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Safety-Reaktionszeit (Safety Function Response Time, SFRT)

Was ist die Safety-Reaktionszeit (Safety Function Response Time, SFRT)?

Wenn Sie eine sicherheitsbezogene Applikation planen, müssen Sie die korrekten mechanischen Positionen der benötigten Sicherheitseinrichtungen (sicherheitsbezogene Befehlsgeräte, Sensoren und Aktoren) an der Maschine bestimmen. Die Position und die physikalische Distanz der Sicherheitseinrichtung muss die Anforderungen Ihrer Applikation gem. zutreffender Normen und Richtlinien erfüllen.

Um die Berechnung der Sicherheitsabstände durchführen zu können, müssen Sie die Safety-Reaktionszeit (Safety Function Response Time, SFRT) des Systems kennen.

Die SFRT ist die Zeit, die verstreicht zwischen
  • dem Eingang des Sicherheitsanforderungssignals (Safety Request vom sicherheitsbezogenen Befehlsgerät oder Sensor, wie z.B. Not-Halt-Taster oder Lichtschranke) im sicherheitsbezogenen Eingangsmodul und
  • der Ausgabe des Anforderungssignals für den definierten sicheren Zustand der Maschine am sicherheitsbezogenen Ausgangsmodul. Ob der definierte sichere Zustand der Maschine deren Stillstand bedeutet, oder z.B. eine drehmomentfreie Achse oder begrenzte Drehzahl, hängt von Ihrer Applikation ab und muss im Rahmen Ihrer verpflichtenden Risikoanalyse ermittelt werden.

Hinweis
Die maximal erlaubte Safety-Reaktionszeit (SFRTmax) hängt von der zu implementierenden Sicherheitsfunktion ab.

Hinweis
In der Applikation muss die SFRTmax für jede zu implementierende Sicherheitsfunktion ermittelt werden.

Je größer die SFRT des Sicherheitssystems ist, desto größer muss der minimale Abstand der sicherheitsbezogenen Befehlsgeräte und Sensoren vom Betriebsbereich sein.

Ermitteln der SFRT

Die SFRT Ihrer Sicherheitsapplikation setzt sich wie folgt zusammen:

TWCDT (Total Worst Case Delay Time) ist die gesamte ungünstigste Verzögerungszeit. Dies ist die Summe aller Verarbeitungs- und Übertragungszeiten im jeweiligen Pfad des sicherheitsbezogenen Systems. TWCDT setzt sich wie folgt zusammen:

TWCDT = t1 + t2 + t3

Die partiellen Verzögerungszeiten t1, t2 und t3 setzen sich wie folgt zusammen:

t1 = ungünstigste Eingangsverzögungszeit
   = Signalverarbeitungszeit im Sensor und im sicherheitsbezogenen Eingangsmodul
     Lesen Sie hierzu das technische Datenblatt/Anwenderhandbuch der beteiligten Geräte.

t2 = Übertragungsverzögerung und Verarbeitungszeit
   = Übertragungszeit vom Eingangsmodul zur Sicherheitssteuerung via Buskoppler/Axioline
     + Ausführungszeit in der Sicherheitssteuerung (siehe Hinweis unten)
     + Übertragungszeit von der Sicherheitssteuerung zum Ausgangsmodul via Buskoppler/Axioline

t3 = ungünstigste Ausgangsverzögerungszeit
   = Signalverarbeitungszeit im sicherheitsbezogenen Ausgangsmodul
     Lesen Sie hierzu das technische Datenblatt/Anwenderhandbuch der beteiligten Geräte.

Hinweis
Die in t2 enthaltene Ausführungszeit wird als 'Programmausführungszeit' im 'Cockpit Sichere SPS' angezeigt. Details hierzu finden Sie im Thema "Steuerungsdiagnose aus dem Cockpit der sicherheitsbezogenen SPS".

SFRT = TWCDT + Δtmax der längsten WD-Zeit eines Ausgangsmoduls
Informationen über Δtmax finden Sie im nächsten Abschnitt "Relevante Watchdogs".

Hinweis
Die SFRT muss für jede zu implementierende Sicherheitsfunktion bestimmt werden.

SFRTmax = maximale Safety-Reaktionszeit aller SFRTs in Ihrer Applikation.

Hinweis
SFRT muss ≤ SFRTmax sein.

WARNUNG
Unbeabsichtigter Betriebszustand des Geräts
  • Verifizieren Sie, dass bei der Ermittlung der SFRT jede Verbindung in Betracht gezogen wurde, die an Ihrer Sicherheitsfunktion beteiligt und im sicherheitsbezogenen Anwendungsprogramm programmiert ist.
  • Verifizieren Sie, dass zusätzlich zur berechneten SFRT auch jede physikalische Eigenschaft der Maschine (wie z.B. Auslaufzeit einer Achse, etc.) berücksichtigt wurde.

Relevante Watchdogs

In einem PLCnext Technology-Safety-System sind verschiedene Watchdogs implementiert, mit deren Hilfe die korrekte Funktion der sicherheitsbezogenen Kommunikation und Geräte überwacht werden kann. Einige Watchdogs sind geräteintern und können deshalb nicht parametriert werden, andere müssen dagegen in PLCnext Engineer konfiguriert werden (z.B. Watchdogzeit für die Profisafe-Kommunikation).

Abhängig von der SFRTmax müssen Sie die resultierende maximale Überwachungs-/Watchdogzeit als oberen Grenzwert für jede einzelne Sicherheitsfunktion bestimmen. Wenn beispielsweise der WD eines sicherheitsbezogenen Ausgangsgeräts höher eingestellt ist, als das Gerät zur Verarbeitung des Ausgangssignals benötigt, ergibt sich ein Zeitdelta Δt, welches bei der Planung des Sicherheitssystems berücksichtigt werden muss.

Folgende Watchdogs sind relevant: