TIA Brauche ich ein FDI?

[Rian]

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Moin Leute,
folgende Ausgangssituation:
Für einen Auftrag in der Firma soll eine Anlage mit Zweihandsteuerung und Not-Aus Funktion realisiert werden.
Als SPS haben wir eine CPU 1212FC DC/DC/RLY mit SM 1223 DI16/DQ16 x DC24V und einem Analogmodul.
Der Not-Aus schaltet alle abzuschaltenden Geräte durch Öffner ab.

Meine Fragen dazu:
1. Dürfte ich den Not-Aus auch auf die CPU schalten und diese dann die abzuschaltenden Geräte abschalten lassen?
2. Darf die CPU eine Zweihandsteuerung realisieren? Habe bisher immer eine Verwendung fehlersicherer DI Module gesehen, können aber kein weiteres Modul in unserer Schaltung verbauen.
3. Was genau machen die fehlersicheren DI Module was nicht über die SAFETY CPU mit Standard DI realisierbar wäre?

Viel Dank für eure Antworten im Voraus,
Florian - Mechatroniker im 4. Ausbildungsjahr

 

[MFreiberger]

Moin Rian,

1. Dürfte ich den Not-Aus auch auf die CPU schalten und diese dann die abzuschaltenden Geräte abschalten lassen?

Ja, vorausgesetzt, dass der Not-Aus über sichere Eingänge eingelesen wird, die Verarbeitung im F-Programmteil stattfindet und die Geräteabschaltung sicher erfolgt (F-DO und zwei Schütze in Reihe o.ä.).

2. Darf die CPU eine Zweihandsteuerung realisieren? Habe bisher immer eine Verwendung fehlersicherer DI Module gesehen, können aber kein weiteres Modul in unserer Schaltung verbauen.

Ja, Voraussetzung s.o.
Wenn keine F-DIs verfügbar sind, dann nicht. Allerdings besteht die Frage, ob die Zweihandsteuerung zu einer Sicherheitsfunktion gehört und einen entsprechenden PerformanceLevle (s.u.) erreichen muss.

3. Was genau machen die fehlersicheren DI Module was nicht über die SAFETY CPU mit Standard DI realisierbar wäre?

Kurz gesagt: Signale "sicher" einlesen.
Was ist "sicher"? Also, es werden, je nach Konfiguration, Querschlüsse, Diskrepanzfehler, usw. erkannt.
Darüber hinaus ist die F-DI-Baugruppe in ihrer Funktion von einer entpsrechenden Prüfstelle validiert worden.
In einer Sicherheitsfunktion (Eingang, Verarbeitung, Ausgang), muss JEDES Bauteil den Sicherheitsanforderungen (PerformanceLevel) entsprechen. Das Bauteil mit der geringsten "Sicherheit" (mal von Überprüfungen und sicheren Verschaltungen abgesehen) bestimmt den erreichbaren PerformanceLevel.
Um die Sicherheit eines Bauteils bestimmen zu können, braucht man die Sicherheitskennwerte vom Hersteller. Standard-DIs haben keine Sicherheitskennwerte und erfüllen damit keinen PerformanceLevel.
Den zu erreichenden PerformanceLevel (a-e) erhält man aus der Risikobeurteilung, aber das ist ein anderes (großes) Thema.

VG

MFreiberger

 

[schwimmer]

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Hallo Florian,
Not-Aus Funktionen und Zweihandsteuerung können natürlich über eine F-CPU realisiert werden, allerdings nicht mit Standartbaugruppen. Du brauchst dann eben auch F-DI bzw. F-DQ bzw. FRQ Baugruppen.Was du genau brauchst, hängt natürlich auch von deiner Hardware um die SPS herum ab.
Wenn du Sicherheitsfunktioen in der SPS realisieren willst, dann brauchst du auch fehlersichere Baugruppen. Genau wie du bei einer "Hardware"-Not-Aus-Kette eben auch ein entsprechendes Sicherheits-Not-Halt-Schaltgerät (PILZ, SIEMENS, etc.) brauchst.
Allerdings ist es sehr schwierig dir da etwas genaues zu sagen ohne die Anwendung zu kennen. Sollst du das planen?

MFreiberger war schneller.....

 

[Rian]

Vielen Dank für die schnellen und ausführlichen Antworten.
Ja, Ich soll die Anlage zum großen Teil selber Planen in Kooperation mit meinem Meister.
Dieser kennt sich allerdings nur zum Teil mit dem Bereich SPS aus.
Haben damit gerechnet dass die CPU eigenen Eingänge und Ausgänge ausreichen würden.

