Erfahrungen nutzen

Sicherheitsschaltgeräte - Die Verlängerung der »alten« Maschinenrichtlinie durch die Europäische Union ermöglicht es, Praxiserfahrungen mit der neuen Vorgehensweise der Risikoanalyse zu sammeln.

27. Mai 2010

Eine wichtige Entscheidung der Europäischen Union im vergangenen Jahr war es, die Vermutungswirkung der Richtlinie DIN EN 954-1 zur Maschinensicherheit um zwei Jahre zu verlängern. Für Unternehmen, die sich mit der geplanten Einführung der neuen Norm EN ISO 13849-1 bisher nur unzureichend befasst hatten, bietet dies eine Gelegenheit, die schon vorliegenden Erfahrungen zu nutzen und sich mit den neuen Vorgehensweisen vertraut zu machen.

Im Mittelpunkt der neuen Norm steht die Berücksichtigung der Ausfallwahrscheinlichkeit von Sicherheitseinrichtungen. Im Falle der klassischen Stellungsüberwachung von Schutztüren durch elektromechanische Sicherheitsschalter mit getrenntem Betätiger ergibt sich deshalb oft die Frage, ob man einzelne konventionelle Sicherheitsschalter bis zum Performance-Leveld einsetzen kann. Hier herrscht oft die Meinung, dass dies nicht möglich wäre, weil unter anderem der Diagnosedeckungsgrad nicht ausreichend sei. Der Konstrukteur müsse also nach Alternativen suchen.

Das trifft jedoch keinesfalls zu. Zu beachten ist lediglich, dass der Konstrukteur hier einen PFHd-Wert selbst errechnen muss – eine Aufgabe, die bei selbstüberwachenden elektronischen Geräten deren Hersteller übernimmt. Jedoch lässt sich auch mit elektromechanischen Sicherheitsschaltern oder Sicherheitszuhaltungen problemlos Performance-Leveld erreichen, sofern eine geeignete sichere Auswertung eingesetzt wird und solange gewisse Fehlerausschlüsse möglich sind.

Hierzu gehört zum Beispiel, dass der Betätiger mit der Schutzeinrichtung unlösbar verbunden und das Sicherheitsschaltgerät durch geschützten Einbau gegen Fremdeinwirkungen wie Beschädigung und Verschmutzung geschützt ist. Zudem muss das Zusammenspiel von Gerät und Betätiger »stressfrei« sein.

Gefordert ist auch eine optimale konstruktive Einpassung, also eine stabile Türführung mit stabilem Endanschlag. Hilfreich ist hier die Norm ENISO138492, deren Anhang D (»Möglichkeiten zur Validierung elektrischer Systeme«) unter anderem grundlegende Sicherheitsprinzipien, bewährte Bauteile und auch Fehlerausschlüsse behandelt, die zur Beurteilung der sicherheitsbezogenen Teile von Steuerungen berücksichtigt werden können.

Für Höchste Sicherheit

Als Alternative für die Überwachung von Schutztüren stehen zum Beispiel die Sicherheitsschalter und Sicherheitszuhaltungen der Baureihen AZ 200/AZM 200 des Wuppertaler Sicherheitstechnikspezialisten Schmersal zur Verfügung, die die selbstentwickelte CSS-Technologie zur Abfrage der Verriegelungseinrichtung nutzen. Eine weitere Alternative ist der Sicherheitssensor CSS 16.

Er ist baugleich zum Sicherheitsschalter AZ 16 und verwendet ebenfalls die CSS-Technologie zur Kommunikation zwischen Sensor und Target. Diese Sicherheitsschaltgeräte sind auch bei Reihenschaltung zum Einsatz bis Performance-Levele geeignet. Darüber hinaus liefern sie umfangreiche Diagnose-Informationen, die die Verfügbarkeit der Maschine erhöhen.

In engem Zusammenhang damit steht die Frage, welchen Diagnosedeckungsgrad einfache, kontaktbehaftete Sicherheitsschaltgeräte in Reihenschaltung erreichen können. Hier vertritt Schmersal die weit verbreitete Position, dass eine Reihenschaltung – konservativ betrachtet – mit einem Diagnosedeckungsgrad von 60 Prozent bewertet werden kann, sofern im Übrigen die Anforderungen der Kategorie 3 erfüllt werden.

Unklarheiten bestehen zudem oft bei der Frage, wie die Sicherheitsfunktionen voneinander abgegrenzt werden sollen, wie also das sicherheitstechnische Blockschaltbild aussieht und welches Gerät zu einer bestimmten Sicherheitsfunktion gehört. Relevant wird dies zum Beispiel bei einer Maschine mit vier Schutztüren mit jeweils einer Sicherheitszuhaltung, die aber von einem gemeinsamen Sicherheitsrelaisbaustein ausgewertet werden. Diese Möglichkeit bieten Geräte, die das Prinzip der CSS-Technologie nutzen. Hier ergibt sich für jede Schutztür eine neue Sicherheitsfunktion. Bei der Sicherheitsbewertung nach ENISO138491 gibt es also vier Sicherheitsfunktionen, die zwar von baugleichen Geräten abgedeckt und von einem Sicherheitsrelaisbaustein ausgewertet werden, aber völlig getrennt betrachtet werden müssen.

Anlass zu Unsicherheit bietet auch die Frage nach einer Strukturierung der Sicherheitsfunktion für eine einfache Bewertung durch den Kunden. Die Beratungsingenieure der Schmersal Gruppe empfehlen hier in der Regel die Aufteilung einer Sicherheitsfunktion in mindestens drei Subsysteme für die Sensorik mit den Sicherheitsschaltern, für die Sicherheitsauswertung sowie für die Aktorik.

Oft diskutiert wird zudem die Auswirkung der neuen Norm auf die Anwendung von Sicherheitsbussystemen wie ASi Safety at Work. Hier ist die sicherheitstechnische Bewertung jedoch denkbar einfach, weil die Reihenschaltung der Geräte ja erst im ASi-Sicherheitsmonitor stattfindet, der für Anwendungen bis Performance-Levele mit einem Diagnosedeckungsgrad von 99 Prozent geeignet und zertifiziert ist.

Beim Einsatz des AS-i-Sicherheitsbusses entfällt damit die Problematik der Bewertung des Diagnosedeckungsgrades bei der Reihenschaltung von kontaktbehafteten Geräten. Die beste Vorgehensweise bei der Anwendung der neuen Sicherheitsvorschriften beginnt deshalb mit der Risikobewertung nach ENISO13849-1 und der Bestimmung des erforderlichen Performance-Level PLr. Nach der Gestaltung und Realisierung der Sicherheitsfunktion wird der erreichte Performance-Level verifiziert und validiert. Gute Hilfestellung leistet dabei die kostenlose Software Sistema des Instituts für Arbeitsschutz der Berufsgenossenschaften (IFA; vormals BGIA), für die umfangreiche Bauteilbibliotheken zu zur Verfügung stehen.

Udo Weber, K. A. Schmersal/bt

Erschienen in Ausgabe: 03/2010