PLC-besturingen: nieuwe perspectieven voor elektronische spoorwegsystemen

 

Bestaande sein- en besturingstechniek in het treinverkeer, met name op de regionale trajecten, is grotendeels gebaseerd op klassieke seinhuistechniek. Voor de noodzakelijke modernisering van de techniek in het spoorwegnet worden ook besturingsoplossingen uit de industrie in aanmerking genomen.

 

Oplossingen voor de sein- en besturingstechniek in het spoorwegverkeer zijn tot nu toe grotendeels propriëtair ontstaan. Dat wil zeggen dat de technologieën speciaal voor gebruik in het spoorwegverkeer ontworpen, ontwikkeld en gemaakt zijn. Normatieve eisen, projectspecifieke bijzonderheden en een zeer lage mate van standaardisatie zijn in deze toepassingen vandaag de dag kostenrelevante factoren. Bestaande seintechniek, met name op de regionale trajecten, is grotendeels gebaseerd op oude seinhuistechniek, die ofwel puur mechanisch ofwel met elektromechanische relaistechniek werkt.

 

Geheugenprogrammeerbare besturingen (PLC's), die in de industrie bijvoorbeeld voor de machinebouw worden gebruikt, vormen een veilig en toekomstbestendig platform voor besturingstaken ter vervanging van relaisgroepen. PLC's worden dankzij de grootschalige toepassing in de industrie en het gebruik van gestandaardiseerde industriële componenten gekenmerkt door lage aanschafkosten.

 

Bij de modernisering zijn vooral de koppelingen tussen oude en nieuwe techniek een grote uitdaging. De technische trend, ten aanzien van netwerkvorming en integratie, decentralisatie, gegevensregistratie en -verwerking en op basis daarvan de servicegerichtheid, wordt tegenwoordig aangeduid als Industrie 4.0 en vormt de basis voor veel nieuwe mogelijkheden, ook in de spoorwegsector.

 

Het automatiseringssysteem PSS 4000

Pilz uit Ostfildern bij Stuttgart biedt met het automatiseringssysteem PSS 4000-R een geschikte oplossing voor de veilige automatisering en digitalisering in de spoorwegsector. PSS 4000-R maakt een consequente verdeling van besturingsfuncties mogelijk, ook met het RaSTA-protocol, en kan via de centrale engineeringtool PAS4000 worden geconfigureerd en geprogrammeerd. De onderlinge koppeling van meerdere besturingen vergroot het aantal toepassingsmogelijkheden en wordt met de webgebaseerde visualiseringssoftware PASvisu visueel weergegeven – de gebruiker houdt zo ook volledig zicht op verdeelde of vertakte architecturen.

 

Het opbouwen op de voor spoorwegen goedgekeurde PSS 4000-R van Pilz biedt voor de spoorwegtechniek het voordeel dat de ontwikkelingstijd en -kosten in vergelijking met een compleet nieuw ontwikkelde spoorbesturing flink kunnen worden gereduceerd.

 

Pilz heeft het automatiseringssysteem PSS 4000 in zijn basisfunctie volgens EN 61508 voor toepassingen in de industriële automatisering ontwikkeld. Voor de bijzondere eisen in het spoorwegverkeer heeft Pilz speciale modulen met -R ('Railway') in de typeaanduiding ontwikkeld. Deze modulen zijn bestand tegen elektromagnetische storingen, extreme temperaturen en mechanische belastingen, die bij spoorwegen vaak voorkomen. Als hardwarecomponenten staan behalve de veilige PLC-besturingen ook I/O-apparaten en verschillende I/O-modulen voor safety- en standaardtoepassingen ter beschikking.

 

De -R-modulen van PSS 4000 zijn CENELEC-goedgekeurd volgens EN 50126, EN 50128 en EN 50129 en voldoen voor spoorvoertuigen aan de eisen volgens EN 50155 en EN 45545. PSS 4000-R bevat de spoorwegspecifieke veiligheidsgoedkeuringen al als producteigenschap en kan in de totale toepassing tot SIL 4 worden gebruikt. Hiervoor zijn speciale architectuurmodellen met bijbehorende documenten gemaakt, die Pilz graag aan u ter beschikking stelt.

 

Dit eenvoudige modulaire systeem met goedgekeurde componenten voor het uitvoeren van veilige besturingstaken biedt voordelen bij de goedkeuring van algemene of specifieke toepassingen, inclusief het leveren van het bewijs van veiligheid, en zorgt er zo voor dat deskundigen en goedkeuringsinstanties aanzienlijk minder tijd kwijt zijn aan het leveren van bewijs.

Voor het configureren en parametreren van een veiligheidstoepassing en de overdracht ervan naar de besturing is het softwareplatform PAS4000 beschikbaar. Hiermee wordt een applicatieprogramma op veiligheidsrelevante wijze gemaakt en bewerkt. Softwarecomponenten zijn de IEC 61131-3-editors en een speciale bouwsteeneditor PASmulti.