Die Anlage ist ein Prüfstand auf welchem ein zu prüfendes Messgerät pneumatisch eingespannt und mit hohem Wasserdruck durchströmt wird.

Wir würden die Anlage mit einem PL von d oder e bewerten. (Abhängig von Interpretation der Frage nach der Gefährdungsvermeidung)
Allerdings bin ich jetzt irritiert, habe eben nachgeschaut und die CPU hat ein PL von e (also ausreichend), wäre es dann nicht zulässig die Zweihandsteuerung über die DI der CPU laufen zu lassen?

MfG,
Florian

Edit: Des weiteren würde es mich interessieren ob es sinnvolle alternativen gibt die Anlage mit FDIs zu erweitern wenn nötig.
Da wir bereits zwei Erweiterungsbausteine eingesetzt haben können wir kein weiteres verwenden und es würden uns zu viele Ein- und Ausgänge fehlen wenn wir eines davon ersetzen.

 

[UDP]

2 Fragen vorneweg:

Kann man die Sicherheit auch anders gewährleisten? Sprich Zugang durch Zaun und Zugangstür verhindern und öffnen der Tür trennt die Lastspannung. Hier natürlich auch drahtbruchsicher, 2 kanalig, sichere Sensoren die den Zustand der Tür abfragen und über (mindestens) PLd zertifizierte Relais. Nicht unbedingt die schönste Variante aber dafür auch mit der wenigsten Expertise umzusetzen.

Ich verstehe grade nicht, warum ihr nicht um FDIs erweitern könnt? Platzprobleme?

Falls nicht, seid ihr euch sicher, dass ihr das selber machen wollt? Zumindest beratende Funktion einer Firma mit Expertise zu Sicherheitstechnik wäre sehr zu empfehlen. Wer hat die Sicherheitsbetrachtung für euch gemacht?

 

[MFreiberger]

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Wir würden die Anlage mit einem PL von d oder e bewerten. (Abhängig von Interpretation der Frage nach der Gefährdungsvermeidung)

Zunächst ist die Risikoanalyse ein iterativer Prozess:
1. Durchlauf: Risikobewertung ohne irgendwelche Schutzmaßnahmen => Maßnahmen planen
2. Durchlauf: Risikobewertung mit geplanten Maßnahmen => weitere Maßnahmen erforderlich?

Die gesamte Anlage kann gar nicht mit PLd oder PLe bewertet werden. Man MUSS jedes Risiko für sich betrachten!
Z.B:
- Pneumatikdruck fällt ab
- Prüfling undicht
- ...

Und da gibt es auch ein PLd ODER PLe. Er muss ermittelt werden.

Allerdings bin ich jetzt irritiert, habe eben nachgeschaut und die CPU hat ein PL von e (also ausreichend),

Das ist dann NUR die CPU. D.h. der Teil, der das Programm verarbeitet.

wäre es dann nicht zulässig die Zweihandsteuerung über die DI der CPU laufen zu lassen?

Wie schon geschrieben: Nur, wenn es sich nicht um eine Sicherheitsfunktion handelt. Die Standard-DIs sind der Knackpunkt, mit denen sich kein PL realisieren lässt.

Edit: Des weiteren würde es mich interessieren ob es sinnvolle alternativen gibt die Anlage mit FDIs zu erweitern wenn nötig.

Sicher: Hardwareverschaltung oder externe Sicherheitssteuerung.

Da wir bereits zwei Erweiterungsbausteine eingesetzt haben können wir kein weiteres verwenden

???

und es würden uns zu viele Ein- und Ausgänge fehlen wenn wir eines davon ersetzen.

Wieso ersetzen? Es würde doch ums Anfügen gehen, oder?


VG

MFreiberger

 

[Rian]

Möglich dass ich dort einem Missverständnis unterliege, aber kann ich nicht nur maximal 2 Erweiterungsbausteine an eine S7 1200 anschließen?
Ich hoffe ich liege da falsch, damit hätte sich das Problem nämlich erledigt.

MfG,
Florian

 

[D_H]

Kenne die 1200er zu wenig, aber besteht hier nicht auch die Möglichkeit, Safety über Profisafe und damit abgesetzter ET200SP zu realisieren?

Dort könnte mann dann alle benötigten F-D I/O's aufbauen?

 

[MFreiberger]

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Moin Florian,

da hast Du allerdings (leider) Recht. Was noch möglich ist, ist ein Signalboard zu setzen (z.B. um 4 Standardeingänge hinzu zugewinnen).

