenden. Diese Merker müssen Sie unmittelbar vor dem Aufruf der F-Ablaufgruppe mit den Daten aus dem Standard-Anwenderprogramm beschreiben. Im Sicherheitsprogramm dürfen Sie dann nur auf diese Merker zugreifen. In diesem Beispiel ist dies schon realisiert. Generell gilt jedoch:

Hinweis Wenn Sie obige Sätze nicht beachten, kann die F-CPU in STOP gehen.

http://www.siemens.de/automation/service&support


Netzwerk 2


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In Netzwerk 2 wird das Signal zum betriebsmäßigen Starten (START) und Stoppen (STOP) gegeben. Dabei wird der Ausgang des Standard-Ausgabemoduls MM gesetzt/rückgesetzt. Dieser Ausgang ist mit dem MICROMASTER verbunden. Mit MM=“1“ erhält der MICROMASTER die Aufforderung den Motor hochzufahren; mit MM=“0“ fährt der MICROMASTER den Motor in den Stillstand. Solange „1“-Siganl am R-Eingang des Flip-Flops anliegt, bleibt MM=“0“, auch wenn der Starttaster gedrückt wird, da die Funktion Rücksetzen bei diesem Flip-Flop-Typ Vorrang besitzt. Das sicherheitsgerichtete Programm besitzt folgenden Programmablauf:


FB „Safety_PRG“ (FB 1, DB 1) Netzwerk 1

Bei einer Quittierung (negative Flanke von ACK) werden #Q_ESTP und #Q_FDOOR beide „1“ (Voraussetzung: Not-Halt Taster entriegelt und simulierter Schutztürkontakt FDOOR=“1“). Damit ziehen in Netzwerk 2 die Schütze K1 und K2 an und versorgen den MICROMASTER mit Spannung.


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Wird nun bei laufenden Betrieb die Schutztür geöffnet (simuliert durch FDOOR) wird FDOOR=“0“ und dadurch Q_FDOOR=“0“, was im Netzwerk 2 zum sofortigen Abfallen der Schütze K1 und K2 führt. Der Antrieb wird also sofort vom Netz getrennt (Stopp-Kategorie 0). Wird bei laufenden Betrieb der Not-Halt betätigt (ESTP=“0“) wird #Q_ESTP nach Ablauf der an PT parametrierten Zeit zurückgesetzt. Diese Zeit muss so eingestellt sein, dass nach Ablauf dieser Zeit der Motor steht. Erst dann wird in Netzwerk 2 der Antrieb vom Netz getrennt (Stopp-Kategorie 1).

Netzwerk 2 Der FB “Safety_PRG” (FB1, DB1) ruft den FB “F_FDBACK” (FB216, DB216) auf. Der FB 216 ist ein zertifizierter Baustein aus der Bibliothek von Distributed Safety, der ab der Version 5.3 zur Verfügung steht.


Hinweis Vor dem Einfügen des F-Applikationsbausteins F_FDBACK müssen Sie den F-Applikationsbaustein F_TOF aus dem Bausteincontainer F-Application Blocks\Blocks der F-Bibliothek Distributed Safety (V1) in den Bausteincontainer Ihres S7-Programms kopieren, wenn dieser dort noch nicht vorhanden ist (in diesem Beispielprojekt schon geschehen)

! Warnung

Beim Einsatz des F-Applikationsbausteins F_FDBACK muss der F-Applikationsbaustein F_TOF die Nummer FB 186 haben und darf nicht umnummeriert werden!

Das Quittierungssignal ACK ist für die Quittierung nach Überschreiten der Rückführzeit FDB_TIME (am FB 216) zuständig. Der Ausgang Q wird auf 1 gesetzt, sobald der Eingang ON = 1 ist. Dabei muss der Rückleseeingang FEEDBACK = 1 sein und es darf kein Rücklesefehler gespeichert sein. In diesem Beispiel führt dies zum Anziehen der Schütze K1 und K2, wodurch der MICROMASTER mit Spannung versorgt wird.


