Einführung in Sicherheitskonzepte bei der Automation

Forum auf Deutsch Häufig gestellte Fragen
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Einführung in Sicherheitskonzepte bei der Automation:

• Welche Eigenschaften hat ein Not-Aus-Taster?

Ein Not‑Aus‑Taster (Emergency Stop, E‑Stop) ist ein sicherheitsrelevantes Bedienelement an Maschinen und Anlagen.
Er dient dazu, im Gefahrenfall sofort eine Maschine stillzulegen.
Seine Eigenschaften sind in Normen wie EN ISO 13850 und IEC 60947-5-5 festgelegt.

Hier die wichtigsten Eigenschaften:

1. Auffällige Bauform

· Pilzförmiger Knopf (Mushroom Head)

→groß und leicht mit der Hand zu treffen

  • Farbe: rot
  • Hintergrund: gelb (zur besseren Sichtbarkeit)

2. Verrastende Funktion (Selbsthaltung)

  • Beim Drücken bleibt der Taster mechanisch eingerastet
  • Die Maschine bleibt abgeschaltet, auch wenn man loslässt
  • Rückstellung erfolgt bewusst und manuell:
    • durch Drehen (Entriegeln)
    • oder Ziehen

3. Öffner-Kontakt (NC – Normally Closed)

  • Der Stromkreis ist im Normalzustand geschlossen
  • Beim Betätigen wird der Stromkreis unterbrochen
  • Vorteil:

→Auch bei Kabelbruch oder Fehler wird ein sicherer Zustand erreicht (fail-safe)

4. Direkte Abschaltwirkung

  • Der Not‑Aus wirkt unverzüglich und ohne Verzögerung
  • Er darf:
    • keine Softwarelogik benötigen
    • nicht von normalen Steuerbefehlen abhängig sein

5. Sicherheitsfunktion (keine Betriebsfunktion)

  • Nur für Gefahrensituationen gedacht
  • Nicht als normaler Ein-/Ausschalter verwenden
  • Stoppt Maschine so schnell wie möglich:
    • Stillsetzen von Bewegungen
    • Abschalten von Energie

6. Zwangsöffnende Kontakte

  • Mechanisch zwangsgeführte Kontakte
  • Gewährleisten, daß der Schaltkontakt wirklich öffnet

→selbst bei Kontaktverschweißung

7. Normgerechte Ausführung

  • Typische Anforderungen laut Norm:
  • Muss jederzeit leicht erreichbar sein
  • Darf nicht blockiert oder verdeckt werden
  • Muss eindeutig erkennbar sein
  • Position oft an:
    • Bedienplätzen
    • Gefahrenstellen
    • langen Anlagen in regelmäßigen Abständen

8. Kein automatischer Wiederanlauf

Nach Entriegelung startet die Maschine nicht automatisch

Es ist immer ein separater Startbefehl erforderlich

Kurze Zusammenfassung

Eigenschaft Beschreibung

Farbe/Form Rot, pilzförmig, gelber Hintergrund

Funktion Sofortiges Stillsetzen

Kontaktart Öffner (NC), fail-safe

Verriegelung Rastend, manuell entriegelbar

Sicherheit Zwangsöffnend

Nutzung Nur im Notfall

• Was sind Sicherheitstürverriegelungen? Erläuterung der Verdrahtungsnormen und des Manipulationsschutzes

Sicherheitstürverriegelungen (auch Sicherheits-Interlocks genannt) sind elektro-mechanische oder elektronische Geräte, die im industriellen Umfeld verhindern, daß Personen Zugang zu Gefahrenbereichen (z.B. robotergestützte Arbeitszellen, Fräsmaschinen) erhalten, solange von der Maschine eine Gefahr ausgeht.

Sie stellen sicher, daß:

  • Die Maschine sofort stoppt, wenn die Schutztür geöffnet wird.
  • Die Schutztür verschlossen bleibt, bis der gefährliche Nachlauf der Maschine beendet ist (Verriegelung mit Zuhaltung).

1. Verdrahtungsnormen und Sicherheitskategorien

Die Verdrahtung von Sicherheitskomponenten ist streng durch Normen wie die EN ISO 13849-1 (Performance Level – PL) und EN IEC 62061 (Safety Integrity Level – SIL) geregelt. Eine einfache, einkanalige Verdrahtung reicht für hohe Risiken nicht aus, da ein einzelner Fehler (z. B. ein Kabelbruch oder ein verschweißter Kontakt) zum Versagen der Sicherheitsfunktion führen könnte.

