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Mobile Maschinen 5/2017

Mobile Maschinen 5/2017

Die Sicherheit im Blick

Die Sicherheit im Blick Sicherheitsnormen etablieren sich zum Standard in der Produktentwicklung Halle 17/Stand B53 Als langjähriger Ausrüster und Entwickler von Bedien- und Steuerungssystemen, speziell auch für mobile Maschinen im bau- und landwirtschaftlichen Umfeld, hat das Unternehmen Wölfle vor einigen Jahren seine Entwicklungsprozesse sowie sein Know-How auf die Anforderungen der aktuellen Maschinenrichtline angepasst und bereits 2008 erste Projekte nach der EN ISO 13849-1 realisiert. Der folgende Beitrag zeigt einen Auszug sicherer Systemlösungen. Wölfle setzt in der Entwicklung von sicher heitsrelevanten Funktionen auf die Prozesse und Methoden nach IEC 61508. Als Multispezialist ist Wölfle die Ausrichtung auf diesen Standard extrem wichtig. Er vereinfacht die Umsetzung der Projekte auf den jeweiligen Anwender und dessen Branche, speziell auch für den sicherheitsrelevanten Teil. Die Vorteile einer breiten Branchenkenntnis vereinen sich dadurch auch in der Sicherheit und reduzieren zugleich Kosten, da bestehende sicherheitstechnische Punkte nicht immer wieder neu entwickelt werden müssen. Autarkes Sicherheitsmodul Seit Jahrzehnten hat sich die Maschinensicherheit bei stationären Maschinen als fester Bestandteil etabliert. Hierbei kommen häufig komplett autarke Sicherheitssysteme zum Einsatz, um eine Maschine abzusichern. Dieses Prinzip konnte Wölfle erfolgreich auf mobile IEC 61508 ISO 26262 Automotive IEC 62061 Maschinery EN 50129 Railway ISO 25119 Agriculture ...weitere 01 Wölfle setzt in der Entwicklung von sicherheitsrelevanten Funktionen auf die Prozesse und Methoden nach IEC 61508 34 Mobile Maschinen 5/2017