Ggf. kann man noch über dezentrale Peripherie erweitern. Aber dann kommt man schon fast in den Bereich, das eine größere CPU kostengünstiger ist...

VG

Mario

 

[QuaxBruchpilot]

Muss es unbedingt eine 1200er sein?
Bei dem Aufwand, den ihr vermutlich betrieben müsst um auch die Sicherheit zu gewährleisten, wäre da nicht eine S7-F-1510SP mit ensprechenden EA Baugruppen sinnvoller? Dürfte vermutlich nicht mal teurer werden. Und die F-1510SP ist auf 35mm Hutschiene montierbar.

Dann benötigst du nur 1x F-DI (4kanalig), 1x F-DQ(2 Kanalig) zwei Zwangsgeführtes Leistungsschütz mit 2xNO und 1xNC und natürlich die normalen DI und DQ?

Habe das mal eben so im TiA Selection zusammen gezimmert....

https://www.findernet.com/de/deutsc...4-relaismodule-mit-zwangsgefuhrten-kontakten/

 

[MFreiberger]

Kenne die 1200er zu wenig, aber besteht hier nicht auch die Möglichkeit, Safety über Profisafe und damit abgesetzter ET200SP zu realisieren?

Prinzipiel geht dezentrale Peripherie, aber keine ET200SP.

 

[QuaxBruchpilot]

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Prinzipiel geht dezentrale Peripherie, aber keine ET200SP.

Natürlich kannst du via Profisafe deine F-DI/DQ mit deiner F-CPU koppeln! Und als abgesetzte Peripherie nutzen! Auch mit ET200SP ob das mit einer 1200er geht weiß ich jetzt ehrlich geagt gar nicht....

 

[MFreiberger]

Habe das mal eben so im TiA Selection zusammen gezimmert....

Natürlich kannst du via Profisafe deine F-DI/DQ mit deiner F-CPU koppeln! Und als abgesetzte Peripherie nutzen! Auch mit ET200SP ob das mit einer 1200er geht weiß ich jetzt ehrlich geagt gar nicht....

Na, dann "zimmer" doch mal an die gegebene CPU eine ET200SP dran...

Dass das grundsätzlich geht habe ich ja auch geschrieben:

Prinzipiel geht dezentrale Peripherie, aber keine ET200SP.

VG

 

[Rian]

Die 1200 wurde halt gewählt aufgrund der schnellen Eingänge. Zum Zeitpunkt der Bestellung war auch die Anzahl der Erweiterungsmodule kein Problem. Allerdings hat sich seit dem die Anlage in der Planung um weitere Analoge Eingänge erweitert, wodurch die SPS jetzt platztechnisch ausgelastet ist. Die Teile sind auch bereits vor Ort.

Nach Absprache mit dem Meister haben wir uns jetzt dafür entschieden ein Signal Board für die CPU zu bestellen als Erweiterung, dadurch wäre es möglich das Analogmodul durch ein F-DI Modul zu ersetzen. Werden das wahrscheinlich so umsetzen.
Haben es leider vergeudet uns rechtzeitig und ausreichend über die SAFETY Dinge zu informieren.
Vielen Dank nochmal für all die hilfreichen Antworten.

 

[roboticBeet]

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Ich braucht auch ggf. fehlersichere Ausgänge, sofern die Antriebe, Ventilinseln etc. nicht Profisafe können. Die Sicherheitstechnik der SPS besteht immer aus den drei Schritten:
- sichere Verarbeitung von Eingangssignalen -> F-DI Baugruppen nötig
- sichere Programmverarbeitung -> F-CPU nötig
- sichere Ansteuerung der Signale im Prozess -> F-DQ Baugruppen nötig, sofern die "Signalempfänger", bspw. Umrichter, Ventilinseln etc. nicht direkt mit dem fehlersicheren Bus Profisafe angesteuert werden können.

Was für Sicherheitsfunktionen genau benötigt werden und damit das Mengengerüst ergibt sich aus der Risikobeurteilung, s. o.

Ich könnte mir vorstellen, dass ein Sicherheitsrelais wie bspw. ein PNOZ für einfacher ist. Dann entfällt auch die Programmierung und ihr müsst das nur entsprechend verdrahten und prüfen. Wie an so vielen Stellen, dürfte hier aber auch die Lieferzeit ein massives Problem sein.