Wichtige Prinzipien der Sicherheitsverdrahtung:

  • Redundanz (Zweikanaligkeit): Sicherheitsüberwachungen werden standardmäßig zweikanalig (1oo2 – One out of Two) ausgeführt. Das Signal wird über zwei separate Leitungen an das Sicherheitsrelais oder die Sicherheits-SPS (F-PLC) übertragen. Fällt ein Kanal aus, erkennt der zweite die Gefahr immer noch.
  • Querchlußerkennung (Antivalenz / Taktsignale): Um zu verhindern, daß ein Kurzschluß zwischen den beiden Kanälen den Not-Halt-Zustand überbrückt, speisen moderne Sicherheitssteuerungen die Kanäle mit unterschiedlichen, gepulsten Taktsignalen (Takt A und Takt B). Stimmen die Signale durch einen Kurzschluß überein, schaltet das System sofort ab.
  • Ruhestromprinzip (Fail-Safe): Drahtbrüche oder Stromausfälle müssen immer in den sicheren Zustand (Maschinenstopp) führen. Daher sind Sicherheitskontakte als Öffner (NC – Normally Closed) ausgeführt, die im sicheren, geschlossenen Zustand der Tür Strom leiten.

2. Manipulationsschutz nach EN ISO 14119

Ein zentrales Problem in der Praxis ist das bewusste Umgehen (Überbrücken) von Schutztüren durch das Bedienpersonal – oft um Arbeitsabläufe zu beschleunigen oder Wartungen zu vereinfachen. Die Norm EN ISO 14119 regelt explizit die Anforderungen zur Auswahl und zum Verbau von Verriegelungseinrichtungen, um diese Manipulationen zu verhindern.

Die Norm unterscheidet vier Bauarten von Schaltern:

Bauart Technologie Manipulationsrisiko / Schutzmaßnahmen

Bauart 1 Mechanische Positionsschalter Hoch: Leicht durch Festbinden oder Werkzeuge zu

mit Standard-Betätiger manipulieren. Müssen verdeckt eingebaut werden.

(z B. Rollenhebel)

Bauart 2 Mechanische Schalter mit Mittel: Schlüssel kann nachgekauft oder nachgebaut werden.

codiertem Betätiger Erfordert Montage außerhalb der Reichweite oder Fixierung

(z.B. Schlüssel-Zunge). durch Einwegschrauben.

Bauart 3 Berührungslose Schalter mit Hoch: Kann leicht mit einem einfachen externen

uncodiertem Magnet oder Magneten überlistet werden.

Induktivprinzip.

Bauart 4 Berührungslose Schalter mit Sehr gering: Der Sensor reagiert nur auf das exakt eingelernte

codiertem Betätiger (RFID Gegenstück. Ein Überlisten mit Fremdteilen ist nahezu unmöglich.

oder Ultraschall).

Maßnahmen gegen Umgehen laut Norm:

  1. Verdeckter oder unzugänglicher Einbau:
    Der Schalter wird so platziert, daß man ihn bei offener Tür nicht manuell betätigen kann (z.B. im Inneren des Maschinenrahmens).
  2. Individuelle Codierung (RFID): Verwendung von Bauart-4-Sensoren mit hoher Codierungsstufe.
    Das System akzeptiert nur den einen, spezifisch angelernten Betätiger, der fest an der Tür verbaut ist.
  3. Unlösbare Befestigung:
    Betätiger werden oft mit Einwegschrauben (Sicherheitsschrauben) oder durch Schweißen/Nieten fixiert,
    damit sie nicht abgeschraubt und dauerhaft in den Schalter gesteckt werden können.
  4. Plausibilitätsprüfung durch die Steuerung: Die Sicherheits-SPS prüft das Zeitfenster. Wenn beispielsweise eine Tür geöffnet wird, aber die Lichtschranke dahinter keine Bewegung registriert, oder wenn ein Schalter “zu” meldet, während die Maschine im Einrichtbetrieb läuft, schlägt die Plausibilitätsprüfung fehl.

• Wie werden Lichtvorhänge an Industrieanlagen montiert?

