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Steuern & Vernetzen

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Sicherheit in Funktion und Bedienung

Text: Harry Jacob, A&D
Mit der Entwicklung eines dezentralen Steuerungssystem gelang 2009 die konzeptionelle Grundlage für Automatisierungslösungen, die entscheidende Anforderungen von Industrie 4.0 erfüllen. Die Grundprinzipien, die beim Thema Safety gelten, empfehlen sich dabei auch als Basis zur verbesserten Security.

Vier Worte, mehr braucht Armin Glaser nicht, um die Programmierumgebung von Pilz zu charakterisieren: einfach und sicher, dezentral und modular. Wobei das Eine das Andere bedingt, das belegt der Leiter des Produktmanagements bei Pilz immer wieder neu. „Einfachheit und Sicherheit müssen immer zusammen hängen“, sagt er beispielsweise, und das ist bei Pilz ein Credo der Produktentwicklung. Denn die Erfahrung lehrt: Wenn etwas zu kompliziert ist, dann macht der Anwender Fehler. Und diese Fehler gehen auf Kosten der Sicherheit.

Das hat Pilz bereits beim Thema Safety erkannt. Und mit diesem Wissen geht man auch bei der Betriebssicherheit voran. So werden in den Editoren von PAS4000 mehrfach Sicherheitsüberprüfungen aller Eingabefunktionen durchgeführt. Auch wenn das System dem Anwender eine gemeinsame Sichtweise auf die Automatisierungs- und Sicherheitsfunktionen anbietet, ist trotzdem die Rückwirkungsfreiheit stets gewährleistet – anders als bei Lösungen, die nachträglich um Sicherheitsfunk­tionen ergänzt wurden. Daneben wurden die Editoren erstmals im Umfeld der industriellen Automatisierung als LVL (Limited Variability Language) eingestuft. Damit sind diese identisch sowohl für Automatisierungs- als auch für Sicherheitsaufgaben verwendbar, ohne dass der Programmierer den kompletten Entwicklungs- und Validierungsprozess auf das Niveau der IEC 61508 heben muss.

Auch die dezentrale Konzeption einer Steuerungslösung mit PSS 4000 stützt letztendlich die Einfachheit der Anwendung. Jede Steuerungs- oder I/O-Komponente im Netz stellt automatisch ihre Prozessdaten auch allen anderen Steuerungen im Projekt zur Verfügung. Sämtliche Variablen können so an jeder Stelle eingelesen und für Steuerungszwecke verwendet werden. Eine explizite Programmierung von Kommunika­tionsverbindungen mehrere Steuerungsteilnehmer ist deshalb nicht mehr erforderlich. Dieses Multi-Master-Prinzip ermöglicht es, eine dezentrale Intelligenz innerhalb einer Maschine oder sogar über die ganze Anlage ohne großen Aufwand verteilt zu nutzen. Als dieses Konzept 2009 vorgestellt wurde, sprach noch niemand von Industrie 4.0, doch nach und nach gewinnt diese Steuerungsphilosophie deutlich an Akzeptanz. Denn heute ist die Verteilbarkeit und Dezentralisierung der Funktionen eine der Hauptanforderungen, wenn es darum geht, die Flexibilität in Steuerungsarchitekturen für die Produktion zu steigern – bis hin zur Losgröße 1

„Symbolisches“ ­Programmieren

Mit der Dezentralität geht auch die Modularisierung der Programmerstellung einher. „Wir gehen davon aus, dass man immer kleinere funktionale Einheiten bilden kann, die sich abgeleitet von den mechatronischen Modulen identisch wiederverwenden lassen. Duplizieren von Funktionen ist einfacher als neu erfinden“, so Glaser. Pilz liefert bereits eine Reihe von Modulen in einer eigenen Bibliothek mit – alle sind zertifiziert und somit sofort einsetzbar. Durch die komplette symbolische Bezeichnung aller Prozess- und Systemvariablen kann eine Programmierung begonnen werden, ohne dass zu diesem Zeitpunkt bereits die Hardware final feststehen muss – sie muss am Ende lediglich die benötigte Funktion unterstützen. Das Zerlegen von Programmfunktionen nach einem Modulgedanken und das Ganze auch noch für die Wiederverwendbarkeit zu ertüchtigen entspricht für Anwender oftmals einer neuen Herangehensweise – stellt aber bei wiederholbaren Aufgabenstellungen eine deutliche Reduzierung des Engineering-Aufwandes und somit den zentralen Nutzen des Systems dar. Dieses Merkmal war beispielsweise für einen Hersteller von Seilbahnsteuerungen mit ausschlaggebend bei der Wahl des Automatisierungssystems. Seine Projekte kann er nach eigener Aussage dadurch deutlich kostengünstiger abwickeln und die funktionalen Elemente bestehend aus Mechanik, Elektrik und der Steuerungs-Software für Folgeprojekte wesentlich einfacher wiederverwenden.