 

[Rian]

Ja, die Lieferzeit macht mir da grade einen Strich durch die Rechnung bei vielen Punkten, deswegen haben wir ja auch die anderen Teile schon so "voreilig" bestellt. Die Anlage soll nämlich die Basis für meinen betrieblichen Auftrag darstellen.
Momentan schaut es so als müsse ich da nochmal kreativ werden was Details betrifft und diese Punkte dann im Anschluss nachrüsten und das auch so Dokumentieren für die Prüfung.

 

[Rian]

Ich könnte mir vorstellen, dass ein Sicherheitsrelais wie bspw. ein PNOZ für einfacher ist. Dann entfällt auch die Programmierung und ihr müsst das nur entsprechend verdrahten und prüfen. Wie an so vielen Stellen, dürfte hier aber auch die Lieferzeit ein massives Problem sein.

Hast du da einen Tipp welches Gerät sich am besten eignet für eine einfache Zweihandsteuerung und Not-Aus?

 

[roboticBeet]

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Naja, die Details deiner Applikation kenne ich nicht und daher auch nicht genau was du brauchst, bspw. ob zeitliche Verzögerungen notwendig sind etc. Details sollte bei einer Maschine die Risikobeurteilung und das Sicherheitskonzept regeln. Erst dann kommen die konkreten Bauteile.

Aber schau zum Beispiel mal das PNOZ s1/s2/s3/s4/s4.1 bzw. s6/s6.1 oder auch das MyPNOZ, womit ich keine Erfahrung habe, an. Wegen der Beschaffungsmarktsituation: Nicht nur Pilz führt solche Sicherheitsschaltgeräte. Du kannst auch bei Schmersal, Sick, Siemens, Euchner, SSP, ... gucken. Vielleicht hast du irgendwo Glück.
Bevor du jetzt aber vorschnell was bestellst, solltest du dir erstmal in Ruhe Gedanken machen, was wirklich benötigt wird. Es macht jetzt keinen großen Unterschied, ob du heute oder nächste Woche bestellst. Was braucht sicherheitstechnisch deine Applikation und in welcher Güte (Stichwort: PLr d oder PLr e?). Eventuell solltest du dich auch mal an den Vertrieb der Firmen wenden und dich etwas unterstützen lassen bei der Auswahl.

 

[SPS-Pascal]

Sorry wenn wieder einer den Oberlehrer spielen muss aber Safety ist absolut nichts für Laien. Abgesehen davon werden deine F-DI wohl nicht vor Q1 2024 eintreffen...

Wenn das eine neue Maschine bzw. Anlage ist, muss diese den gesamten CE Prozess durchlaufen. Falls es ein Retrofit ist, sollte zumindest eine ordentliche Risikobeurteilung durchgeführt werden.

Gruß Pascal

 

[Holzmichl]

Kurze Anmerkung noch zur S7-1200F:
Die S7-1212FC ist aus meiner Sicht ein "Reinfall". Da Du zum Erreichen von PLd oder PLe je nach Ausführung F-DI + F-DO + Rückführung der Schütze etc auf Standard-DI brauchst, ist die 1212 mit nur 2 Erweiterungsmodulen zu 99% der Fälle zu klein, da für eine ordentliche Safety-Applikation die SPS bereits im Vollausbau benutzt werden muss und dadurch in meinen Augen grundsätzlich eine Art "Fehlplanung" ist. Oder nur als reine Sicherheitssteuerung in Verbindung mit einer Nicht-Safety-SPS funktioniert.
(Ich habe schon einige S7-1200F-CPUs erfolgreich geplant und in Betrieb genommen, allerdings immer S7-1214FC.. )

@Rian Für eine Lösung deines Problems würde ich mir eine Alternative für die Standard-Funktionen überlegen. z.B. eine zweite SPS S7-1200 etc und die F-CPU nur für Safety verwenden mit F-DI und F-DO und passender Verdrahtung für das Erreichen des geforderten PLr.
2te Alternative: Die Safety-Funktion der S7-1200 nicht nutzen und eine Eaton Easy-Safety verwenden. Sollte (unverbindlich) laut kurzer Suche sogar kurzfristig verfügbar sein. https://www.eaton.com/de/de-de/cata...rs/easysafety-programmable-safety-relays.html


Es gibt meiner Meinung nach nur eine Variante für eine F-CPU ohne F-DO - bei Verwendung eines FUs über ProfiSafe ohne weitere sonstige Gefährdung. Der Fall trifft aber fast nie zu...

Als Lerneffekt für ein 2tes Projekt - entweder S7-1214FC/S7-1215FC oder ET200SP-F-CPU verwenden.