Lichtvorhänge (Sicherheitslichtschranken) werden an Industrieanlagen als berührungslose Schutzeinrichtungen montiert, um Personen vor gefährlichen Bewegungen von Maschinen zu schützen. Die Montage erfolgt nach normativen Vorgaben und einer Risikobeurteilung.

Typischerweise läuft die Installation so ab:

  1. Gefahrenbereich analysieren
  2. Zunächst wird eine Risikobeurteilung durchgeführt.
  3. Es wird festgelegt, welche Bereiche abgesichert werden müssen (z. B. Zugang zu Roboterzellen, Pressen oder Verpackungsmaschinen).
  4. Position festlegen
  5. Ein Lichtvorhang besteht aus zwei Einheiten:
    • Sender
    • Empfänger
  6. Beide werden gegenüberliegend montiert, sodass ein unsichtbares Infrarot-Lichtfeld entsteht.
  7. Mechanische Befestigung
  8. Befestigung meist über:
    • Montagewinkel
    • Schwenkhalter
    • Profil- oder Nutsteine an Aluminiumprofilen
    • Maschinenrahmen oder Schutzgestellen
  9. Die Halterungen müssen vibrationsarm und stabil sein.
  10. Sicherheitsabstände einhalten
  11. Der Abstand zur Gefahrenstelle wird nach Norm berechnet.
  12. Wichtig ist, daß eine Person die Gefahrstelle nicht erreichen kann, bevor die Maschine sicher stoppt.

Relevante Normen sind beispielsweise:

  • DIN EN ISO 13855
  • DIN EN ISO 13849-1
  • IEC 61496
  • Elektrischer Anschluß
  • Anschluß an eine Sicherheitssteuerung oder ein Sicherheitsrelais.
  • Die sicheren OSSD-Ausgänge des Lichtvorhangs werden in den Sicherheitskreis eingebunden.
  • Oft werden Reset-Taster und Quittierfunktionen integriert.
  • Ausrichtung und Inbetriebnahme
  • Sender und Empfänger werden exakt ausgerichtet.
  • Status-LEDs oder Einrichtlaser unterstützen die Justage.
  • Anschließend werden Schutzfunktion und Abschaltzeiten geprüft und dokumentiert.

Typische Einsatzorte sind:

  • Roboterzelle
  • Stanz- und Pressanlagen
  • Verpackungsmaschinen
  • Förderanlagen
  • Automatisierte Montagelinien

Wichtig: Lichtvorhänge sind sicherheitsrelevante Bauteile. Die Montage darf nicht ausschließlich mechanisch betrachtet werden, sondern muß immer zusammen mit der Risikobeurteilung, der Sicherheitssteuerung und der Validierung des Gesamtsystems erfolgen.

• Wie werden Lichtvorhänge ausgerichtet?

Lichtvorhänge werden so ausgerichtet, daß Sender und Empfänger exakt aufeinander „sehen“ und alle Lichtstrahlen zuverlässig empfangen werden. Schon kleine Verdrehungen oder Vibrationen können die Funktion beeinträchtigen.

Der Ablauf ist typischerweise folgender:

  1. Mechanisch befestigen
  2. Sender und Empfänger zunächst nur leicht fixieren.
  3. Beide möglichst parallel zueinander montieren.
  4. Stabilen Untergrund verwenden, um spätere Verstellungen durch Vibrationen zu vermeiden.
  5. Grobausrichtung
  6. Sender und Empfänger gegenüber positionieren.
  7. Den empfohlenen Arbeitsabstand des Herstellers einhalten.
  8. Gegebenenfalls vorhandene Ausrichtmarkierungen oder einen integrierten Laser nutzen.
  9. Feinausrichtung
  10. Sender und Empfänger langsam horizontal und vertikal nachjustieren.
  11. Die meisten Geräte besitzen Status-LEDs:
  12. Rot: Strahlen unterbrochen oder Fehlstellung
  13. Gelb: Grenzbereich
  14. Grün: optimale Ausrichtung
  15. Befestigung endgültig anziehen
  16. Nachdem die optimale Position gefunden wurde, alle Schrauben mit dem vorgegebenen Drehmoment festziehen.
  17. Anschließend nochmals prüfen, ob sich die Ausrichtung beim Anziehen verändert hat.
  18. Funktionsprüfung durchführen
  19. Mehrere Bereiche des Lichtfelds gezielt unterbrechen.
  20. Prüfen, ob die Maschine zuverlässig stoppt.
  21. Wiederanlauf- und Reset-Funktionen testen.