 

Voor de toepassing in de spoorwegtechniek betekent dit een groot voordeel bij de engineering: de gebruiker hoeft het door hem geselecteerde architectuurmodel enkel aan de ingangszijde met specifieke sensoren, bijvoorbeeld assentellers, en aan de uitgangszijde met actuatoren, bijvoorbeeld een seininstallatie, aan te vullen. Met de architectuurmodellen worden veiligheidsrelevante gebruiksvoorwaarden (Safety-related Application Conditions, SAC) ter beschikking gesteld. Deze garanderen dat het complete systeem aan de kwaliteitseisen van de veiligheidsintegriteit voldoet. 

 

Voor het hoogste veiligheidsintegriteitsniveau SIL 4, dat bijvoorbeeld bij sein- en wisselbesturingen in seinhuizen is vereist, zijn de eisen aan de onafhankelijkheid en robuustheid van de scheiding van de eenheden aanzienlijk hoger. De generieke SIL4-architectuur voldoet hieraan door middel van twee redundante PLC's die de toepassing besturen. Pilz heeft samen met zijn samenwerkingspartner Thales het concept van de SIL-4-toepassing opgesteld, dat de basis van de PACB (programmeerbare aanpassing van het centrale blok) van Thales vormt. De PACB is een product dat de relaisgroepen en het overdrachtssysteem van een centraal blok tussen een elektronisch seinhuis en een relaisseinhuis vervangt. Deze techniek biedt een hoge onafhankelijkheid van de eenheden en daarmee samenhangend bestendigheid tegen common-cause-fouten.

 

Het automatiseringssysteem PSS 4000 van Pilz wordt al in de meest uiteenlopende infrastructurele toepassingen gebruikt. Onder meer voor besturings- of bewakingsfuncties bij spoorwegovergangen, in wisselbesturingen, in de beheer- en veiligheidstechniek of bij de koppeling van seinposten.

 

 

Op spoorvoertuigen kan de PSS 4000 voor de signaalbewaking van de sensoren of als Vehicle Control Unit (VCU) worden gebruikt. Op dit moment ontstaan er nieuwe segmenten zoals ETCS, "meer automatisering in het goederenvervoer" of autonoom rijden, die door PLC-oplossingen snel zullen veranderen.

Met moderne besturingsoplossingen kan de bestaande besturingstechniek stap voor stap worden vervangen zonder in de complexe elektrotechnische periferie te moeten ingrijpen.

 

      

Voor de noodzakelijke modernisering van de sein- en besturingstechniek in het treinverkeer worden ook besturingsoplossingen uit de industrie in aanmerking genomen, zoals bijvoorbeeld het automatiseringssysteem PSS 4000 van Pilz.

 

 

 

 

 

Basket carrousel systeem voor kabelleggers voorzien van veiligheidsPLC

Pilz breidt activiteiten uit naar offshore

Op één van de vele kades die Rotterdam rijk is, staat een grote, rode basket carrousel van Blue Offshore. Dit systeem wordt door het bedrijf verhuurd aan bedrijven om flexibele pijpen, hydraulische leidingen en elektrische kabels op de bodem van de zee te leggen en is na vijf jaar dienst toe aan een upgrade. Onder meer de besturing wordt volledig nieuw aangepakt waarvoor het bedrijf een samenwerking is aangegaan met Pilz. “Pilz heeft dezelfde instelling als wij, is internationaal georiënteerd en levert Nederlandssprekende specialisten die in staat zijn intelligentie en veiligheid toe te voegen aan ons systeem; inclusief het aanpassen van de tekeningen en software”, aldus directeur-eigenaar Evert-Jan van Wijk.

Pilz ondersteunt RailCom bij renovatie van dertien spoorbruggen

In opdracht van ProRail heeft RailCom de technische systemen van dertien spoorbruggen in het noorden en oosten van Nederland gereviseerd. Hierbij zijn de bruggen onder meer aangesloten op een nieuw IP communicatienetwerk en zijn verouderde technieken vervangen door moderne oplossingen. Pilz ondersteunde het bedrijf met zijn uitgebreide kennis en ervaring onder meer op het vlak van detailengineering en het op orde brengen van alle verplichte technische documentatie.

In principe worden alle beweegbare spoorbruggen in Nederland op afstand bediend. In de zomermaanden gebeurt dit volgens een bepaald schema waarbij het scheepvaartverkeer op de hoogte wordt gehouden van de openingstijden – bijvoorbeeld één maal per uur. Buiten het seizoen opent de brug uitsluitend wanneer het scheepvaartverkeer hierom vraagt en wanneer dit gezien het treinverkeer op dat moment mogelijk is.

Pilz automatiseringssysteem PSS 4000 – het antwoord op industrie 4.0!

Industrie 4.0 vraagt om oplossingen die besturingsintelligentie kunnen verdelen en die ervoor zorgen dat de vereiste netwerkverbinding van meerdere besturingen voor de gebruiker eenvoudig hanteerbaar is. Zo'n oplossing biedt Pilz met automatiseringssysteem PSS 4000!

Terwijl bij de klassieke automatisering één centrale besturing de machine of installatie bewaakt en alle signalen verwerkt, maakt het automatiseringssysteem PSS 4000 een consequente verdeling van besturingsfuncties mogelijk. Het doel hiervan is om de decentralisering van besturingsfuncties te vereenvoudigen en het beheer overzichtelijk te houden.

Pilz automatiseringstechniek met industriële PLC’s voor het spoor

Als het gaat om oplossingen voor veilige besturingstechniek beschikt Pilz over jarenlange ervaring met talrijke toepassingen in de spoorsector. Of het nu bij de spoorwegovergang, bij het rangeren of op het station is, systemen van Pilz worden over de hele wereld al tientallen jaren met succes ingezet bij personen- en goederentransport.

Mechatronisch werken, modulair denken

Vereenvoudig het engineeringproces door modulevorming bij het automatiseringssysteem PSS 4000.

Op het gebied van standaardiseerbaarheid komt in de machine- en installatiebouw de nadruk steeds meer te liggen op een modulaire opbouw van machines. Deze modulevorming op het gebied van hardware moet echter ook terugkomen in de software. Zo ontstaat een mechatronische benadering - met als doel het engineeringproces te vereenvoudigen en de herbruikbaarheid van afzonderlijke eenheden te vergroten. Dit vraagt om een decentrale besturingsarchitectuur.

Green Energy met Pilz: Dansen met robots

Pilz pakt energiegebruik op vele fronten aan

Als firma kun je op heel veel manieren voor energiebesparing zorgen. Veelal zijn dat kleine punten, die bij elkaar toch een behoorlijke besparing op kunnen leveren. Machines kunnen misschien zuiniger omgaan met energie, de verwarming kan een graadje lager, het licht kan slimmer geschakeld worden, een energieloos reclamebord, etc. Ook kan er gewerkt worden aan het energiezuiniger maken van de producten of aan minder verpakkingsmateriaal, maar het ultieme is natuurlijk het op de markt brengen van vernieuwende producten die op een breed vlak voor energiebesparing zorgen.

Veiligheidsvoorzieningen zijn wettelijk verplicht en het energiegebruik dat er mee gepaard gaat, levert daarentegen een groot stuk veiligheid op voor de gebruikers. Wat dat betreft, is het inzetten van Pilz producten dus veelal noodzaak en moet de besparing gezocht worden bij systemen die slim omgaan met de energie.

Pilz en energie

Op het vlak van de systemen ontwikkelt Pilz  milieuvriendelijke producten met behulp van ecologische materialen en energiebesparende technieken. Deze duurzame producten worden geproduceerd in Duitsland, Zwitserland, Frankrijk en Ierland onder verantwoorde arbeidsomstandigheden, met respect voor het milieu. De gebruiker van de producten kan er van uitgaan dat het aan alle moderne normen voldoet die ecologisch gesteld worden. Goede producten voor een eerlijke aanschafprijs en met een relatief laag energieverbruik.

Ook de gebouwen probeert men ecologisch vorm te gegeven, compleet met warmtepompen, solarsystemen en groene daken. Zo is de laatste nieuwe fabriek in BadRagaz in Zwitserland geheel CO2 neutraal gebouwd en verbruikt deze fabriek geen externe energie voor verwarming of koeling. 

Besparende producten

Zoals al gezegd, is veiligheid noodzakelijk en minder producten inzetten is moeilijk . Er kunnen echter wel producten ingezet worden die zuinig om gaan met energie. Zo hebben de ontwikkelaars hun uiterste best gedaan om de diverse componenten zo te ontwikkelen zodat ze wel voldoen aan alle eisen, een hoge snelheid hebben, maar toch zo min mogelijk energie verbruiken. Ten opzichte van concurrerende producten, scheelt dit veelal 20 tot 80%.

Eén van de milieuvriendelijke producten is de PSSuniversal PLC, de "allrounder" van het automatiseringssysteem PSS 4000. Deze programmeerbare besturing (PSS) is inzetbaar voor standaard besturings- en veiligheidstaken en kan met de grafische programma-editor worden geconfigureerd.

Door het inzetten van één PLC die zowel de machinebesturing als de veiligheid voor zijn rekening neemt, hoeft er maar één systeem in plaats van twee gescheiden systemen ingezet te worden. Dit scheelt naast de energie die er minder verbruikt wordt ook heel veel aan ruimte in de installatiekasten, is de installatie sneller gebouwd en is er minder bekabeling nodig, allemaal zaken die natuurlijk ook energie kosten. 

Doordat binnen het systeem heel veel hardware softwarematig uitgevoerd wordt, moet er wel het nodige geprogrammeerd worden. Met de kant-en-klare softwarebouwstenen die bij dit systeem horen, is dit een veel gemakkelijker dan bij menige andere PLC en is standaardisatie op eenvoudige wijze mogelijk.

