Schmersal: Sicherheits-Schaltgeräte mit CSS-Technologie. Konstrukteure im Maschinen- und Anlagenbau erwarten zunehmend zusätzliche Funktionen von den Sicherheitsschaltern und Sicherheitszuhaltungen, die an den Schutztüren der Maschinen angebracht sind – z. B. Funktionen, die die Anschaltung vereinfachen oder die Diagnose unterstützen. Diese Forderung erfüllt die Schmersal Gruppe mit Sicherheits-Schaltgeräten, die ein eigens entwickeltes Wirkprinzip für die Kommunikation zwischen Schalter und Betätiger nutzen. Das Programm dieser Schaltgeräte wird kontinuierlich um neue Modelle und Varianten erweitert.

Ein Sicherheitsschalter hat die Aufgabe, die Stellung einer Schutztür zu überwachen, und eine Sicherheitszuhaltung hält die Schutztür so lange verriegelt, wie die gefahrbringende Bewegung andauert. Das sind die Basisfunktionen dieser beiden häufig verwendeten Sicherheits-Schaltgeräte, und es kommt immer häufiger vor, dass den Konstrukteuren diese Funktion nicht genügt.

Transparenz erhöht Produktivität

Die Gründe dafür liegen auf der Hand: Die Sicherheits-Schaltgeräte sind häufig in sicherheitsgerichtete Steuerungen eingebunden, die eine Vielzahl von Zusatzinformationen zur Verfügung stellen können. Damit erleichtert man z. B. die Diagnose im Fehlerfall, kann Status-Informationen abrufen oder einsehen, wie häufig bestimmte Funktionen betätigt wurden. Diese Informationen schaffen u. a. die Voraussetzung dafür, die Verfügbarkeit der Maschine zu erhöhen. Das Mehr an Information schafft also Transparenz, die der Produktivität zu Gute kommt.

Unkomplizierte Installation, ergonomische Bedienung

Ein anderes Motiv, von Sicherheits-Schaltgeräten mehr zu verlangen als "nur" die Stellungsüberwachung bzw. Verriegelung der Schutztür, ist die möglichst unkomplizierte Installation: Hier möchte man Zeit (und damit Kosten) sparen und zugleich nicht auf Zusatzinformationen verzichten. Drittens schließlich möchte der Konstrukteur – und das ist ganz im Sinne des Anwenders – die Bedienung der Maschine erleichtern und nicht nur eine ergonomische – Bedienung vorsehen, sondern auch dem Bediener die nötigen Informationen z. B. über den Verriegelungszustand der Zuhaltung bereitstellen.

Neues Wirkprinzip: Bidirektionale Kommunikation

Diese Wünsche sind durchaus erfüllbar – allerdings nicht mit konventionellen Sicherheits-Schaltgeräten, die rein elektromechanisch arbeiten. Zum Einsatz kommen hier vielmehr Geräte, die bidirektional und berührungslos mit dem Betätiger an der Schutztür kommunizieren. Für diese Aufgabe hat die Schmersal Gruppe ein Wirkprinzip entwickelt, das auf der Basis des Puls-Echo-Verfahrens arbeitet.

Die sog. CSS-Technologie bietet nicht nur den Vorteil, dass ein größerer Schutztürversatz toleriert wird. Man kann auch zusätzliche Informationen abrufen, und die Geräte können einfach in Reihe geschaltet werden, so dass man nicht für jedes Schaltgerät eine separate Auswerteinheit benötigt: Das vereinfacht die Installation.

Sensorik für Sicherheitsschalter und – zuhaltung

Nach diesem Prinzip arbeiten mehrere Baureihen von Sicherheitssensoren, z. B. der CSS 180 im zylindrischen Gehäuse und der CSS 34 im quaderförmigen Gehäuse zum Anbau an die üblichen Profilsysteme. Aber auch für Sicherheitsschalter und –zuhaltungen gilt das Prinzip "CSS inside". Im Sicherheitsschalter AZ 200 sowie in der Sicherheitszuhaltung AZM 200, bei denen die Stellungsüberwachung zusammen mit einem ergonomischen Türgriff in eine montagefreundliche Baueinheit integriert ist, übernimmt ein CSS-Sensor die berührungslose Kommunikation zwischen Sensor und Betätiger. Beim AZM 200 wird darüber hinaus auch die Stellung der Zuhaltefunktioneinrichtung über eine solche Sensorik überwacht.

