TDK-Micronas / NewTec
Sichere Antriebssteuerungen leicht gemacht
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
"Ready to copy "-Plattform
Zulieferer müssen aber andererseits auch berücksichtigen, dass die Antriebssteuerung häufig besondere Anforderungen an die funktionale Sicherheit (Safety) erfüllen muss. Immer mehr Industrieroboter arbeiten Hand in Hand (kollaborativ) mit ihren menschlichen Kollegen. »Eine rein mechanische Einschränkung des Arbeitsbereichs ist dabei häufig nicht mehr möglich; die Absicherung muss elektronisch erfolgen«, erklärt Thomas Mack. »Auch im Automobil führen Fehlfunktionen elektronischer Komponenten schnell zu Gefahren für Leben und Gesundheit von Insassen oder anderen Verkehrsteilnehmern. Selbst scheinbar einfache Anwendungen wie die Verstellung von Spoilern, Außenspiegeln oder Scheinwerfern können unter Umständen bereits als sicherheitsrelevant gemäß ISO 26262 eingestuft werden.«
Die Anforderungen an die Entwicklung sicherheitsrelevanter elektrischer und elektronischer Systeme sind in der internationalen Safety-Basisnorm IEC 61508 festgelegt. Sie definiert vier Safety-Integrity-Levels (SIL 1 bis SIL 4) als Maß für die risikomindernde Wirksamkeit von Sicherheitsfunktionen. Bei der SIL-Einstufung konkreter Anwendungen – abhängig von drohendem Schadensausmaß, Häufigkeit und Dauer der Risikoexposition, Eintrittswahrscheinlichkeit und Möglichkeiten der Gefahrenbegrenzung – helfen sektorspezifische Normen wie etwa IEC 62061 für Maschinen oder ISO 26262 für die Automobilindustrie. Die ISO 26262 beschreibt analog zu den SIL der IEC 61508 vier Automotive-Safety-Integrity-Levels, ASIL A bis D. Sicherheitsanforderungen für Industrieroboter regelt DIN EN ISO 10218. Sie verweist für Steuerungskomponenten kollaborativer Industrieroboter unter anderem auf die IEC 62061 (bzw. alternativ auf die EN ISO 13849-1) und nennt dabei als generelle Anforderung SIL 2 in Verbindung mit Hardware-Fehlertoleranz 1.
Plattform vereinfacht aufwändige Sicherheitsentwicklungen
Aus einer bestimmten (A)SIL-Einstufung ergeben sich jeweils konkrete Anforderungen an die Entwicklung von Anwendungen. Vor allem schreiben die Normen Methoden und Maßnahmen vor, mit denen sich Risiken durch systematische oder zufällige Fehler reduzieren lassen. »Die Anwendung dieser Methoden und Maßnahmen muss umfangreich dokumentiert werden – und zwar zwingend schon während der Entwicklung«, stellt Thomas Mack fest. »Anhand der so dokumentierten Entwicklungsprozesse und Arbeitsprodukte kann eine akkreditierte Prüfstelle die Einhaltung der jeweiligen Norm bestätigen. Auch da, wo die Einhaltung einer Norm noch nicht gesetzlich gefordert ist, etwa bei ISO 26262, kommt kaum ein Unternehmen um Zertifizierungen herum, weil Hersteller von ihren Zulieferern häufig diese Nachweise einfordern und weil sich dadurch im Zweifelsfall auch Haftungsrisiken reduzieren lassen.«
Die geforderten Maßnahmen und Dokumente können die Entwicklung sicherheitsrelevanter elektrischer oder elektronischer Komponenten schon bei einem niedrigen (A)SIL sehr aufwändig machen. Für die Entwicklung einer Motoransteuerung in einer SIL-2- oder ASIL-A-Anwendung gehen einschließlich Prüfung und Integration nicht selten sechs und mehr Monate ins Land.
Deshalb hat TDK-Micronas das Komplettpaket von Controller-Chip HVC 4223F und Firmware NTMicroDrice als „Ready-to-copy“-Plattform für die einfache und schnelle Umsetzung sicherer Antriebssteuerungen ausgelegt: Hard- und Software wurden nach den Vorgaben der einschlägigen Normen für sicherheitsrelevante Anwendungen bis SIL 2 und ASIL A entwickelt. Bei Bedarf liefert der Firmware-Entwickler NewTec die nötigen Dokumente wie etwa Safety-Plan, Safety-Konzept, Spezifikationen, Verifikationsplanung, Testreports und Bedienungsanleitung mit, um den Normenprüfungsprozess abzukürzen.
»Damit können auch Anwender ohne Safety-Erfahrung in wenigen Wochen sichere Motorsteuerungs-Anwendungen realisieren und dabei Aufwand, Kosten und Time-to-Market verringern«, resümiert Thomas Mack.
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