De PLC is het hart van de besturing die in staat is om een vrij complexe besturingstaak te kunnen uitvoeren. Daarbij wordt tegelijkertijd gekeken naar de veiligheid van de gebruikers zodat ongelukken op de werkvloer voorkomen worden. In de machines worden energiezuinige I/O-modules gebruikt die via een industrieel Ethernet-netwerk met de PLC verbonden worden. Door gebruik te maken van de I/O-modules, hoeft er veel minder bekabeling gebruikt te worden om sensoren, bedieningelementen en actuatoren aan te sluiten.

Zware omstandigheden zoals grotere temperatuurschommelingen vereisen componenten die betrouwbaar werken. Hiervoor zijn speciale kop- en elektronicamodulen beschikbaar. Deze kunnen worden toegepast op plekken waar schakelkastklimatisering te duur of te lastig is om aan te leggen. Daarbij vraagt kastklimatisering heel veel energie, iets dat natuurlijk met dit soort modules komt te vervallen.

Virtueel bespaart

Om een machine te beveiligen, worden er natuurlijk als eerste de nodige mechanische maatregelen getroffen. Kappen, roosters en hekwerken zijn de eerste veiligheden die voorkomen dat gebruikers onverhoopt in aanraking komen met bewegende machines. Deze kunststoffen of metalen delen, vragen alleen energie tijdens het productieproces, maar zorgen er veelal wel voor dat het schoonmaken van machines veel lastiger is. Met name binnen de voedingsmiddelenindustrie zijn deze veiligheidsmaatregelen dan ook zeer ongewenst en zorgen zeker niet voor energiebesparing. Zonder al deze mechanische veiligheden, is het schoonmaken goedkoper en sneller, omdat iets dat er niet is niet schoon gemaakt hoeft te worden en de delen die dan wel schoongemaakt moeten worden, zijn gemakkelijker toegankelijk.

Het spreekt voor zich dat het weglaten van mechanische veiligheden, grote consequenties heeft, want hoe wordt dan voorkomen dat er een onveilige situatie kan ontstaan? Het antwoord hierop is simpel. Met de juiste sensor en goed doordachte software.

(3-D camerasysteem) SafetyEYE Het sensorsysteem dat door Pilz samen met DaimlerChrysler is ontwikkeld, heeft de naam SafetyEYE gekregen en is geheel bedoeld om veiligheden virtueel te maken. Het is de basis van een technologie voor veilige detectie van objecten in een driedimensionale ruimte. Waar nu nog een groot aantal sensoren noodzakelijk worden, wordt bij SafetyEYE de gevaarlijke zone omgeven door een driedimensionale, goed passende “beschermcocon” .

Het hele systeem bestaat uit drie componenten: de sensorunit die een industriële 3D-camera bevat, een krachtige processor en de veiligheidsbesturing. De uit drie hoogdynamische camera’s bestaande sensorunit levert de beeldgegevens van de te bewaken ruimte. De processor dient vervolgens als verwerkingseenheid en berekent met behulp van zeer complexe en veilige algoritmen een ruimtelijk beeld. Daarmee is het mogelijk objecten waar te nemen en de positie ervan exact te bepalen. Deze informatie wordt vervolgens met de in het systeem geconfigureerde beschermde ruimtes vergeleken om vast te stellen of er bijvoorbeeld sprake is van een inbreuk. De resultaten van de beeldverwerking worden door de processor doorgestuurd naar de veiligheidsbesturing die de machinebesturing en alle functies van SafetyEYE stuurt.

Dit optimaal aangepaste beveiligingsconcepten helpen stilstanden te voorkomen. Een met SafetyEYE beveiligd robotwerkstation kan bijvoorbeeld geheel open werken. Belemmerende afschermingen zijn niet meer nodig. De sensorunit bevindt zich boven het werkstation en houdt de gehele beweegruimte van de robot in het oog. Manipulaties zijn daardoor bij voorbaat uitgesloten. Pas als u naar de monitor kijkt, ziet u dat hier veiligheidstechnieken actief zijn. De camerabeelden zijn gecombineerd met gekleurde, halftransparante kubussen en balken: de driedimensionale waarschuwings- en beschermde ruimtes. Binnen deze ruimtesegmenten beweegt de robot tijdens zijn werkcyclus. De gevaarlijke zones zijn gedefinieerd als een virtuele enveloppe, die de waarschuwings- en beschermde ruimtes omsluit. Alleen objecten die in deze zones komen zijn potentieel in gevaar.

Wat SafetyEYE bijzonder maakt, is dat een inbreuk op een beschermde ruimte niet leidt tot een automatisch noodstop. Overtreedt een medewerker de grenzen van de virtuele beschermde ruimte op een plaats die de robot pas enkele seconden later zal bereiken, dan draagt de besturingstechniek er zorg voor dat de robot met extreem lage snelheid verder beweegt. Als de medewerker zich vervolgens, door het alarmsignaal gewaarschuwd terugtrekt, werkt de robot met normale snelheid verder. Pas wanneer de medewerker in de direct gevaarlijke zone komt, volgt een noodstop. Dit is een verbetering ten opzichte van traditionele veiligheidsvoorzieningen, die in geval van gevaar altijd tot een directe stilstand leiden. Met SafetyEYE kunnen processen nauwkeurig gestuurd en flexibel beveiligd worden.