Wichtige Punkte bei der Ausrichtung

  • Parallelität: Sender und Empfänger dürfen nicht gegeneinander verdreht sein.
  • Schwingungen vermeiden: Bei vibrierenden Maschinen zusätzliche Verstärkungen oder Dämpfungselemente einsetzen.
  • Störquellen berücksichtigen: Direkte Sonneneinstrahlung, reflektierende Oberflächen oder starke Fremdlichtquellen vermeiden.
  • Spiegelanwendungen: Werden Umlenkspiegel verwendet, erhöht sich der Justageaufwand deutlich.

Viele moderne Lichtvorhänge besitzen integrierte Ausrichthilfen, beispielsweise:

  • Balkenanzeigen (Signalstärke)
  • LED-Ketten
  • digitale Diagnoseanzeigen
  • Bluetooth- oder App-gestützte Inbetriebnahme

Die genauen Schritte unterscheiden sich jedoch je nach Hersteller, etwa bei SICK oder Omron Automation. Die jeweiligen Montage- und Inbetriebnahmeanleitungen sollten deshalb immer beachtet werden.

• Finger- vs. Hand-Lichtvorhänge: Strahlabstand, Sicherheitsabstand und Auswahl

Bei der Absicherung von Gefahrenbereichen mittels Berührungslos Wirkender Schutzeinrichtungen (BWS) – konkret Sicherheits-Lichtvorhängen – ist die Unterscheidung zwischen Finger- und Handschutz elementar. Sie bestimmt nicht nur, wie nah der Lichtvorhang an der Gefahrenstelle stehen muss, sondern auch, wie das System normgerecht nach EN ISO 13855 dimensioniert wird.

1. Strahlabstand und Auflösung (d)

Die Fähigkeit eines Lichtvorhangs, bestimmte Körperteile zuverlässig zu erkennen, hängt von seiner Auflösung (d) ab. Die Auflösung definiert sich aus dem Gehäusedurchmesser der Linse plus dem physischen Strahlabstand (Mitte zu Mitte der Optiken).

Fingerschutz: Verfügt über eine sehr feine Auflösung von meist 14 mm. Dadurch wird sichergestellt, daß selbst ein einzelner, schmaler Finger den Lichtstrahl unterbricht und das System auslöst.

Handschutz: Weist in der Regel eine Auflösung von 30 mm (manchmal bis 40 mm auf. Ein einzelner Finger könnte hier unter Umständen unbemerkt durchschlüpfen, eine Hand oder Faust wird jedoch sicher detektiert.

2. Berechnung des Sicherheitsabstands (S) nach EN ISO 13855

Der Sicherheitsabstand ist der minimale Abstand, den der Lichtvorhang zur Gefahrenstelle haben muß, damit die Maschine vollständig zum Stillstand gekommen ist, bevor die Hand (oder der Finger) die Gefahr erreicht.

Die allgemeine Formel für eine Annäherung im rechten Winkel (vertikale Absicherung) lautet:

S = (K x T) + C

Dabei sind die Variablen wie folgt definiert:

S: Der Mindestsicherheitsabstand in Millimetern (mm).

K: Die Annäherungsgeschwindigkeit des menschlichen Körpers oder von Körperteilen.

Für Fingerschutz (d = 14 mm) und sehr nahe Abstände setzt man meist K = 2000 mm/s an.

Führt die Berechnung zu einem Abstand von über 500 mm, darf die Formel mit K = 1600 mm/s neu berechnet werden (Untergrenze bleibt dann jedoch bei 500 mm).

T: Die Gesamtnachlaufzeit des Systems in Sekunden (s). Diese setzt sich zusammen aus:

T = t1 + t2

t1: Ansprechzeit des Lichtvorhangs selbst + Reaktionszeit der Sicherheitssteuerung.

t2: Mechanische Nachlaufzeit der Maschine (Zeit vom Abschaltbefehl bis zum Stillstand).