Sicherheitszuhaltung: Neue Varianten

Welche Möglichkeiten das besondere Wirkprinzip bietet, zeigen neue Varianten des AZM 200, die zurzeit dem Markt vorgestellt werden (Abb. 1). In der bisher verfügbaren Ausführung zeigen eine LED sowie ein Signalausgang, ob die Schutztür geschlossen ist. Eine neue Version zeigt darüber hinaus an, ob die Tür auch verriegelt ist. Wenn mehrere Geräte in Reihe geschaltet sind, kann der Anwender zudem erkennen, welche der Türen jeweils geschlossen und/oder verriegelt ist.

Eine weitere neue Version des AZM 200, die speziell für den Einsatz an einzelnen Schutztüren, d. h. ohne Reihenschaltung, entwickelt wurde, bietet einen zusätzlichen Diagnoseausgang, der nicht nur anzeigt, ob die Tür geschlossen bzw. verriegelt ist. Der Ausgang registriert auch, dass Fehler erkannt wurden, und zeigt das entsprechend an.

Für zusätzliche Diagnosefunktionen

Damit sind die Anzeige- und Diagnosemöglichkeiten deutlich erweitert worden. Anwender, denen das noch nicht genug ist, können das serielle Diagnose-Gateway (Abb. 2) nutzen, das Schmersal für alle Sicherheits-Schaltgeräte mit CSS-Technologie entwickelt hat. Über dieses Gateway werden die diagnoserelevanten Informationen der angeschlossenen Sicherheits-Schaltgeräte gesammelt und über ein Profibus DP-Protokoll an die SPS weitergeleitet. Auch für Anwender, die die Sicherheits-Schaltgeräte an der Maschine über einen Standard-Sicherheitsbus anschalten möchten, gibt es jetzt die dafür geeignete Variante des AZM 200, nämlich neu sind Ausführungen mit integrierter AS-Interface Safety at Work (AS-i enaW)-Schnittstelle.

Berührungslose Schutztür-Überwachung ohne Auswerteeinheit

Ein besonderer Vorteil der CSS-Technologie ist die Tatsache, dass die zusätzlichen Informationen und Funktionen nicht durch ein höheres Maß an Komplexität "erkauft" werden müssen. Dies zeigen zwei neue Versionen des Sicherheitssensors CSS 34 (Abb. 3). Da diese Sensoren in der Lage sind, zusätzliche Auswertefunktionen zu übernehmen, muss man sie nicht in Kombination mit einem Sicherheitsbaustein einsetzen. Vielmehr kann man zwei konventionelle Schütze oder Relais mit zwangsgeführten Kontakten an die Sicherheitsausgänge anschließen, deren sicherheitsgerichtete Funktion die Sensoren mit Hilfe eines Rückführkreises überprüfen.

Kosten sparen bei kleineren Maschinen

In der neuen Versionen F0, die für Maschinen mit Automatikstart eingesetzt werden kann, erfolgt die Rückführung ohne flankenüberwachte Kontakte. Wird kein Automatikstart benötigt, kann ein Freigabetaster mit in den Rückführkreis eingefügt werden. In der zweiten neuen Version F1 benötigt man einen Reset-Taster, der auf eine fallende Flanke hin überwacht wird. Diese Funktion entspricht der Reset-Funktion an hintertretbaren Schutzeinrichtungen. Im Gegensatz zu konventionellen Sicherheitsauswertungen überwachen die beiden Versionen des CSS 34 F zusätzlich auch die externe Verkabelung zum Freigabe- oder Reset-Taster auf Querschluss, Masseschluss und Fremdspannung.

Elektronik gut genutzt

Somit wird die "intelligente" Elektronik im CSS 34 gut genutzt, und man kann ohne Auswerteinheiten die Steuerungskategorie 4 nach EN 954-1 bzw. SIL 3 nach EN 61508 erreichen. Dies ist besonders bei kleineren Maschinen mit nur einer Schutztür interessant, bei denen der Verzicht auf eine Auswerteeinheit Kosten spart. So trägt die integrierte Elektronik auch in Sicherheits-Schaltgeräten dazu bei, dass man zusätzliche Komponenten einspart und Auswertefunktionen dezentral, direkt ins Gerät, integriert: Davon profitieren sowohl der Maschinenbauer als auch der Anwender der Maschine.

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Frank Schmidt
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