Schmersal: Sicherheits-Schaltgeräte mit CSS-Technologie für bessere Maschinensicherheit. Bei der Konstruktion von Maschinen und Anlagen ist heute Flexibilität gefragt. Die Anwender haben oft sehr spezielle Wünsche, und das zu Recht: Wenn höchste Produktivität gefragt ist, dann müssen alle Abläufe und Funktionen reibungslos aufeinander abgestimmt sein. Das gilt auch für die Maschinensicherheit. Deshalb sind Sicherheits-Schaltsysteme im Trend, die sich durch Zusatzfunktionen exakt an die Arbeitsabläufe und die individuellen Anforderungen anpassen lassen.

Vor einigen Jahren noch konnten es sich die Maschinenbauer leisten, eine Maschine zunächst mit Blick auf die gewünschte Funktion und Leistung zu konstruieren und erst im zweiten Schritt die normenkonforme Sicherheitstechnik auszuwählen.

Dabei lief man Gefahr, durch die Sicherheitsvorkehrungen die Leistung der Maschine wieder einzuschränken. Ein solches Vorgehen entspricht heute nicht mehr dem Standard: Die Maschinensicherheit ist integraler Bestandteil des Konstruktionsprozesses, denn je eher man sich über das Sicherheitskonzept im Klaren ist, desto besser sind die Schutzeinrichtungen in die Maschinenfunktionen eingepasst.

Flexibilität wird immer wichtiger

Bei der Auswahl des Sicherheitssystems spielen natürlich viele Faktoren wie Ergonomie, Flexibilität und Produktivität eine Rolle. Da die Wünsche der Maschinenbetreiber immer spezifischer werden, hat der Maschinenbauer eigentlich nur eine Möglichkeit: Er muss Sicherheits-Schaltgeräte und -systeme einsetzen, die ein hohes Maß an Flexibilität bieten und mit denen sich auch Zusatzfunktionen erfüllen lassen.

Diese Funktionen können in einem Gerät integriert sein oder aber mit verschiedenen Geräten realisierbar sein, die aber zueinander kompatibel sind und gleiche Baumaße aufweisen. Nur so kann man auf die sich stetig differenzierenden Wünsche der Maschinenanwender eingehen, ohne die Komplexität der eigenen Fertigung unnötig zu erhöhen.

Von der Hardware in die Software

Ein eleganter Weg, diese Anforderung zu erfüllen, ist die Verlagerung von Sicherheitsfunktionen von der Hardware- auf die Software-Ebene. Auf diese Weise kann man auch sehr komplexe sicherheitstechnische Aufgaben mit geringem Hardware-Aufwand abarbeiten - bis hin zu neuen Konzepten wie z.B. der Zusammenarbeit von Mensch und Roboter ohne trennenden Schutzzaun.

Ohne Frage ist die sicherheitsgerichtete Steuerungstechnik ein zentraler Trend in der Maschinensicherheit, und die Schmersal Gruppe wird nicht zuletzt aus diesem Grund auf der Hannover Messe eine ganz neue Generation von Sicherheitssteuerungen vorstellen.

Sicherheit per Datenbus

Bei den Sicherheitssteuerungen hat der Anwender höchstmögliche Flexibilität, was die Auswahl der Funktionalitäten betrifft. Allerdings kann man auch mit anderen Mitteln schon höhere Flexibilität und individuelle Anpassung des Sicherheitssystems erreichen - z.B. indem man einen Standard-Sicherheitsbus wie AS-Interface Safety at Work (AS-i SaW) einsetzt.

Aus diesem Grund - und natürlich weil sich die Anschaltung wesentlich vereinfacht - erweitert die Schmersal Gruppe ihr Programm an Sicherheits-Schaltgeräten mit integrierter ASi-SaW-Schnittstelle kontinuierlich. Auf der Hannover Messe wird als Neuheit u.a. der AZM 200 in AS-i SaW-Ausführung (Abb. 1) vorgestellt.

Alternative zum Sicherheitsbus

Über den Sicherheitsmonitor von AS-i SaW kann man viele Zusatzfunktionen wie z.B. Einschalt-, Ausschalt- und Verzögerungszeiten programmieren und damit das Sicherheitssystem exakt an die individuellen Anforderungen anpassen. Zudem gibt es umfassende Diagnosefunktionen: Z.B. kann der Anwender abrufen, wie oft eine Schutztür geöffnet wurde. Außerdem werden Änderungen im Sicherheitskreis erfasst und dokumentiert.

Allerdings muss man nicht zwingend ein Sicherheits-Bussysteme vorsehen, wenn man zusätzliche Diagnose-Funktionen wünscht. Man kann auch Sicherheits- Schaltgeräte mit der von Schmersal entwickelten CSS-Technologie einsetzen, bei denen die integrierte Sicherheits-Sensorik nicht als Magnetschalter auf Reed-Rohr-Basis ausgeführt ist, sondern nach einem innovativen Puls-Echo-Verfahren arbeitet.

