Nothalt-Konzepte für Produktionslinien: Für jede Größe die passende Lösung

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Die Sicherheit von Maschinen und Anlagen hängt im Wesentlichen von der korrekten Anwendung der entsprechenden Normen ab. Sie sollen die abstrakten Anforderungen der Maschinenrichtlinie konkretisieren. Eine besondere Rolle kommt dabei den harmonisierten Normen zu, die im Amtsblatt gelistet sind. Von Carsten Gregorius

Die Sicherheit von Maschinen und Anlagen hängt im Wesentlichen von der korrekten Anwendung der entsprechenden Normen ab. Sie sollen die abstrakten Anforderungen der Maschinenrichtlinie konkretisieren. Eine besondere Rolle kommt dabei den harmonisierten Normen zu, die im Amtsblatt gelistet sind. Von Carsten Gregorius

Nothalt-Konzepte

Von den harmonisierten Normen geht eine so genannte Vermutungswirkung aus. Dabei darf der Inverkehrbringer der Maschine oder Anlage erwarten, dass er bei richtiger Umsetzung die relevanten Schutzziele und Nothalt-Konzepte der Maschinenrichtlinie erfüllt. Im Gegensatz dazu hat der Betreiber von technischen Arbeitsmitteln – worunter auch Maschinen und Anlagen fallen – die Rahmenbedingungen der Betriebssicherheitsverordnung zu berücksichtigen. Sie überführt die europäische Richtlinie für technische Arbeitsmittel in deutsches Recht. Im Unterschied zu den harmonisierten Normen, die lediglich die Beschaffenheitsanforderungen beim Inverkehrbringen beschreiben, muss der Betreiber in der Betriebssicherheitsverordnung konkrete technische Regularien für Maschinen suchen.

Nothalt-Konzepte: Betreiber muss gewährleisten, dass Bediener an sicherer Maschine arbeiten

Das zugrunde liegende Ziel ist eindeutig: Als Verwender hat der Betreiber dafür Sorge zu tragen, dass die Bediener sowie das Service- und Wartungspersonal an einer funktional sicheren Maschine arbeiten. Deren Einstufung nimmt der Betreiber auf Basis einer Gefährdungsbeurteilung vor. Dabei ist er auf Informationen des Maschinen-/Anlagenherstellers angewiesen. Im besten Fall führt dieses Unternehmen die notwendigen Prüfungen bei einer wiederkehrenden Inspektion in der technischen Dokumentation auf. Eine solche Vorgehensweise führt jedoch insbesondere bei älteren Maschinen zu Problemen, da die Betriebsanleitungen häufig nicht den technischen Ansprüchen gerecht werden, die der Verwender verlangen darf. Außerdem könnte die Maschine schon beim Inverkehrbringen nicht dem damaligen Stand der Technik entsprochen haben. Deshalb sollte man bei der Prüfung von Arbeitsmitteln das Berufsgenossenschaftliche Regelwerk (BGR) als Grundlage heranziehen. In diesem Zusammenhang ist die BGR 500 zu nennen, die die Inhalte der zurückgezogenen Unfallverhütungsvorschriften (UVVen) aufbereitet hat.

Verkettung von Nothalt-Signalen kann erforderlich sein

Fragen treten häufig bei der Verkettung einzelner Maschinen auf. Die Bewertung, ob es sich um eine „Maschinenanlage“ im Sinne der Maschinenrichtlinie oder um „Einzelmaschinen“ handelt, sollte man hier auf Basis einer Risikobeurteilung treffen. Dies kann für den Betreiber dazu führen, dass er zum „Hersteller“ der gesamten Maschine wird und alle sich daraus ableitenden Pflichten zu erfüllen hat. Entsprechende Details regelt ein Interpretationspapier der Behördenvertreter sowie des VDMA (Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau). Unabhängig von der rechtlichen Betrachtung hinsichtlich des Inverkehrbringens muss der Betreiber beurteilen, ob bei einer funktionellen Verkettung von einzelnen Maschinen ebenfalls eine sicherheitstechnische Verkettung der Nothalt-Signale erfolgen muss. Diese Fragestellung resultiert auch aus der EN ISO 13850. Die Norm besagt, die Nothalt-Funktion muss so konzipiert sein, dass die Entscheidung zum Betätigen des Nothalt-Stellteils der Person keine Überlegungen bezüglich der sich daraus ergebenden Wirkungen abverlangt (Bild 1). Als Konsequenz aus einer Risikobeurteilung kann dies in der Praxis bedeuten, beim Betätigen eines beliebigen Not-Halt-Befehlsgeräts muss ein sicherheitsrelevanter Stopp für sämtliche Maschinen in einer Produktionslinie ausgelöst werden.