SPECIAL I AGRITECHNICA Maschinen über tragen. Auf einfache Weise und ohne größere Eingriffe in die bestehende Architektur können so in einem bestehenden System sicherheitsrelevante Funktionen und Prozesse abgesichert und somit die Standards nach der Maschinenrichtlinie erfüllen werden. Ein Beispiel für die erfolgreiche Übertragung des Prinzips von Wölfle auf mobile Arbeitsmaschinen stellt ein Schwarzdeckenfertiger dar. Bei diesem Projekt mussten zunächst die Sicherheitsrelevanten- und Standardfunktionen identifiziert werden. Anschließend wurden zur Erfüllung der Sicherheitsanforderungen alle sicherheitsrelevanten Funktionen und die für diesen Prozess notwendigen Signale über ein nachrüstbares Sicherheitsmodul geführt. Dieses überwacht als zusätzliches, autarkes Modul die sicherheitsrelevanten Prozesse und Funktionen der Maschine und greift im Fehlerfall in die Notauskette ein. Das Sicherheitsmodul ist entsprechend dem Risiko- und Gefahrenpotential auf PLd nach EN ISO 13849-1 ausgelegt. Weiterhin ist das System komplett redundant ausgeführt. Für spezielle Sonderfunktionen, wie Fehlerdiagnose oder Instandhaltung, ist ein dritter, nicht sicherer Kanal vorhanden. Der Eingriff erfolgt über zwei zwangsgeführte Sicherheitsrelais. Die CPUs stammen aus der Atmel-Familie und sind in C programmiert. Sicher schnellwechseln Ein Schnellwechsel von Anbaugeräten erfolgt i. d. R. manuell. Alternativ kann der Vorgang auch elektrisch durchgeführt werden. Dieser Prozess birgt im Falle eines Fehlers jedoch Risiken und führt schlimmstenfalls zum Entgleiten des Anbaugeräts. Zur Vorbeugung möglicher Gefahren setzt sich Wölfle für einen Baumaschinenhersteller mit der Problematik innerhalb eines Projekts auseinander. Mithilfe einer Bedieneinheit wird eine Schnellwechseleinrichtung für verschiedene Anbaugeräte angesteuert, unabhängig von der Gesamtsteuerung der Maschine. Die Schnellwechseleinrichtung ermöglicht auf diese Weise einen automatischen Werkzeugwechsel der Anbaugeräte. Während bei manuellen Systemen hierfür ein Bolzen einge- 02 Zur Gewährleistung eines sicheren Maschinenzustands werden alle ausführbaren Funktionen elektronisch überwacht; verselbstständigt sich die Maschine, allerdings unterbindet ein Modul die Ausführung der Funktion und es kommt zu keiner unerwünschten Fehlfunktion 03 Der manuelle Wechsel von Anbaugeräten ist als extrem sicherheitskritisch einzustufen. Der Einsatz einer Bedieneinheit zur Ansteuerung einer Schnellwechseleinrichtung lässt den Vorgang sicher werden 04 Komplexe Prozesse und Regelalgorithmen in der Fahrzeugelektronik erfordern leistungsfähige und betriebssichere Steuerungen schoben wird, so wird bei automatischen Systemen dieser Vorgang per Elektronik gesteuert. Ein unbeabsichtigtes oder selbstständiges Lösen des Werkzeuges kann schwerwiegende Folgen haben, weswegen dieser Prozess als extrem sicherheitskritisch einzustufen ist. Innerhalb des Projekts wurde aufgrund der Risiko- und Gefahrenbeurteilung ebenso ein zweikanaliges, redundantes System gewählt, welches nach PLd nach EN ISO 13849-1 umgesetzt wurde. Produkt- und Entwicklungsumfang waren dabei das gesamte Bedienteil: Frontend mittels Kurzhubtastern, Gehäuse und Steuergerät im Bedienteil. Es wurden CPUs aus der ATMEL-Familie gewählt, welche ebenfalls in C programmiert waren. Betriebssichere Steuerung Komplexe Prozesse und Regelalgorithmen in der Fahrzeugelektronik erfordern leistungsfähige und betriebssichere Steuerungen. Für einen Marktführer von Anbaugeräten aus dem landwirtschaftlichen Bereich entwickelte Wölfle ein ISOBUS-Steuergerät, welches in mehrere Teilsteuergerätefunktionen aufgeteilt wurde. Es ist komplex und steuert Prozessfunktionen, die mittels Mathlab programmiert werden können. Dafür wurde eine Autosar-Basissoftware integriert, die auch die ISOBUS-Funktionalität übernimmt. Für die sicherheitsrelevanten Funktionen wurden spezielle Hardwareschaltungen verwendet und ausgelegt, sodass die Sicherheit für bestimmte Funktionen mit einer einkanaligen Architektur, nach PLc nach EN ISO13849-1 erreicht wird. Hardwareseitig wurde ein Embedded-System verwendet, das auf die Prozessorfamilie von Renaisaance zurückgreift. I/O-seitig wurden 6 Sensoreingänge, 8 Digitale I/Os, 16 Halbbrücken (2 und 6 A) und drei High-Side-Ausgänge (6 A) eingebaut. Es verfügt über 4 CAN-Schnittstellen und kann mit einer Erweiterungsplatine auf 8 Sensoreingänge und 20 Halbbrücken (10 A) erweitert werden. Als Betriebssysteme stehen Codesys, Autostar, ISO- BUS oder eigene C, C++ Codes zur Verfügung. www.wolfle-gmbh.de STARKE BEDIENSYSTEME FÜR RAUE ARBEITSBEDINGUNGEN INTELLIGENT. ROBUST. INDIVIDUELL. ENTWICKLUNG UND UMSETZUNG MASSGESCHNEIDERTER BEDIENSYSTEME AUS EINER HAND! Griessbach GmbH · Im Biotechnologiepark · 14943 Luckenwalde · www.griessbach.de KNOW HOW AUS LUCKENWALDE