Mit dem jüngsten Mitglied im Pilz Portfolio für komplette Automatisierungslösungen, der webbasierten Visualisierungs-Software PASvisu, konnten die Endkunden der Maschinenhersteller ebenfalls profitieren. Sie können sehr leicht konfigurieren, welche Daten angezeigt und wie diese dargestellt werden. Durch den Einsatz neuester Internet-Technik ließen sich beispielsweise Brems- und Beschleunigungsrampen schnell einbinden und ansprechend darstellen. Es können Zusatzinformationen aus andere Web-Dienste wie Wetterwerte oder Livebilder von Kameras eingeblendet werden, die von Bedeutung für den Betrieb der Anlage sind. Mit solchen Funktionen konnte sich der Hersteller von seinen Wettbewerbern differenzieren.

Das lässt sich auch auf Automatisierungslösungen im industriellen Umfeld umsetzen: „Nachgefragt wird immer mehr, dass die Maschine ein ansprechendes Gesicht bekommt, dass die Darstellung State of the Art ist und eben nicht nur numerische Werte anzeigt, sondern deren grafische Aufbereitungen in Form von Skalen und Übersichten, die es erleichtern, die Daten zu erfassen“, so Glaser. Gleiches gelte für die gesamte Steuerungslösung. Hier zeige sich, dass die eingesetzte Hardware universeller wird, die Funktionalität demgegenüber immer stärker in der Software ausgebildet wird. Projektplanungen lassen sich so für unterschiedliche Anforderungen wiederverwenden und die unterschiedlichen Anforderungen einfach durch Konfigura­tion in der Software anpassen. Aber auch später im Projekt kann die symbolische Programmierung ihre Vorteile ausspielen. Werden Änderungen notwendig, sind in der Programmierung lediglich die Zuweisungen an die Komponente anzupassen. Welche Hardware dahintersteckt, ist nicht wichtig, solange sie die geforderte Funktionalität erfüllt. Und ebenso ist es nicht von Belang, wenn Komponenten oder Anschlüsse ihren Platz verändern – weil beispielsweise ein Umbau stattfindet. Im Projektplan lassen sich die neuen Anschlüsse den Gegebenheiten per Verdrahten mit der Maus leicht anpassen, ohne dass eine Änderung der Programmierung vorgenommen werden muss.

Sicherheit auf allen Ebenen

Armin Glaser verweist auf Erhebungen des VDMA, nach denen bei Maschinenbauern die Investitionen in Hardware gesunken sind und im gleichen Maße der wertprägende Anteil der Software stieg. Derzeit ist in etwa Gleichstand erreicht, doch die Entwicklungstrends werden sich fortsetzen. Für Pilz ist dies ein Ansporn, die Software-Funktionen als Differenzierungsmerkmal intensiv weiterzuentwickeln und Anforderungen zu erfüllen, die aus der gemeinsamen Betrachtung von Safety und Security entstehen. Dazu zählen beispielsweise der Schutz von Produktionsdaten und des Know-hows, Zugangsschutz, Integritätsschutz und Fernwartung. Unter der Überschrift Industrie 4.0 wird das Zusammenspiel von Maßnahmen für Safety und der Security als erfolgskritischer Faktor gesehen – auch dies unterstreicht die Wichtigkeit einer ganzheitlichen Betrachtungsweise im Rahmen zukunftsgerichteter Automatisierungslösungen.

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