Erweiterung der Anzeige- und Diagnosefunktionen

Die "eingebaute" Intelligenz der Sensoren kann man dazu nutzen, um Diagnose-Informationen zu generieren. Diese Informationen lassen sich über konventionelle Verdrahtung, aber auch sehr effizient per Bus-Technologie übertragen - über das serielle Diagnose-Gateway SD (Abb. 2).

Das Gateway sammelt die diagnoserelevanten Informationen der angeschlossenen Sicherheits-Schaltgeräte in und leitet sie über ein Profibus DP-Protokoll an die SPS weiter. Diesen Vorteil kann man beim Einsatz des Sicherheitsschalters AZ 200, der Sicherheitszuhaltung AZM 200 sowie der Sicherheitssensoren CSS 180 und CSS 34 nutzen.

Neue Varianten für die Sicherheitszuhaltung

Darüber hinaus wird es in Hannover neue Varianten der Sicherheits-Schaltgeräte mit CSS-Technologie geben, die neue Funktionen ermöglichen. Bspw. werden die Sicherheitszuhaltungen der AZM 200-Baureihe (Abb. 1) mit zusätzlichen Anzeige- und Diagnose-Funktionen ausgestattet. In der bisher verfügbaren Ausführung zeigen eine LED sowie ein Signalausgang an, ob die Schutztür geschlossen ist. Bei einer neuen Version wird darüber hinaus angezeigt, ob die Tür auch zugehalten wird. Wenn mehrere Geräte in Reihe geschaltet sind, kann der Anwender zudem erkennen, welche der Türen jeweils geschlossen bzw. geschlossen und zugehalten 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. zugehalten ist. Der Ausgang registriert auch, dass Fehler erkannt wurden, und zeigt das entsprechend an. Somit werden die Anzeige- und Diagnosemöglichkeiten erweitert, und der Anwender ist besser informiert - das kommt auch der Produktivität der Maschine zugute.

Berührungslose Schutztür-Überwachung ohne Auswerteeinheit

Bei einer weiteren Neuheit war die Kostenersparnis für den Maschinenbauer das Leitmotiv: Der Sicherheitssensor CSS 34 (Abb. 3), der sich mit seiner Quaderbauform sehr gut für den Anbau an die üblichen Alu-Profile von Maschinenumhausungen eignet, ist in zwei neuen Versionen verfügbar, die zusätzliche Auswertefunktionen übernehmen.

Deshalb kommt der Konstrukteur ohne Sicherheitsbaustein aus: Man schließt einfach zwei konventionelle Schütze oder Relais, die mit Hilfe eines Rückführkreises überwacht werden, an die Sicherheitsausgänge an. In der einen der beiden neuen Versionen erfolgt die Rückführung ohne flankenüberwachte Kontakte, in der zweiten benötigt man einen zusätzlichen Freigabetaster, der auf eine fallende Flanke überwacht wird. Diese Funktion entspricht der Reset-Funktion an hintertretbaren Schutzeinrichtungen.

Elektronik gut genutzt

Somit wird die Elektronik in der Sensorik gut genutzt, und man kann ohne Auswerteinheiten die Steuerungskategorie 4 nach EN 954-1 bzw. SIL 3 nach IEC 61508 erreichen. Dies ist besonders bei kleineren Maschinen mit nur einer Schutztür interessant, bei denen der Verzicht auf eine Auswerteinheit Kosten spart.

Bei mehreren Schutztüren fällt dieser Vorteil nicht so ins Gewicht, zumal man dank der CSS-Technologie mit einer gemeinsamen Auswerteinheit für mehrere in Reihe geschaltete Sicherheitssensoren auskommt. Auch dafür gibt es Neuheiten: Der Anschluss kann über einen speziellen Stecker erfolgen, der als Zubehör geliefert wird. Alternativ wird eine separate Anschalteinheit angeboten, über die man bis zu 31 Sicherheits-Schaltgeräte mit CSS-Technologie anschließen kann.

Mehr Funktionen = mehr Produktivität

Die zusätzlichen Funktionen, die die neuen Sicherheits-Schaltgeräte bieten, erlauben eine optimale Anpassung der sicherheitsrelevanten Funktionen an die Arbeitsabläufe der Maschine. Damit tragen sie nicht nur zu einem hohen Sicherheitsniveau, sondern auch zu höherer Produktivität bei - dieses Ziel haben die Entwickler von Sicherheits-Schaltgeräten immer im Blick, denn die Sicherheitsfunktionen dürfen die "eigentlichen" Funktionen der Maschine nicht beeinträchtigen: Das ist eine ganz wesentliche Voraussetzung für die Akzeptanz der Schutzeinrichtungen.

KONTAKT

Dipl.-Ing. (FH) Siegfried Wolf
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