Experten für die Sicherheit

Spezial

Safety-Funktionalität – Mit sicheren Produkten und guter Beratung kann der Maschinenbau noch einfacher arbeiten. Darum tun die Hersteller gut daran, Fachleute für Sicherheitsaspekte selbst auszubilden.

30. März 2012

Safety in der Antriebsebene macht Maschinen als Folge schnellerer Abschaltzeiten sicherer. Ein weiterer Nutzen der Integration sind sinkende Lebenszykluskosten, vor allem durch Einsparungen bei Komponenten, Schaltschrankvolumen und Verdrahtung. Weitere Vorteile sind die kürzere Inbetriebnahme und ein geringerer Schulungsaufwand.

Damit Anwender all dies voll erschließen können, müssen Hersteller ihren Support in Richtung Sicherheit erweitern. Das sieht auch Lenze aus Hameln so: Konkret investiert das Unternehmen verstärkt in das Safety-Know-how seiner Belegschaft. Diese nimmt gegenüber Maschinenbauern und Betreibern verstärkt die Rolle eines Lösungspartners ein. Gemeinsam mit dem Kunden will man schneller zum Ziel kommen und teure Engineering-Zeiten senken.

Wer gegenüber seinen Kunden als »Lenze Safety Expert« auftritt, hat mindestens ein fünftägiges Training zum »Functional Safety Engineer« beim TÜV Rheinland abgeschlossen. Im theoretischen Teil stehen neben Grundlagen wie Maschinenrichtlinien, Normen, Software Tools und Standardkomponenten auch Applikationsberichte und vorbildliche Anwendungen auf dem Programm. Im praktischen Teil üben die zukünftigen Sicherheitsexperten mit der eigenen Hard- und Software sowie den im Markt etablierten Sicherheitssteuerungen und Kommunikationssystemen. Zudem erarbeiten die Kandidaten ein umfassendes Safety-Abnahmeprotokoll anhand eines konkreten Anwendungsbeispiels.

Gefahr nimmt zu

Der Aufwand ist gerechtfertigt: Aufgrund der stetig steigenden Geschwindigkeit hochautomatisierter Arbeitsabläufe nimmt die Gefahr für Mensch und Maschine wegen Fehlbedienungen und technischer Störungen zu. Häufig sind dabei Quelle und Potenzial der Gefährdung auf den ersten Blick nicht zwingend erkennbar. Hersteller von Antriebs- und Automatisierungstechnik haben in der jüngsten Vergangenheit deswegen verstärkt die Rolle des Projektpartners für die funktionale Sicherheit eingenommen. Ergibt die Risikobeurteilung nach EN ISO 14121 etwa, dass ein generelles Risiko von einem gesteuerten Anlagenteil ausgeht, muss der Anwender eine Risikoanalyse vornehmen und diese umsetzen bis das Performance Level nach EN ISO 13849 erreicht ist.

Wenn es um den Schutz von Leben und Gesundheit von Menschen bei der Ausübung ihrer beruflichen Tätigkeit geht, ist die EN ISO 13849-1 in Europa entscheidend sowie die Sektornorm EN IEC 62061, die sich auf Steuerungen beschränkt. Das Ziel, den Menschen zu schützen, darf keine Kompromisse zulassen. In der Praxis kann das zum Spagat führen, denn maximale Sicherheit steht nicht selten im Widerspruch zur leichten Maschinenbedienung. Außerdem haben Anwender – Schutz von Mensch und Maschine hin oder her – immer auch Produktivität und Ertrag im Blick. Und letztlich lassen sich Maschinenbewegungen nicht ohne Bremsweg zum Stillstand bringen. Diese Aspekte sind Safety-Innovationstreiber im Maschinen- und Anlagenbau.

In Summe geht es darum, die Produktivität durch schnelleres Stillsetzen zu erhöhen. Die Begründung dafür ist physikalisch: Die kinetische Energie eines Bauteils – und mit ihr der Reaktionsweg – steigt mit dem Quadrat der Geschwindigkeit. Dieser Zusammenhang hat den Effekt, dass schnelle Reaktionen den Bremsweg reduzieren. Folglich lassen sich entweder Sicherheitsabstände verkürzen – was zum Beispiel kompaktere Abmessungen ermöglicht – oder die zulässigen Geschwindigkeiten erhöhen. Kürzere Takte steigern also die Produktivität.

Safety inside

Zeit = Weg = Sicherheit = Produktivität – diese Gleichung ist für Lenze der Schlüssel zum Erfolg. Das Unternehmen setzt nicht auf externe Komponenten wie Schütze, um die Leistungsversorgung der Antriebe zu unterbrechen, schon seit knapp zehn Jahren sorgt »Drive-based Safety« für das Stillsetzen direkt im Antrieb. Dies geschieht durch Abschalten der Impulsmuster über Optokoppler, und zwar viel schneller als etwa die rein kontaktbehaftete Versorgungsunterbrechung, die häufig 50 Millisekunden benötigt, bis der Stromfluss sicher beendet ist. In diesem Zeitraum kann ein dynamischer Antrieb bereits eine gefahrbringende Drehzahl erreicht haben.

Die antriebsbasierte Sicherheitstechnik gehört heute zur etablierten und funktional geschätzten Technik. Bei der aktuellen Forschung und Entwicklung von Lenze steht weniger die losgelöste Hardware-Architektur im Mittelpunkt, sondern vielmehr die Wechselwirkungen von Safety innerhalb einer Maschinenbewegung. Lenze hat diese veränderte Betrachtung mit dem Begriff »Motion-Centric Automation« zusammengefasst. Die Anwendung entscheidet, welche Antriebstechnologie zum Einsatz kommt – und nicht umgekehrt. Diese Denkweise setzt sich in der funktionalen Sicherheit fort. Dabei stellt sich nicht die Frage, ob Sicherheitsfunktionen wie Safe Torque Off oder sicher begrenzte Geschwindigkeit vom Antrieb erledigt werden, sondern vielmehr, wer die Steuerung und Auswertung von Sensoren übernimmt.

In kleineren Anlagen mit einer begrenzten Zahl an Antrieben stellt die direkte Verknüpfung von Sensoren und Auswertegeräten mit den Reglern meist den eleganten und preiswerten Weg dar. In größeren Automatisierungslösungen hingegen können zentrale Architekturen der sinnvollere Weg sein. Gerade diese Entwicklung wird parallel unterstützt durch moderne SPS-Systeme, die heute in der Lage sind, sowohl den Maschinenablauf als auch die Sicherheit »unter einem Dach« zu verarbeiten. Neuere Sicherheitsbussysteme, die sichere und unsichere Daten gleichzeitig auf nur einem physikalischen Bus übertragen, unterstützen die Entwicklung. Lenze arbeitet darum mit Hochdruck daran, Sicherheitstechniklösungen auch für zentrale Architekturen anzubieten.

Erschienen in Ausgabe: 02/2012