C: Der zusätzliche Zuschlag in Millimetern (mm), der das “Eindringen” des Körperteils vor der eigentlichen Strahlunterbrechung berücksichtigt. Er berechnet sich aus der Auflösung d:

C = 8 x (d - 14)

Der entscheidende Unterschied beim Zuschlag (C):

Beim Fingerschutz (d = 14 mm):

C = 8 x (14 - 14) = 0 mm

Weil der Vorhang so feinfühlig ist, gibt es praktisch keinen Eindringzuschlag. Der Lichtvorhang kann sehr nah an der Gefahrenquelle platziert werden.

Beim Handschutz (d = 30 mm):

C = 8 x (30 - 14) = 128 mm

Aufgrund der größeren Lücken muß der Lichtvorhang rein rechnerisch immer mindestens 128 mm weiter weg stehen als die Variante mit Fingerschutz.

3. Auswahlkriterien für die Praxis

Die Entscheidung zwischen Finger- und Handschutz ist meist ein Kompromiss aus Ergonomie, Platzbedarf und Kosten.

Kriterium Fingerschutz (14 mm) Handschutz (30 mm)

Verfügbarer Platz Ideal bei extrem beengten Platzverhältnissen, Erfordert mehr Bauraum vor der Maschine

da der Sicherheitsabstand minimal ausfällt. aufgrund des 128 mm-Zuschlags.

Ergonomie / Taktzeit Sehr gut für Arbeitsplätze mit manuellem Besser geeignet, wenn der Zugriff seltener

Einlegen (z.B. Kleinpressen), da der erfolgt oder die Maschine ohnehin groß ist.

Bediener nah am Geschehen sitzt.

Kosten Höher, da deutlich mehr Optik-Dioden im Wirtschaftlicher in der Anschaffung bei gleicher

Gehäuse verbaut werden müssen. Schutzfeldhöhe.

Robuste Umgebung Anfälliger für Fehlauslösungen durch Unempfindlicher gegenüber rauen

umherfliegende Späne, Kühlmitteltröpfchen Umgebungsbedingungen und Verschmutzung.

oder Staub.

Fazit für die Auslegung

Wähle den Fingerschutz, wenn der Bediener im Sekundentakt Bauteile direkt an der Gefahrenstelle einlegt und jeder Zentimeter eingesparter Abstand die Ergonomie verbessert. Wähle den Handschutz, wenn der Vorhang als reiner Zugangsschutz zu einer größeren Zelle (z.B. Roboterzelle mit Sicherheitsabstand) dient, um Kosten zu sparen und die Störanfälligkeit gegen Umweltfaktoren zu senken.

• Einführung in das industrielle Sicherheitsrelais

Ein industrielles Sicherheitsrelais ist ein spezielles Schaltgerät, das in Maschinen und Anlagen eingesetzt wird, um Gefahren für Menschen, Maschinen und Umwelt zu vermeiden. Es überwacht sicherheitskritische Signale und sorgt im Fehlerfall dafür, daß ein System in einen sicheren Zustand überführt wird (z.B. Abschalten einer Maschine).

Grundfunktion

Ein Sicherheitsrelais erfüllt typischerweise folgende Aufgaben:

  • Überwachung von Sicherheitssignalen
    • Not-Halt-Taster
    • Schutztüren
    • Lichtschranken / Lichtvorhänge
    • Zweihandbedienung
  • Bewertung der Signale
    • Plausibilitätsprüfung (z.B. redundant ausgelegte Kontakte)
    • Erkennung von Querschlüssen, Drahtbruch, Kontaktkleben
  • Auslösung einer sicheren Aktion
    • Abschalten von Motoren oder Aktoren
    • Öffnen von Leistungsschützen
    • Sperren von Bewegungen

Typischer Aufbau

Ein Sicherheitsrelais besteht aus mehreren internen Funktionsblöcken:

  • Eingangsschaltung
    • Anschluß der Sicherheitssensoren
    • häufig redundant ausgeführt (zwei Kanäle)
  • Logik / Überwachung
    • Prüft Signale auf Fehler und Konsistenz
    • überwacht sich teilweise selbst (Selbstdiagnose)
  • Ausgangsschaltung
    • meist zwangsgeführte Relaiskontakte
    • schaltet die sicherheitsrelevanten Aktoren
  • Rückführkreis (EDM – External Device Monitoring)
    • prüft, ob angeschlossene Schütze korrekt abgeschaltet haben

Wichtige Sicherheitsprinzipien

Ein Sicherheitsrelais folgt bestimmten sicherheitstechnischen Grundprinzipien:

