De trend tekent zich al een tijdje af. Leveranciers van veilige besturingen nemen actuatoren in hun leveringsprogramma op, en andersom ontkomt de zichzelf respecterende aandrijfleverancier er niet aan ook een veilige besturing aan te bieden. Waar vindt de veiligheids-PLC zijn oorsprong en waarom deze plotselinge overlap? Niet minder belangrijk is natuurlijk de vraag wat hiervan de consequenties voor machinebouwers, systeemintegratoren en eindgebruikers zijn. “Zeventien jaar geleden was PSS één van de eerste veiligheids-PLC’s die er op de markt te krijgen waren”, herinnert onze Pilz medewerker Richard van der Leij zich. De Manager Backoffice bij Pilz Nederland loopt al zo lang in de gangen van het Duitse bedrijf mee, dat hij de ontwikkeling met eigen ogen heeft mogen aanschouwen. “PSS staat voor Pilz Sicherheits Steuerung en vormt nog steeds het hart van onze besturingsoplossingen. Met de komst van ons nieuwe PSS4000 systeem, in combinatie met de PAS4000 software, kan je eindelijk spreken van een echt geïntegreerd besturingsplatform, waarbij een hoofdrol voor veiligheid is weggelegd.”
‘Triple core’
Zo’n twintig jaar geleden was het uit den boze: veiligheid geregeld door software. Alle veiligheidscircuits moesten hardwarematig worden gerealiseerd. Met veiligheidsrelais dus. Maar om dezelfde reden dat enkele decennia eerder de grote schakelkasten met relais door PLC’s werden vervangen, won ook het besef dat een veilige besturing prima met een PLC kon worden gerealiseerd aan terrein. Aan deze zogenoemde veiligheids-PLC’s werden dan wel wat extra eisen gesteld, en dan met name op het gebied van redundantie. “De eerste veiligheids-PLC die we op de markt brachten, de PSS3056, was compact, beschikte over 56 I/O en was uitgerust met drie processoren”, aldus Van der Leij. “Uiteraard waren deze, zoals inmiddels gebruikelijk, allemaal van verschillende makelij. Kreeg de PLC een instructie, dan werd de daaruit voortvloeiende rekenloop door de snelste processor gecontroleerd. En indien alle drie de processoren dezelfde uitslag gaven, dan was alles in orde. Maar wanneer een afwijkende waarde gevonden werd, dan was dit een teken dat er met het veiligheidscircuit iets niet in de haak was, en kon een machine worden stilgezet om het probleem te verhelpen.” Van der Leij geeft toe dat er destijds al wel op PLC gebaseerde veiligheidssystemen waren, maar vindt dat de PSS3056 toch iets unieks te bieden had. “Ik weet dat Siemens een systeem had waarbij het veiligheidscircuit in feite een dubbel uitgevoerde standaard besturing was. De ene PLC controleerde hierbij de andere. Op zich was dit een prima methode, zij het dat alles dubbel moest worden uitgevoerd. Dus ook het aantal I/O en de voeding. Door dit in één PLC te integreren en over een eigen bussysteem (SafetyBUS P) te laten lopen, kon aan ruimte, kabels en tijd worden bespaard, was destijds de filosofie van Pilz. Daarnaast zorgde het eigen gescheiden bussysteem ervoor dat de werking niet in gevaar kwam als bij wijze van spreken de printer ineens raar ging doen. Al snel kwamen er ook reksystemen, die tot op de dag van vandaag gebruikt worden. Wel is het aantal processoren in de PLC naar twee terug gebracht. Voortschrijdend inzicht heeft doen inzien dat dit voldoende is om de veiligheid te garanderen en uiteraard heeft dit ook een kostenbesparing tot gevolg gehad.”
Meeliften
De auto. Het is één van de grote Duitse vindingen, en het is dan ook niet verwonderlijk dat deze industrie in Duitsland goed vertegenwoordigd is. Volgens Van der Leij is het succes van de veiligheids-PLC mede aan deze vooruitstrevende sector te danken. “Hoewel er in de proceswereld al wel verschillende veiligheidssystemen draaiden, bleven de meeste discrete productiebedrijven aanvankelijk toch aan hun oude vertrouwde veiligheidsrelais vasthouden. In Nederland waren het bedrijven als Corus en NedCar die als eerste over de brug kwamen en in Duitsland gold min of meer hetzelfde voor diverse autoproducenten. Dit heeft het nieuwe veiligheidsdenken veel goeds gedaan. Want naast het feit dat er als leidend baken vaak naar de automotive wordt gekeken, heeft ook het internationale karakter van de sector de verspreiding van nieuwe veilige technologie bevorderd. Telkens wanneer een producent een nieuwe assemblagelijn over de grenzen opende, gingen bedrijven als Pilz mee. Inmiddels zitten we daarom van Brazilië en Mexico tot China, Korea en natuurlijk Japan. En het ziet er naar uit dat, mede door deze industrie, ook het veiligheidsbewustzijn in een land als Rusland en in Oost-Europese landen toeneemt.”
