Bislang bereiten die unterschiedlichen dynamischen Signale der Sicherheits-Geräte Probleme. Abhilfe schafft die Klassifizierung der Schnittstellen.

Bislang bereiten die unterschiedlichen dynamischen Signale der Sicherheits-Geräte Probleme. Abhilfe schafft die Klassifizierung der Schnittstellen. ZVEI

In Europa gilt ein einfacher Grundsatz: Arbeitsplätze müssen sicher sein. Hierzu hat die Europäische Union für den Maschinenbetreiber einen eindeutigen rechtlichen Rahmen geschaffen. Ein Betreiber muss seinen Mitarbeitern einen sicheren Arbeitsplatz zur Verfügung stellen und regelmäßig prüfen, ob sich das Gefährdungsniveau verändert hat.

Auf die Schnelle

Das Wesentliche in 20 Sek.

  • Dynamische Schnittstellen können bei Sicherheits-Schaltgeräten Inkompatibilitäten verursachen.
  • Schnittstellen sind elektrisch kompatibel, aber in ihrem dynamischen Verhalten nicht vollständig aufeinander abgestimmt.
  • Positionspapier des ZVEI klassifiziert 4 Interface-Typen (Schnittstellen).
  • Hersteller wollen die unterstützten Interfaces in die Gerätedokumentation aufnehmen.
  • Auswahl- und Überprüfungsprozess wird durch die zusätzliche Klassifizierung der Safety-Komponenten für Anwender deutlich einfacher.

Basis hierfür ist die Durchführung der Gefährdungsbeurteilung auf Basis der Anforderungen aus der Betriebssicherheitsverordnung. Im Idealfall basiert das auf der Vorarbeit des Maschinenbauers, der für neue Maschinen und Anlagen als rechtlichen Rahmen die Maschinenrichtlinie (MRL) anwendet. Die MRL definiert Schutzziele, die unter Zuhilfenahme von harmonisierten Normen umgesetzt werden. Allerdings reicht die alleinige Anwendung von harmonisierten Normen nicht aus – speziell wenn es um den aktuellen Stand der Technik geht.

Die Vorgehensweise ist umgangssprachlich als CE-Prozess bekannt. Ausgangspunkt ist die Risikobeurteilung zur Erkennung möglicher Risiken, die im Design der Maschine oder des Prozesses liegen können. Zur Risikominderung werden konstruktive, organisatorische und technische Schutzmaßnahmen für jede der aufgedeckten Gefährdung definiert. Auch hier hilft die Anwendung von harmonisierten Normen, den CE-Prozess zu erfüllen. Die Definition und Umsetzung von (Steuerungs)technischen Maßnahmen erfolgt in der Regel unter Zuhilfenahme der EN ISO 13849-1 oder EN 62061 und münden in einem Sicherheitssystem, das alle steuerungstechnischen Funktionen (Sicherheitsfunktionen) beinhaltet.

Die Definition und Umsetzung von (Steuerungs)technischen Maßnahmen erfolgt in der Regel unter Zuhilfenahme der EN ISO 13849-1 oder EN 62061 und münden in einem Sicherheitssystem, das alle steuerungstechnischen Funktionen beinhaltet.

Die Definition und Umsetzung von (Steuerungs)technischen Maßnahmen erfolgt in der Regel unter Zuhilfenahme der EN ISO 13849-1 oder EN 62061 und münden in einem Sicherheitssystem, das alle steuerungstechnischen Funktionen beinhaltet. ZVEI

Einfache Zugangsüberwachung kann Probleme bereiten

Ein Beispiel: Eine Zugangsüberwachung zu einem Roboter wird heute in der Regel mit einem Sicherheitslichtgitter (Detektion) und einer konfigurierbaren Auswerteeinheit (Auswertung) realisiert: Der Konstrukteur wählt dazu ein an die Anwendung angepasstes Sicherheitslichtgitter aus, was oft bereits ein intensives Datenblattstudium erfordert: Typ 2 oder Typ 4, Reaktionszeit, Performance Level, Sicherheits-Integritätslevel, Art und Anzahl der Sicherheitsausgänge (OSSD) sowie die dynamische Testung der OSSD-Ausgänge sind für diese Produkte wichtige Parameter.

Ganz ähnlich die Situation bei den Auswerteeinheiten: Hier muss der Projekteur auf die Anzahl der notwendigen Eingänge achten, die Eignung für den erforderlichen Performance Level prüfen und kontrollieren, ob die Eingänge überhaupt OSSD-Signale verarbeiten können.

Die Auswerteeinheit hat noch eine zweite Schnittstelle hin zur ‚Reaktion‘ (Ansteuerung/Auslösung der Schutzfunktion). Auch hier sind Parameter wie Reaktionszeit, Eignung für den geforderten Performance Level und – falls halbleiterbasierte Sicherheitsausgänge vorliegen – die dynamischen Testsignale zu beachten.

Die Sicherheitstechnik selbst folgt bei der Umsetzung der Schutzziele einem strukturierten Ablauf: Zuerst werden die erforderlichen Sicherheitsabstände zum Roboter basierend auf den Reaktionszeiten aller Komponenten (Detektion, Auswertung, Reaktion) berechnet. Anschließend folgt die Konfiguration aller Komponenten in der Sicherheitskette.

Ist das alles erledigt, müssen noch die Zuverlässigkeits-Kennwerte der Sicherheitsfunktion bestimmt werden. An diesem Punkt findet der Vergleich statt, ob das erreichte Sicherheitsniveau (Performance Level nach EN ISO 13849-1; Sicherheits-Integritätslevel nach EN 62061) mindestens dem erforderlichen Sicherheitsniveau entspricht. Sind all diese Schritte positiv durchlaufen und alles dokumentiert, kann die Integration in die Maschine (Einbau und Verdrahtung) beginnen.

Die Phase des ‚in Betrieb Nehmens‘ endet mit der Inbetriebnahme und dem Start der Produktion – nachdem alle Sicherheitsfunktionen verifiziert, quasi einem Funktionstest unterzogen, wurden. Abschließend erfolgt die Validierung als ‚Crosscheck‘, ob das gewünschte Schutzziel erreicht und umgesetzt wurde.

Bei der Zugangsüberwachung mittels Lichtgitter und Auswerteeinheit kann es Probleme geben.

Bei der Zugangsüberwachung mittels Lichtgitter und Auswerteeinheit kann es Probleme geben. ZVEI

Alles beachtet und trotzdem funktioniert es nicht

Wenn dieses Rezept strukturiert bearbeitet wurde, liegt die Erwartung nahe, dass das gesamte System nun problemlos zum Laufen kommt. Genau dies ist häufig aber nicht der Fall!

Die Probleme reichen von sporadischen Fehlern bis zum kompletten Versagen der Schutzfunktion. Der Grund: Die Schnittstellen sind zwar elektrisch kompatibel (Pegel etc.), in ihrem dynamischen Verhalten aber nicht vollständig aufeinander abgestimmt.

Wie die Probleme mit dynamischen Signalen angegangen wurden, lesen Sie auf Seite 2.

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