  • Redundanz→doppelte Signalführung zur Fehlererkennung
  • Zwangsgeführte Kontakte→mechanisch gekoppelte Kontakte verhindern gleichzeitig Öffnen und Schließen bei Defekten
  • Fehlersicherheit (Fail-safe)→im Fehlerfall geht das System automatisch in den sicheren Zustand
  • Selbstüberwachung→interne Diagnose erkennt Fehler im Relais selbst

Normen und Standards

Sicherheitsrelais sind Teil der funktionalen Sicherheit und müssen Normen erfüllen:

  • EN ISO 13849-1
    • Performance Level (PL a–e)
  • IEC 62061
    • Safety Integrity Level (SIL)
  • EN 60204-1
    • Sicherheit von Maschinen (elektrische Ausrüstung)

Diese Normen bestimmen, wie zuverlässig ein Sicherheitssystem sein muß.

Typische Einsatzbereiche

  • Maschinenbau (Pressen, CNC-Maschinen)
  • Fördertechnik
  • Verpackungsanlagen
  • Robotik
  • Automobilindustrie

Beispiel: Not-Halt-Schaltung

  1. Benutzer drückt den Not-Halt
  2. Sicherheitsrelais erkennt Signalunterbrechung
  3. Relaisausgänge öffnen
  4. Leistungsschütz fällt ab
  5. Maschine stoppt sofort

Unterschied zu Standardrelais

Merkmal Standardrelais Sicherheitsrelais

Einsatz Allgemeine Steuerung Sicherheitsfunktionen

Fehlersicherheit Nein Ja (fail-safe)

Redundanz Nein Häufig vorhanden

Normen Einfach Streng geregelt

Diagnose Kaum Umfangreich

Vorteile

  • Hohe Zuverlässigkeit
  • Einhaltung gesetzlicher Vorschriften
  • Schutz von Personal und Anlagen
  • Einfache Integration in bestehende Systeme

Grenzen

  • Weniger flexibel als Sicherheits-SPS
  • Begrenzte Logikfunktionen
  • Nicht geeignet für komplexe Sicherheitssteuerungen

Fazit

Ein industrielles Sicherheitsrelais ist ein zentrales Element der Maschinensicherheit. Es gewährleistet durch robuste, fehlersichere Technik, das gefährliche Situationen schnell erkannt und sicher beherrscht werden. Für einfache bis mittlere Sicherheitsfunktionen ist es eine kostengünstige und zuverlässige Lösung.

• Erste Schritte mit der Siemens-Sicherheits-SPS

Der Einstieg in die Welt der Siemens-Sicherheits-SPS (F-CPUs wie die S7-1500F: 6ES75131FM030AB0 oder S7-1200F: SIMATIC S7-1200) im TIA Portal erfordert ein systematisches Vorgehen. Da es sich um funktionale Sicherheit handelt, unterscheidet sich der Workflow in einigen wesentlichen Punkten von der Standard-Programmierung.

Hier ist der Leitfaden für die ersten Schritte – von der Hardware-Konfiguration bis zum ersten fehlersicheren Programm.

1. Hardware-Konfiguration & Aktivierung der F-Funktionalität

Bevor Sie logische Verknüpfungen erstellen, müssen die Sicherheitsfunktionen in der Hardware aktiviert und konfiguriert werden.

Schritt-für-Schritt in der Gerätekonfiguration:

  1. F-CPU auswählen: Fügen Sie im TIA Portal eine CPU hinzu, die den Zusatz “F” trägt (z.B. CPU 1511F-1 PN: 6ES75111FL030AB0).
  2. F-Fähigkeit aktivieren: Klicken Sie in den Eigenschaften der CPU auf den Reiter Sicherheit (Safety) und aktivieren Sie die Option “F-Fähigkeit aktivieren”. Hier vergeben Sie auch das F-Passwort, das den F-Baustein vor unbefugten Änderungen schützt.
  3. F-Peripherie hinzufügen: Fügen Sie gelbe Sicherheitsbaugruppen (F-DI für digitale Eingänge, F-DQ für digitale Ausgänge) im Rack oder als dezentrale Peripherie (z.B. ET 200SP: SIMATIC ET 200SP) hinzu.
  4. F-Parameter der Baugruppen einstellen: * Sensorversorgung: Stellen Sie ein, ob die Geberversorgung intern von der Baugruppe (inkl. Testtakten zur Querschlusserkennung) oder extern erfolgt.
  5. Auswertung der Eingänge: Wählen Sie zwischen 1oo1 (einkanalig, niedrige Sicherheitsstufe) oder 1oo2 (zweikanalig, für Not-Halt oder Lichtvorhänge).

2. Die Software-Struktur: Das F-Laufzeitgruppenkonzept

Siemens trennt das Standard-Programm strikt vom Sicherheits-Programm. Das Sicherheits-Programm läuft in einer dedizierten F-Laufzeitgruppe ab, die zyklisch über einen Weckalarm-OB (z.B. OB 123) aufgerufen wird.

F-Main (FB 1): Das TIA Portal legt beim Aktivieren von Safety automatisch einen fehlersicheren Main-Baustein an. Dieser wird im OB 123 aufgerufen.

F-Peripherie-DBs: Für jede F-Baugruppe generiert das System automatisch einen Datenbaustein. Über diesen DB können Sie im Programm den Status der Baugruppe abfragen (z. B. ob ein Passivierungsfehler vorliegt) oder eine Wiedereinschaltquittierung (ACK_REI) durchführen.

3. Programmierung mit F-Applikationsblöcken

Die eigentliche Sicherheitslogik wird im F-Main programmiert. Verwenden Sie hierzu die TÜV-zertifizierten Standardfunktionsbausteine, die Siemens in der Task Card „Anweisungen“ → „Safety“ bereitstellt.

Die wichtigsten F-Bausteine für den Start:

  • ESTOP1 (Not-Halt): Wertet Not-Halt-Taster aus. Er besitzt einen integrierten Flankenauswerter für den Quittiertaster (ACK), da ein Wiederanlauf nach Entriegeln des Not-Halts niemals automatisch erfolgen darf.
  • SFDOOR (Schutztürüberwachung): Speziell für Schutztüren (auch mit Zuhaltung). Er überwacht z.B. die Gleichzeitigkeit beim Schließen von zweikanaligen Schaltern.
  • F_TRIG / R_TRIG (Sicherheits-Flankenauswertung): Zur Erkennung von Signalwechseln im F-Programm.

Beispielhafter logischer Ablauf im F-Main:

  • Einlesen der sicheren Eingänge (z.B. I10.0 und I10.1 für den Not-Halt).
  • Verschaltung auf den Baustein ESTOP1.
  • Verknüpfung des Ausgangs (Q) mit einer Freigabevariable.
  • Ansteuerung des F-DQ-Ausgangs (z.B. Q10.0), der die Schütze der Motoren abschaltet.

4. Passivierung und Depassivierung (Reintegration)

Ein kritischer Unterschied zur Standard-SPS ist das Verhalten bei Fehlern. Erkennt eine F-Baugruppe einen Fehler (z.B. einen Querschluß, Drahtbruch oder eine Zeitüberschreitung bei der Diskrepanzüberwachung), schaltet sie die betroffenen Kanäle sofort ab. Dies nennt man Passivierung. Die SPS gibt für diesen Kanal im Programm nur noch den sicheren Wert 0 aus.

Ist der Fehler physisch behoben, schaltet die Baugruppe nicht automatisch wieder ein. Sie muss im Programm depassiviert (reintegriert) werden:

· Dazu steuert man das Bit ACK_REI im jeweiligen F-Peripherie-DB mit einer positiven Flanke (z.B. über einen physischen Quittiertaster am Schaltschrank) an.

5. Laden und Inbetriebnahme

Wenn das Programm fehlerfrei übersetzt wurde, gehen Sie wie folgt vor:

  1. Übersetzen: Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf die F-CPU und wählen Sie Übersetzen → Software (nur Änderungen). Das System generiert dabei die F-Systembausteine und berechnet eine eindeutige F-Gesamtsignatur.
  2. Laden: Beim Laden in die CPU müssen Sie sich mit dem F-Passwort authentifizieren. Die CPU wechselt während des Ladevorgangs der Sicherheitsdaten zwingend in den Zustand STOP.
  3. F-Gesamtsignatur prüfen: Nach dem Laden können Sie im TIA Portal unter “Sicherheitsprogramm” die aktuelle Prüfsumme (Signatur) auslesen. Diese Signatur dokumentiert den genauen Stand der Software und ist essenziell für die spätere Anlagenabnahme.