Pilz helpt, stap voor Stap zuiniger

Jan Tournois licht de bedrijfsfilosofie van Pilz toe. Een filosofie die vooral gericht is op de mens, want volgens Jan gaat het om het veranderen van het gedrag van de mensen om te willen bezuinigen. “Gedragsveranderingen om de wil te krijgen om te veranderen” noemt hij dat. Bezuinigen natuurlijk op alle vlakken van milieu en energie, maar ook financieel. “De fabrieken van BMW besparen op jaarbasis alleen al ruim een ton door over te schakelen naar de energiebewuste I/O-modules” aldus Jan.

Al met al leveren de mensen bij Pilz in totaal veel besparing op voor de wereld. Zij zijn op een weg, die zal leiden naar nog mooiere producten die goed zijn voor de mens en de wereld waarin wij leven, “een wereld waarin men veilig met robots kan dansen”, besluit Jan Tournois zijn betoog.

Besturingsfuncties consequent verdelen ...

... en met het automatiseringssysteem PSS 4000 profiteren van een eenvoudig gebruik en een hoge mate van standaardisatie.

 

Het automatiseringssysteem PSS 4000 stelt u in staat de voordelen van een decentrale besturingsstructuur te benutten, zonder de daaraan doorgaans verbonden hogere complexiteit op de koop toe te hoeven nemen die bij een verdeling van de programma's over verschillende besturingen zou ontstaan. U profiteert van een eenvoudig gebruik en een hoge mate van standaardisatie. 

Verschil PSS 4000 met traditionele automatisering
Terwijl bij de traditionele automatisering een enkele, centrale PLC-besturing de machine of installatie bewaakt en alle signalen verwerkt, zorgt het automatiseringssysteem PSS 4000 voor een consequente verdeling van besturingsfuncties in de periferie. Proces- en besturingsgegevens, failsafe-gegevens en diagnose-informatie worden via ethernet uitgewisseld en gesynchroniseerd. Hierbij speelt het voor de besturingsfunctie geen rol waar het bijbehorende programma-onderdeel wordt afgewerkt.

Centraal project in het gebruikersprogramma in plaats van centrale besturing
In plaats van een centrale besturing beschikt de gebruiker over een over de looptijd verdeeld gebruikersprogramma in een centraal project. Via dit centrale project worden alle netwerkdeelnemers geconfigureerd, geprogrammeerd en gediagnosticeerd. Zo is een eenvoudig, uniform gebruik binnen het totale project mogelijk.

Meer informatie:
automatiseringssysteem PSS 4000

Het eerste project van het automatiseringssysteem PSS4000 is succesvol in de praktijk gebracht!

Het eerste project van het automatiseringssysteem PSS4000 is succesvol in de praktijk gebracht! In het Zwitserse skigebied Ovronnaz, de poort van Wallis, is een stoeltjeslift uitgerust met onderdelen van PSS4000.

De volgende onderdelen zijn geïnstalleerd in de schakelkast van het aandrijfstation, dat gelegen is op een hoogte van 1848 m

• een besturingssysteem PSSuniversal PLC
• twee decentrale systemen PSSuniversal I/O

De communicatie naar een decentraal systeem in het bergstation op een hoogte van 2122 m verloopt via het realtime-Ethernet SafetyNET p.

Om een veilige werking van de stoeltjeslift te waarborgen bewaakt PSS4000 o.a. noodstopcircuits, snelheid, veiligheids- en bedrijfsremmen evenals de spankracht van de kabel. Maar het systeem neemt ook standaardbesturingsfuncties over - van de hoofdaandrijving via de lopende band voor het instappen tot aan de kabelspanning. Daarbij komt ook nog de aansturing en regeling van de remmen. Daarmee bestuurt en bewaakt PSS4000 de complete installatie.

Uitnodiging

Pilz organiseert elke maand gratis seminars over het objectgeoriënteerd programmeren 



Wat is objectgeörienteerd (OO) programmeren? Hoe kun je iets opdelen in objecten en waarom is dit anders dan dat we nu gewend zijn? Wat doet Pilz met OO? Wat houdt de uitbreidbare bibliotheek in? Latere fase een hardware keuze maken? Safetynet real time-ethernet? PSS4000 muli-master PLC? Is op mijn hardware en projectkosten een besparing van 25-50% mogelijk?

Inschrijven via opleidingen.pilz.nl

Verwarring over status EN 954-1

Sinds enige maanden is er verwarring ontstaan over het mogelijk niet vervallen van de EN 954-1.

Het al dan niet vervallen van deze norm wordt door zowel machinebouwers als eindgebruikers met argusogen in de gaten gehouden. De vervanger van de EN 954-1 zou nog teveel onduidelijkheden met zich meebrengen. Bij het CEN in Brussel zijn de twijfels van de industrie over de haalbaarheid van het invoeren van de nieuwe EN ISO 13849-1 als vervanger besproken.

