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Sichere Bewegungsüberwachung

Bild 1. Das multifunktionale Sicherheitsschaltgerät FP-Safe

Bild 2. Abschläger auf Fingerschutzposition

Bild 3. FP-Safe Configurator-Projektdatei

Um komplexeren Anforderungen beim sicherheitsgerichteten Stillsetzen einer Maschine gerecht zu werden, empfehlen sich multifunktionale Sicherheitsschaltgeräte. Diese kommen da zum Einsatz, wo mehr als zwei bis drei modulare Sicherheitsrelais verwendet werden und eine sicherheitsgerichtete Steuerung das Budget übersteigt.

Ein klassischer Fall für den Einsatz multifunktionaler Sicherheitsschaltgeräte, wie dem FP-Safe (Bild 1) von Panasonic, ist eine Registerstanzmaschine für Buch- oder Katalogseiten. Hier sorgen für ein und dieselbe Sicherheitsfunktion unterschiedliche Schutzeinrichtungen, die abwechselnd aktiv sind.
Der gefährdete Bereich zwischen dem Stanzmesser und der Eingriffsstelle wird mit einem mechanischen Schutz abgedeckt, der ähnlich wie eine Schutztür (nachfolgend Abschläger genannt) funktioniert. Dieser Bereich wird zusätzlich von einer Lichtschranke überwacht, die nur dann aktiv ist, wenn der Abschläger den Fingerschutz nicht mehr gewährleisten kann. Diese beiden Schutzeinrichtungen werden allerdings nur dann ausgewertet, wenn sich das Messer bewegt und somit überhaupt eine Gefahr vorhanden ist (Bild 2). Auf diese Weise können die Buch- oder Katalogseiten in die Maschine einfallen, ohne dass sie sofort abschaltet.

Sicherheitsgerichtete Funktionen
Die wichtigsten sicherheitsgerichteten Funktionen nach DIN EN 60204-1 (VDE 0113-1) zum Beenden bzw. Stillsetzen der gefahrbringenden Bewegung lauten STO (safe torque off), SS1 (safe stop 1) und SS2 (safe stop 2). Diese Betriebszustände kann das Sicherheitsschaltgerät überwachen und gegebenenfalls auslösen. Das Abfragen der Not-Aus-Taster, eines Schutztürkontakts (antivalent) oder eines genormten Zweihandstarts nach DIN EN 574 ist ebenfalls möglich.
Eine entsprechend komplexe Verknüpfung, wie in der beschriebenen Applikation (Bild 3), ist nicht nur funktionell mit modularen Sicherheitsrelais schwer zu realisieren, sondern wird zudem durch die fallenden Kennzahlen der sicherheitsgerichteten Parameter den Lösungsspielraum einschränken. Gerade die sicherheitsgerichtete Überwachung von Bewegungen verknüpft mit anderen Anlagenzuständen bei gleichbleibender SILCL (safety integrity level claim) bzw. PL (performance level) oder beispielsweise der niedrige PFHD (probability of dangerous failure per hour) ist eine der Stärken des eingesetzten FP-Safe-Basismoduls.
Selbstverständlich muss bei der Implementierung der Lösung gemäß der Risikoanalyse und entsprechend den Design-richtlinien der DIN EN 62061 (VDE 0113-50) bzw. DIN EN ISO 13849-1 und der Normengruppe IEC 61508 verfahren werden. Doch innerhalb dieser normativen Grenzen ist jede technisch einwandfreie Lösung zulässig. Daher empfiehlt sich ein derartiges Modul auch für den Einsatz bei kompakten, aber dennoch komplexen Lösungen.

Fazit
Das FP-Safe-Basismodul hat bereits eine zweikanalige sichere Bewegungsüberwachung implementiert. Mit dieser lassen sich die gefahrbringenden Antriebe gezielt in die genormten Betriebszustände überführen. Weitere sicherheitsgerichtete Sensoren können an das Gerät angeschlossen werden um, in Abhängigkeit aller relevanten Parameter, SIL3 bzw. PLe zu erreichen.

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Autor: Dipl.-Ing. (FH) Wolfgang Lex ist Senior Manager im Bereich Vertrieb & Marketing bei der Panasonic Electric Works Europe AG