„Nach einer solch einfachen und effektiven Schlüsselschalter-Lösung haben wir lange gesucht“, betont Christian Schmidt, Projektmanager für Software-Entwicklung bei der Benteler Maschinenbau GmbH in Bielefeld, zugehörig zur Benteler Automobiltechnik. Bei dem global agierenden Konzern stehen Qualität und Produktionsleistung an oberster Stelle, was aus Sicht des Automatisierungsexperten bereits beim Schlüsselschalter beginnen kann. Christian Schmidt erklärt weshalb: „Im übertragenen Sinn ist der Schlüsselschalter mit IO-Link der Zugang zur Maschine; mit den Möglichkeiten des innovativen ID-Key von Siemens weiß die SPS-Steuerung, wer an der Maschine welche Arbeiten verrichten will und kann prüfen, ob er dazu autorisiert ist – eine Grundvoraussetzung für Qualität, Produktionsleistung sowie Sicherheit für den Bediener, der Sicherheitszonen betreten will.“
Hintergrund seiner Begeisterung für das RFID-Schlüsselsystem 3SU, dessen Firmware an die Kundenforderung angepasst wurde, ist: Die Berechtigung kann vom ID-Key ohne Zusatzprogrammierung über das Elektronikmodul gelesen werden. Dabei wird ein dünner Stift (ID-Key) in die Schlüsselschalter-Aufnahme geschoben, dessen Kennung erfasst und die entsprechende Freigabe an der Maschinensteuerung durchgeführt.
Unterschiedliche Farben des ID-Key (rot, grün, gelb, blau) haben unterschiedliche Freigabeszenarien hinterlegt. Die Farbcodierung kann ein Produktionswerk nutzen, um bestimmten Personenkreisen die Farben zuzuordnen (Gelb = Elektriker; Grün = Mechaniker; Blau = Roboterprogrammierer usw.); der tatsächliche Zugriffslevel für jeden ID-Key wird über die Software bestimmt. Diese Farben haben in der beschriebenen Anwendung bzw. Funktion jedoch keine Bedeutung, auch bei ihnen wird nur die UID gelesen. Das bedeutet: Jeder kann nur diejenigen Arbeitsschritte durchführen, für die er auch geschult und qualifiziert ist. Zusätzlich gibt es jedoch einen Master-Stick / ID-Key (weiß), der innerhalb des programmierten Freigabe-Levels die höchste Stufe darstellt. Durch diese einfache Kommunikation auf Maschinenebene in Verbindung mit der Identifikation (UID) der Schlüssel-ID lässt sich flexibel und individuell eine Vielzahl von Freigabe-Szenarien „parametrieren“.
Eindeutige Authentifizierung ohne Passwortvergabe
„Parametrieren“ bedeutet in diesem Zusammenhang, dass in einer Liste notiert ist, welcher ID-Key welche Berechtigungen besitzt. Die Programmierung einer solchen Liste inklusive der Eingabemaske wurde bei Benteler im Engineering-Framework TIA Portal einmalig durchgeführt und ist die Basis für die Parametrierung der „Zugriffslevel“ zu einer UID des ID-Key. Künftig werden durch entsprechende Eintragungen in dieser Liste direkt am Bedienpanel neue Schlüsselberechtigungen vergeben bzw. diese bei Schlüsselverlust sofort wieder entzogen – ähnlich einer Hausschließanlage mit elektronischen Schlüsseln. Christian Schmidt berichtet: „Auf diese Weise erreichen wir eine hundertprozentige Ablösung der sonst üblichen Passwortvergabe, die zudem noch einfach zu pflegen ist.“
Möglich wurde dieses intelligente Berechtigungskonzept, das bei Benteler in einem Pilotprojekt seinen hohen Nutzwert bestätigt hat, durch die IO-Link-Kommunikation. Für den Projektmanager eine wesentliche Voraussetzung, wie er betont: „Wir versuchen auf der Maschinenebene so viele Sensoren und Aktoren mit IO-Link-Kommunikation wie möglich einzusetzen; sie bilden das Grundgerüst für einen intelligenten Maschinenbetrieb.“ Deshalb setzt er die Befehls- und Meldegeräten von Siemens mit Bus-Kommunikation ein und sieht in ihnen eine gute Zukunft. Schließlich kommt die Digitalisierung in der Industrie mit großen Schritten voran, weshalb die Firma Benteler Maschinenbau solche Lösungen auch gerne einsetzen.
ID-Key als Garant für die notwendige Mitarbeiterqualifikation
Besonders bei „Just-in-time“-Werken müssen sämtliche Montage-, Transport- und Logistikprozesse einem besonderen Qualitätsniveau entsprechen. „Als Entwicklungsabteilung in der Sparte Plant-Engineering im Maschinenbau sind wir mit dafür verantwortlich, dass dort und natürlich auch in allen anderen Werken ein Maximum an technischer Unterstützung garantiert ist“, berichtet Projektmanager Schmidt. Insofern arbeitet er mit seinem Team konsequent an standardisierten Funktionslösungen mit einheitlichem und einfachem Aufbau, die neben der Eindeutigkeit ein schnelles Handeln im Servicefall ermöglichen. Durch die flexible Programmierung der ID-Keys kann die Berechtigung der Mitarbeiter an die Qualifikation und den Ausbildungsstand angepasst werden. Freigaben können an die tatsächliche Notwendigkeit angepasst werden.
Dabei ist der Konzeptaufbau recht übersichtlich und teilt sich in zwei generelle Ansätze: Die „Stand-alone“ Maschine oder die Maschinen, die in einer Verkettung mit einer übergeordneten Linien-Steuerung (L-SPS) stehen. Die Linien-Steuerung beinhaltet auch die Berechtigungsliste (Master-Liste), und nur dort kann diese auch modifiziert werden. Bei jeder Änderung erhalten die einzelnen Steuerungen die „aktualisierte“ Liste (Slave). Bisher haben sich knapp ein Dutzend unterschiedlicher Berechtigungen – möglich seien indes beliebig viele – herauskristallisiert. Christian Schmidt erklärt: „Damit können wir die Vielfalt der unterschiedlichen Aufgabenstellungen gut abbilden, und besitzen genügend Spielraum, um bei gewünschten Feinjustierungen individuell auf jede Anforderung sofort reagieren zu können.“
Der Schlüssel entscheidet, wer was erledigen darf
Bis zu hundert neuer Maschinen werden bei Benteler jährlich gebaut. Künftig soll jedes Bedienpult und jede Schutztür im Sicherheitskreis / in der Einhausung einen ID-Key mit IO-Link-Kommunikation von Siemens bekommen.