Daaruit zijn verschillende tegenstrijdige berichten in de media verschenen naarmate de tijd verstreek.

Relaistechniek
Al ruim tien jaar is de EN 954-1 de Europese norm voor het veiligheidsgerelateerde deel van besturingen. De norm beschreef op kwalitatieve basis hoe een beveiliging als bijvoorbeeld een hekbewaking schakeltechnisch uitgevoerd moest worden om een bepaalde betrouwbaarheid te halen. Kort gezegd: bij een bepaalde combinatie van letsel, blootstelling en afwendbaarheid werden eisen gesteld aan de opbouw van de veiligheidsfunctie. Werd hiermee gebouwd, dan werd dit beschouwd als afdoende voor dat bepaalde risico.

De norm gaf echter niets aan over de kans die een schakeling nog altijd had op gevaarlijk falen van de beveiliging. Daarnaast was een fenomeen als software en de mogelijke ontwerpfouten daarin niet meegenomen omdat dit bij het ontstaan van de norm nog niet of nauwelijks voorhanden was voor veiligheidsfuncties van machines. Kortom, de norm was gebaseerd op veiligheidsrelais en programmeerbare elektronica werd niet voldoende betrouwbaar geacht daarvoor.

Nieuwe technieken
Enkele jaren na het verschijnen van de norm komen toch de eerste veiligheids-plc's op de markt, waarin Pilz voorop ging met haar PSS systemen. Deze werden toegelaten na strenge keuringen door de BG in Duitsland. Vanwege de toegenomen complexiteit van te beveiligen machines en installaties was er wel vraag naar deze systemen en moest daarom toch aandacht besteed gaan worden aan de manier van programmeren, faalkansen van complexe schakelingen en dergelijke. Uiteindelijk ontstond enkele jaren geleden uit de vraag hoe om te gaan met de nieuwe systemen de nieuwe Performance Level norm EN ISO 13849-1 als rechtstreekse opvolger van de EN 954-1.

Overgang naar nieuwe norm
Omdat er inmiddels een ruim aanbod is van elektronische veiligheidsrelais, configureerbare en programmeerbare veiligheidsbesturingen werd besloten de oude EN 954-1 na een overgangstermijn van drie jaar eind 2009 te laten vervallen. Veiligheidsbesturingen zouden vanaf 2010 gebouwd of aangepast moeten worden volgens de EN ISO 13849-1 (PL) of zijn tegenhanger de EN IEC 62061 (SIL), die inmiddels beide al weer enkele jaren geharmoniseerd zijn. Dat laatste hield dus ook in dat gebruik van de EN 954-1 na 2009 niet meer kon leiden tot een vermoeden van overeenstemming met de Machinerichtlijn. Daarmee zou een belangrijk deel van de CE markering van een machine op losse schroeven staan en de fabrikant dus ten onrechte een CE-markering aanbrengen met alle mogelijke gevolgen van dien.

Verwarring
Vanaf ongeveer augustus van dit jaar ontstond in de bovenstaande situatie verwarring. De industrie had bezwaar gemaakt bij de centrale normenorganisatie CEN in Brussel dat met name de gegevens benodigd om de PL te kunnen bepalen ontbraken. In deze belangenstrijd deden de wildste berichten de ronde. Aan die verwarring is op dit moment nog geen einde. Het is echter wel vrijwel zeker op dit moment dat de EN 954-1 vanaf volgend jaar in ieder geval niet meer gebruikt mag worden voor nieuwe machines.

Nieuwe techniek: nieuwe norm
Dat de Europese Commissie uiteindelijk zeer waarschijnlijk zal besluiten om vanaf 2010 alleen de EN ISO 13849-1 of EN IEC 62061 te harmoniseren onder de nieuwe machinerichtlijn 2006/42/EG is niet meer dan redelijk. De stand van techniek brengt nu eenmaal veiligheids-plc's met zich mee, met complexe schakelingen daarin en door gebruikers geschreven software. Deze aspecten worden nu eenmaal niet meer afgedekt door de oude EN 954-1. Ook afnemers van machines en installaties stellen steeds vaker terecht de vraag hoe een leverancier aan de huidige stand van techniek gaat voldoen op gebied van veiligheidsfuncties. Als dit bij levering niet in orde is kant de eindgebruiker tenslotte zelf aansprakelijk gesteld worden voor de ongevallen vanwege falen van de veiligheidsbesturing. Pilz adviseert al haar klanten om zo snel mogelijk kennis te verzamelen van de nieuwe EN ISO 13849-1 en/of EN IEC 62061 en voorbereid te zijn op het gebruik hiervan. Dit kan door één of meer mensen deze taak toe te bedelen, hen een cursus te laten volgen en de implementatie in het ontwerpproces voor te laten bereiden. Binnen afzienbare tijd zal iedereen met de nieuwe normen te maken krijgen.

Nieuwe Machinerichtlijn en objectgeoriënteerd programmeren Sneller ontwerp industriële installaties

Volgens de (deels nieuwe) normen bij de nieuwe Europese Machinerichtlijn die eind dit jaar van kracht wordt, mogen de veiligheidscircuits in industriële installaties programeerbare elektronica digitaal worden uitgevoerd. Hierdoor kunnen de veiligheidssensoren en de aansturing van de –actuatoren worden geïntegreerd in de functionele besturingscircuits van de machine of industriële installatie. Maar om dat in de programmering ook voor elkaar te krijgen valt bij de huidige PLC-techniek nog lang niet altijd mee. Pilz heeft daarom een nieuw tijdperk geopend binnen de wereld van industriële automatisering.

Hiermee heeft Pilz haar activiteiten definitief verbreed van veiligheidsbesturingen naar industriële besturingstechniek in de ruimste zin van het woord. Dergelijke ontwikkelingen kunnen ook bijna niet uitblijven, want met de komst van de nieuwe Europese Machinerichtlijn die eind dit jaar definitief van kracht wordt, wordt de veiligheidsbesturing een nog integraler deel van de gehele industriële installatie.

Pilz introduceert de ‘besturingsfilosofie PSS4000’. Hiermee wordt het objectgeoriënteerd programmeren ingevoerd in de PLC-omgeving, waardoor veiligheids- en de reguliere besturingsfuncties beter te integreren zijn. Ook kan een ontwerp naar believen worden opgeschaald zonder verlies van eerdere inspanningen.

Weinig flexibele PLC’s
Tot op heden is het breed geaccepteerd dat industriële software hardware-afhankelijk is. Wie PLC-type A programmeert weet dat de software niet toepasbaar is op PLC-type B. Het is mede hierdoor dat in de dagelijkse praktijk opnieuw stukken software gecodeerd moeten worden voor een iets afwijkende toepassing. Schaalbaar en modulair werken is hierdoor kostbaar en moeilijk. Software wordt binnen de industriële engineering veelal nog functioneel ontworpen, de afhandeling van het programma is sequentieel. Er is dan ook sprake van ‘een programma’.

Tevens is het nog altijd gebruikelijk dat er extra investeringen nodig zijn in toegevoegde hard- en software om verschillende systemen met elkaar te laten samenwerken binnen één industriële installatie. Ieder component heeft zijn eigen programmeeromgeving en -problematiek.

Kortom, bij de huidige stand van de PLC-techniek zijn de besturingsystemen nog lang niet zoals de industriële installateur en eindgebruiker ze graag zouden hebben.

Nu is er voor de programmering een hoofdprogramma met subroutines en vervolgens functieblokken die alle sequentieel moeten worden doorlopen. Het sequentiële programma bevat tevens de programmacodes voor de bediening, de communicatie, de besturing van de actuatoren, codes voor de instellingen daarvan etc. Deze zijn echter niet overzichtelijk geclusterd, maar verspreid door het gehele programma heen en daardoor moeilijk te vinden. Kopiëren of wegnemen van een aspect wordt daardoor moeilijk.

Een praktijkvoorbeeld…
Pomp nummer 3 hoeft niet te worden meegenomen in het ontwerp. Toch zit de input voor de druksensoren, de flowmeting, de bediening, de stroomschakeling, de veiligheid, de visualisering en verder alles wat te maken heeft met pomp 3 in het bestaande programma. De engineer moet door het hele programma heen om alles van pomp 3 te verwijderen en zal daarna het geheel moeten testen op fouten die hierdoor kunnen zijn ontstaan.

De huidige generatie PLC’s heeft in deze slechts een geringe mate van flexibiliteit. Als er een andere machine geïnstalleerd moet worden met iets meer eisen en functionaliteit, dan moet je een grotere besturing kiezen, maar bij voorkeur wel met eenzelfde bediening. De vraag is: hoe doe je dat nu? Het programma voor PLC-type A past niet in PLC-type B. De codes voor de bediening zitten bijvoorbeeld door het hele programma heen. Net als de aansturing van de actuatoren (as 1, as 2, as 3 etc).

Copy/paste is dus niet alleen onmogelijk door het verschil in hardware, maar ook nog eens heel moeilijk door de wijze van coderen. Hergebruik en schaling zijn hierdoor nauwelijks te doen. Dat is de huidige stand van zaken.

Objectgeoriënteerd ontwerpen
PSS4000 is een objectgeoriënteerd programmeersysteem. Je kan de objecten in de industriële automatisering vergelijken met de diverse objecten die nu op een gewone PC draaien, zoals de virusbeveiliging, netwerk- en draadloze communicatie, toetsenbord, muis, printer, USB-verbinding, bluetooth en tal van andere toepassingen. Er is dus geen hoofdprogramma meer, er draaien slechts taken. Dat zijn de objecten of kleine programma’s, ieder met hun eigen randvoorwaarden.