Echte integratie
Volledige integratie is al jaren de heilige graal in automatiseringsland. Het is dan ook niet verwonderlijk dat de term te pas en te onpas opduikt, wanneer een nieuwe technologie aan bestaande concepten wordt toegevoegd. In het geval van veiligheid begon het met de PLC, maar tekent zich inmiddels een trend af waarbij veiligheid werkelijk als integraal onderdeel van de besturing wordt gezien. Dit betekent het afscheid van gescheiden bussystemen, het rechtstreeks inprikken van de veilige kabels op actuatoren en controllers en het gebruik van één platform waarmee zowel motion control als veiligheidsfuncties kunnen worden ontworpen. “Het klopt dat steeds meer leveranciers van aandrijvingen en besturingen ook veiligheid in het pakket hebben opgenomen. Omgekeerd heeft Pilz door de overname van een deel van het Duitse Mayer ook high-end motion control in het pakket zitten. Door aan hun systemen een speciale safety-kaart, gebaseerd op SafetyNET p toe te voegen, kunnen actuatoren direct aan het veiligheidscircuit gekoppeld worden en is safe motion eenvoudig te realiseren. Maar ook clubs als Danfoss hebben in hun frequentieregelaars de mogelijkheid ingebouwd om direct op SafetyBUS p aan te sluiten. En hoewel het eigenlijk tegen de oorspronkelijke veiligheidsfilosofie van Pilz in gaat – het gescheiden houden van systemen – zie ik over niet al te lange tijd wel een scenario waarbij alle communicatie via SafetyNET p verloopt.” Als reden voor dit nieuwe inzicht noemt Van der Leij de nieuwe mogelijkheden van voortschrijdende techniek. “Tegenwoordig zijn bussnelheden zo hoog en ook is de rekenkracht van processoren dusdanig toegenomen, dat het geen probleem meer is om veilige en standaard communicatie over dezelfde lijn te laten verlopen. Vooral in combinatie met multi-master systemen biedt dit natuurlijk vele voordelen. Natuurlijk moet men wel rekening blijven houden met hoe zwaar de bus door een groot aantal deelnemers belast wordt, en alert blijven op mogelijke vertragingen.”
Nieuwe toepassingen
Door veiligheid werkelijk te integreren in de besturingen liggen er nieuwe mogelijkheden in het verschiet die voorheen niet haalbaar waren. “Natuurlijk betekent geïntegreerde veiligheid dat er minder kabels nodig zijn, de installatie sneller verloopt, er minder controllers nodig zijn en de diagnose verbetert. Allemaal voordelen waarmee direct geld verdiend kan worden. Toch is dit niet de enige reden om voor een geïntegreerd systeem te kiezen. Zo zijn er applicaties denkbaar, waarbij een machine door kan draaien in een veilige modus om bijvoorbeeld bepaalde onderhoudstaken mogelijk te maken. Vroeger zou dan de gehele lijn moeten worden stilgelegd. Dit kan een extrusiemachine zijn, waarbij je niet wil dat het kunststof stolt tijdens schoonmaakwerkzaamheden, een pers die met een veel lagere snelheid (in de orde van een paar centimeter per minuut) daalt, zodat er ruim voldoende tijd is ledematen weg te trekken, of het samenwerken met een robot zonder dat er hekken nodig zijn. Een mooi voorbeeld hiervan is overigens onze SafetyEYE. Met dit camerasysteem weet een robot precies waar er mensen bezig zijn en waar hij dus niet mag komen. Het is een ideale oplossing voor plekken waar de traditionele impasse tussen voedselveiligheid en machineveiligheid speelt: er zijn geen hekken nodig waaraan etensresten kunnen blijven zitten. Als er met stoom gewerkt wordt, biedt de SafetyEYE overigens geen uitkomst, want het systeem kan niet in mistige omgevingen kijken”, aldus Van der Leij. Tot slot de vraag of het eindpunt van de integratie van veiligheid in zicht is, en wat we er in de toekomst nog van mogen verwachten. “Eigenlijk wil je natuurlijk een kabel in de actuator prikken en het daarmee geregeld hebben. Plug en play dus. En hoewel dit in pc-land echt al steeds beter werkt, zal het nog wel een jaar of tien á vijftien duren voordat dit robuust genoeg is voor de industrie. Daarnaast is de eindgebruiker natuurlijk gebaat bij één bus die alles in zich heeft en op elk apparaat kan worden aangesloten. Dit is echter een utopie, want ook hier staat de tijd niet stil en zullen leveranciers streven naar het aanbieden van een nog beter product.”
PAS4000 en PSS4000
Velen kennen Pilz als leverancier van veiligheidsoplossingen. Het geel van de huisstijl en de verschillende componenten zou je dan ook bijna doen vergeten dat het bedrijf zestig jaar geleden begon met ‘gewone’ rechttoe rechtaan besturingen. Met de komst van een objectgeoriënteerde benadering lijkt de besturingscirkel weer rond te zijn. Hoewel standaard besturingscomponenten evenals sensoren en actuatoren het productportfolio nooit hebben verlaten, knoopt een nieuwe Automation Suite dat onder de naam PAS4000 door het leven gaat, alle elementen aan elkaar. De objectgeoriënteerde benadering, waarbij er geen hoofdprogramma bestaat dat de subroutines sequentieel start, maakt werkelijk modulair werken mogelijk. Objecten en subprogramma's draaien tegelijkertijd met elk een eigen tijdcyclus (instelbaar van 1 tot 100 milliseconden) en een eigen prioriteit. De hardwareonafhankelijkheid maakt wijzigen, opschalen of downsizen zeer eenvoudig. Terwijl de machinebouwer voor zijn machines met weinig I/O meestal koos voor een overgedimensioneerd systeem, om zo een standaardbesturing voor al zijn machines te kunnen realiseren, is maatwerk nu geen probleem, zonder aan standaardisering en ontwikkelingstijd in te boeten.
De komst van de nieuwe Automation Suite van Pilz staat niet op zichzelf. Het maakt deel uit van een totaal besturingsconcept, PSS4000 genaamd, waarin ook veiligheid, motion control, diagnose en visualisering volledig geïntegreerd zijn. Sinds augustus is er nieuwe hardware op de markt, met PAS4000 als spin in het web. Hierbij worden drie niveaus onderscheiden. Ten eerste is er een kopmodule die voor de afhandeling van alle communicatie zorgt. Aan deze kopmodules kunnen vervolgens maximaal 64 basismodules gekoppeld worden, die op hun beurt aan specifieke modules gekoppeld worden en daarmee fungeren als een schaalbare I/O-interface. Het geheel communiceert hierbij via het op Ethernet gebaseerde SafetyNET p. Sinds kort zijn er drie varianten van het PSS4000-systeem op de markt verkrijgbaar. Op de eerste plaats is er de PSS Universal PLC-serie. Deze PLC's zijn gewoon (via PAS4000) programmeerbaar met ladderdiagrammen of gestructureerde tekst, zoals dit in IEC 611313-3 is vastgelegd. De PNOZmulti-programmering is hier uitgebreid met complexere standaard- en veiligheidstaken. Een tweede aanwinst is de PSSuniversal Multi-serie. Deze serie borduurt voort op het PNOZmulti-systeem. Veiligheidsfuncties kunnen via parametrisering geprogrammeerd worden. De laatste op de markt verschenen serie betreft PSSUniversal I/O-hardware. De serie bestaat uit een groot aantal standaard en failsafe I/O-modules die voor decentrale toepassingen kunnen worden ingezet.
De onderdelen motion control en visualisatie staan voor PSS4000 nog op de rol. Wel is de configuratietool voor PNOZmulti-systemen nu de grafische programmeertaal, die als PASmulti-editor in PAS4000 beschikbaar is.
Met PSS4000 lijkt de besturingscirkel van Pilz weer rond. Niet langer staan alleen veiligheidscircuits in de schijnwerper, maar een volledig automatiseringssysteem waarin veiligheid, motion, visualisatie, diagnostiek en besturing zijn geïntegreerd.
Met SafetyEYE, een driedimensionaal werkende veiligheidscamera, kan ook zonder hekwerken de veiligheid worden gewaarborgd. Onlangs heeft Pilz met een verbeterde versie op de markt gebracht.
Geen opmerkingen:
Een reactie posten