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Ein Rücklesefehler ERROR = 1 wird erkannt, wenn der Signalzustand des Rückleseeingangs FEEDBACK (zum Ausgang Q) nicht innerhalb der maximal tolerierbaren Rücklesezeit FDB_TIME dem Signalzustand des Eingangs ON folgt. Damit bei einer Passivierung der vom Ausgang Q angesteuerten F-Peripherie kein Rücklesefehler erkannt wird und keine Quittierung erforderlich ist, müssen Sie den Eingang QBAD_FIO mit der Variable QBAD des zugehörigen F-Peripherie-DB versorgen. Mit F_GLOBDB.VKE1 am Eingang ACK_NEC wird ein „1“-Signal angelegt. Damit ist im Fehlerfall (ERROR=“1“) eine Quittierung am Eingang ACK notwendig.

Hinweis Der F-Global-DB (F_GLOBDB) bietet die Variablen „VKE0“ bzw. „VKE1“ an. Diese können Sie im Sicherheitsprogramm zur Versorgung von Parametern bei Bausteinaufrufen verwenden, wenn Sie die booleschen Konstanten „0“ und „1“ benötigen.

Netzwerk 3 FC „REINTEGRATION“ (FC 2) Netzwerk 3 des FB 1 ruft die FC 2 auf, wo im Falle einer Passivierung der F-DI bzw. F-DO die Reintegration realisiert wird. Für die F-DO ist ein Merkerbit REINT vorbereitet, dass mit einer positiven Flanke die Baugruppe wiedereingliedert.

! Warnung

In diesem Beispiel geschieht die Reintegration passivierter Baugruppen automatisch. Nutzen Sie die automatische Reintegration für Ihre Anwendungen nur dann, wenn sich daraus keine Gefährdungen ergeben können.


Eine Passivierung wird durch leuchten der LED „SF“ auf der Baugruppe angezeigt. Die Reintegration einer F-Baugruppe kann ca. eine Minute dauern.

Bedienungsanleitung Vorraussetzung:

• Hardwarekonfiguration und Sicherheitsprogramm befinden sich in der S7-CPU

• Not-Halt entriegelt

• Keine Passivierung der F-DI/F-DO Nachfolgende Tabellen demonstrieren die Funktionsweise:


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Nr. Aktion Ergebnis / Hinweis

1 Drücken Sie den Quittierungstaster (NO) und lassen ihn los.

Vor dem ersten Start notwendig. Die Schütze K1 und K2 ziehen an und versorgen den MICROMASTER mit Spannung.

2 Drücken Sie den Start-Taster (NO) und lassen ihn los.

Der Ausgang MM des digitalen Ausgabemoduls wird gesetzt. Dadurch bekommt der MICROMASTER das Signal zum starten des Motors. Der MICROMASTER fährt den Motor gemäß seiner Parametrierung hoch.

3 Drücken Sie den Taster (NC) der den Schutztürkontakt simuliert und lassen ihn wieder los.

Die Schütze K1 und K2 fallen ab. Der MICROMASTER und der Motor werden vom Netz getrennt (Stopp-Kategorie 0).

4 Wiederholen Sie Nr. 1 und 2 5 Drücken Sie den Not-Halt Taster Der Ausgang MM des digitalen

Ausgabemoduls wird zurückgesetzt. Dadurch bekommt der MICROMASTER das Signal zum Stoppen des Motors. Der MICROMASTER fährt den Motor gemäß seiner Parametrierung in den Stillstand. Die Schütze K1 und K2 fallen ab und trennen den Antrieb vom Netz.

Hinweis Nach einem Not-Halt, einem Signal von der simulierten Schutztür und beim ersten Start ist vor einem erneuten Start eine Quittierung notwendig.

Alternative Die Bibliothek von Distributed Safety bietet einen Stopp-Kategorie- Funktionsbaustein FB „F_ESTOP1“ (FB 215) an. Mit diesem können Sie einen Not-Halt in den Stopp-Kategorien 0 und 1 realisieren.

Sicheres Abschalten in den Stopp-Kategorien 0 und 1 in Kategorie 4 nach EN 954-1 Bewertung/Rückmeldung


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A&D AS CS3 KM

D-90327 Nürnberg-Moorenbrunn Fax.: 0911 895 – 15 2407 Mail: [email protected]

Absender Name: Dienststelle Ort: Telefon: Internetadresse:

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