Per object (taak) kan bij objectprogrammeren een prioriteit worden ingesteld. Dit houdt in dat snelle processen meer processorcapaciteit toegekend kunnen krijgen dan belangrijke processen.

Hoe werken objecten samen?

• Objecten hebben ieder een eigen virtuele cyclustijd.
• Dit houdt in dat een object bijvoorbeeld iedere 5 ms wordt gestart, terwijl een ander object iedere 100 ms wordt gestart. Door processen die een korte reactietijd vergen een korte virtuele cyclustijd te geven, wordt bereikt dat deze met een hoge prioriteit worden afgehandeld.
• Om te garanderen dat snelle processen voorrang krijgen is het mogelijk om 8 objecten een hogere prioriteit te geven.
• Duidelijk zal zijn dat als de processor sneller is er meer taken parallel afgewerkt kunnen worden.
• Net als bij de PC werkt de zelfde software ook op een langzamere PC, maar er blijft sprake van dezelfde programma’s (taken).

Neem een toetsenbord van een PC. Hierop zitten x toetsen (dit zou ook een gestandaardiseerde bediening kunnen zijn voor een machine). Hiervoor is ooit software bedacht. Dit is een object. Je kunt via instellingen (ander object) daar naartoe gaan. En daar ook een taal kiezen (is weer een object). Daar draait een programma waarin je kunt aangeven in een fraai pulldown menu (eveneens een object) welke taal je kiest. En je toetsenbord is ingesteld.

Ontwikkelen we nu een andere PC (of machine) dan kopiëren we gewoon het object toetsenbord met alle deelobjecten naar het nieuwe project en het draait. In elk programma kun je gebruik maken van het standaardtoetsenbord zoals ook Word, PowerPoint, Excel etc. hiervan gebruik maken.

Analoog hieraan kan bij PLC’s gebruik worden gemaakt van een gestandaardiseerde bediening. Daarmee worden kennis en ervaring beter gekapitaliseerd. Dit hergebruik is een grote slag in efficiency. De grootste investering in automatisering vergt de tijd die nodig is om te ontwerpen en te programmeren.

Wij verwachten van de constructeur dat hij gebruik maakt van hetzelfde frame en daar het bestaande tekeningenpakket op aanpast. Dit verwachten we ook van de elektrotechnische afdeling. Maar we accepteren nog steeds dat de software voor elke (deel)machine min of meer opnieuw moet worden gemaakt als deze iets groter of iets kleiner is, dan wel als de klant iets anders wenst dan de standaard.”

Een fabrikant bouwt bijvoorbeeld machines met een enkele sluitslag, of dubbele, en zo tot en met 6 extra bewegingen. De instellingen gaan via een HMI. De machine heeft een veiligheidssysteem. De afstellingen vinden plaats via een inleer-bedieningspaneel. En er zijn diverse bedieningspunten rond de machine afhankelijk van welk type machine wordt gekozen. Een kleine machine zou kunnen werken met een klein besturingssysteem. Dit zou geen probleem zijn voor het aantal I/O’s en de vereiste complexiteit. Echter, bij 4 bewegingen/assen neemt het aantal I/O’s toe en moet de ontwerper overschakelen op een ander systeem. Helaas komen er meer eenvoudige machines voor, maar met de compatibiliteitsproblemen in PLC land wordt om toch enige standaardisatie in een installatie of op een machine te bereiken, gekozen voor een flink opgeblazen PLC. Dit is goed voor de omzet voor de PLC fabrikant, maar gaat ten koste van de efficiëntie en de kostprijs. Bijkomend probleem is dat men voor elke aanpassing aan de machine het gehele programma door moet, om op detailniveau te zien of er geen complicaties zijn in de afloop van het programma.

Veiligheid
De veiligheidscircuits worden nu vaak nog apart gehouden van de functionele PLC’s. Met het nieuwe PSS 4000-systeem kan objectgeoriënteerd worden gewerkt aan integrale besturingstechniek, waarbij door fine-tuning en hergebruik kan worden gekapitaliseerd per object, zonder rekening te houden met hardware. Later, als duidelijk is dat er processorcapaciteit extra nodig is kan deze altijd nog op eenvoudige wijze worden bijgeplaatst. Het programma wordt dan middels een object met de I/O verbonden. Hierbij maakt het niet uit in welke kast deze I/O zit.

Gratis seminars: objectgeorienteerd programmeren/parametriseren
Pilz geeft vanaf nu elke maand gratis seminars over objectgeorienteerd programmeren. Wilt u weten wat deze filosofie inhoudt en welke voordelen er voor u zijn? Dan moet u beslist dit seminar volgen!

Data

Vrijdag 17 juli	13.30 - 16.30 uur (helaas al vol!)
Vrijdag 4 september	13.30 - 16.30 uur
Vrijdag 23 oktober	13.30 - 16.30 uur
Vrijdag 20 november	13.30 - 16.30 uur

Locatie – opleidingscentrum Vianen. Voor meer informatie of inschrijvingen info@pilz.nl.