Reduzierter Installationsaufwand in kleinen Anwendungen

Würde der Betreiber versuchen, ein solches Linienkonzept mit klassischen Sicherheitsrelais aufzubauen, sieht er sich schnell mit einem beträchtlichen Installationsaufwand konfrontiert. Das multifunktionale Sicherheitsrelais PSR-MXF von Phoenix Contact ermöglicht hingegen eine einfache Umsetzung der Sicherheitsanforderungen. Das Grundkonzept des Moduls basiert auf zwei lokalen Sensorkreisen, die unabhängig voneinander die jeweiligen sicherheitsrelevanten Freigabekreise schalten. Ein übergeordneter Sensorkreis dient der gemeinsamen Abschaltung aller Freigabepfade (Bild 2). Durch eine Kaskadierung von je einem Sicherheitsrelais PSR-MXF pro Maschine lässt sich so bei Nutzung von potentialfreien Kontakten eine Nothalt-Verkettung bis PL e respektive SIL CL 3 realisieren. Die sicherheitsrelevanten Signale zwischen den einzelnen Maschinen werden jeweils auf das vor- oder nachgeschaltete Sicherheitsrelais verdrahtet. Auf diese Weise lassen sich zusätzliche Maschinen auf einfache Weise sowie praktisch ohne Einschränkung der Leitungslängen in das Grundkonzept integrieren. Eine Konfiguration per Software ist nicht erforderlich. Dieser Aspekt erweist sich insbesondere im Servicefall als wichtig, wenn der Mitarbeiter die Anlage ohne Einsatz von Software-Tools schnell wieder in Betrieb nehmen soll.

Nothalt-Konzepte: Trisafe-Sicherheitsmodul passt sich flexibel an

Bei komplexeren sicherheitstechnischen Anforderungen muss der Anwender auf eine softwarebasiere Lösung zurückgreifen. In diesem Fall bietet sich das Sicherheitsmodul PSR-Trisafe von Phoenix Contact an. Das Basisgerät, das bereits zwanzig digitale Ein- und vier sichere Halbleiterausgänge umfasst, lässt sich über Erweiterungsmodule flexibel an die entsprechenden Applikationsanforderungen anpassen. Zusätzliche Takt- und Masseschaltausgänge erhöhen die Sicherheit des Systems. Handelt es sich um größere Anwendungen, kann man das Basisgerät modular auf insgesamt 100 sichere Eingänge und 44 sichere Ausgänge ausbauen. Die standardmäßig vorhandenen Meldeausgänge werden zu Diagnosezwecken verwendet. Gateways für sämtliche gängigen Feldbussysteme sorgen für die Einbindung der Trisafe-Module in das Netzwerk. Zur einfachen Erstellung der Sicherheitsfunktionen steht den Kunden die grafische Benutzeroberfläche Safeconf zur Verfügung.
Das Konzept für eine Nothalt-Verkettung auf der Grundlage von PSR-Trisafe basiert auf dem Prinzip einer Daisy Chain: Für jede Maschine wird je ein Trisafe-Basismodul vorgesehen. Über eine sichere I/O-Kopplung wird ein Nothalt-Befehl zwischen den Basisgeräten übertragen, wobei das Signal am Ende der Kette wieder auf das erste Basisgerät zurückgeführt wird. Durch eine Dynamisierung im Applikationsprogramm lassen sich ebenfalls binäre Sicherheitssignale bis PL e respektive SIL CL 3 weiterleiten. Darüber hinaus verarbeitet das Basisgerät auch lokale Sicherheitsfunktionen wie Schutztürverriegelungen, Lichtgitter oder Betriebsartenvorwahlen. PSR-Trisafe stellt somit eine passende Lösung für Applikationen mit einem mittleren Komplexitätsgrad dar (Bild 3).

Nothalt-Konzepte einfach in bestehende Netzwerke integrieren

Möchte man komplexere dezentrale Netzwerklösungen umsetzen, bietet sich SafetyBridge Technology von Phoenix Contact an. Die Lösung lässt sich in alle gängigen Feldbus- und Ethernet-basierten Netzwerke integrieren, da sie ohne Sicherheitssteuerung und sicheres Bussystem auskommt. Deshalb eignet sich diese Technolgie ebenfalls für Retrofit-Anwendungen, wenn man die funktionale Sicherheit beispielsweise nachrüsten muss (Bild 4). Zur Realisierung von Linien-Nothalt-Konzepte benötigt jede Maschine ein Logikmodul LPSDO, das bereits acht digitale sichere Ausgänge bereitstellt. Abhängig von der erforderlichen Konfiguration kann der Anwender weitere I/O-Module pro Sicherheitsinsel hinzufügen. Die sicherheitsgerichteten Signale werden ohne zusätzlichen Verdrahtungsaufwand über virtuelle I/Os zwischen den einzelnen Maschinen ausgetauscht.
Summa summarum führt die flexible und wirtschaftliche Kombination von Standard- und Sicherheitstechnik zu mehr Wettbewerbsfähigkeit.  rt

Dipl.-Ing. (FH) Carsten Gregorius ist Senior Specialist Safety im Geschäftsbereich I/O and Networks bei Phoenix Contact Electronics in Bad Pyrmont.

Lesen Sie auch: Vakuumsauger – Wie sich in der Produktion dünne, folienverpackte Werkstücke sicher packen lassen

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