Freiräume für Sicherheit

Sicherheitstechnik

Maschinenkonzepte – Die Integration der Anlagensicherheit in die Antriebe verbindet große Flexibilität mit einem hohen Einsparungspotenzial.

06. Juli 2009

Jede Krise bietet auch neue Chancen. So eröffnet die derzeitige Wirtschaftslage den Maschinen- und Anlagenbauern die Freiräume, an neuen Konzepten zu arbeiten, um mit einem wettbewerbsfähigen Portfolio aus diesen Zeiten hervorzugehen. Neben Kosteneinsparungen stehen dabei zunehmend auch die Sicherheitskonzepte im Mittelpunkt.

Eingebaute Sicherheit

Zahlreiche Optimierungsmöglichkeiten bietet hierzu das Konzept der antriebsintegrierten Sicherheit, wie es der Hamelner Antriebs- und Automatisierungstechnikspezialist Lenze anbietet. Standardmäßig enthalten in vielen Frequenz- und Servoumrichtern ist mittlerweile die Sicherheitsfunktion ›Safe torque off‹, mit der sich ein zweiter Abschaltpfad ohne netz- oder motorseitiges zweites Relais kostengünstig realisieren lässt. Zusätzlich können speicherprogrammierbare Steuerungen heute neben der Logikverarbeitung auch sicherheitsgerichtete Aufgaben übernehmen, und alle gängigen Feldbussysteme sind in der Lage, auf derselben physikalischen Leitung sowohl Standard-Prozess- und Servicedaten als auch sicherheitsgerichtete Daten zu übermitteln.

Auch elektrische Antriebe können heute ihren Teil zur funktionalen Sicherheitstechnik im Maschinenbau beitragen. So werden zahlreiche anspruchsvolle Funktionen bereits im Antrieb bereitgestellt. Die Servoregler der Baureihe Servo Drive 9400 von Lenze zum Beispiel bieten die Funktionen ›Sicher abgeschaltetes Moment‹ (STO), ›Sicherer Stopp 1‹ (SS1) und ›Sicherer Stopp 2‹ (SS2), ›Sicher begrenzte Geschwindigkeit‹ (SLS), ›Sichere Maximalgeschwindigkeit‹ (SMS) und ›Sichere Kaskadierung‹. Dazu kommen ein Betriebsartenwahlschalter mit Zustimmtaster-Funktion, sichere zweikanalige Ein- und Ausgänge sowie ein direkter Anschluss von Sicherheitsbussystemen wie Profisafe, wahlweise über Profibus oder Profinet.

Einfache Strukturen

Die Integration dieser Funktionen in den Antrieb eröffnet nicht nur Einsparungspotenziale für den Maschinenbauer, sondern vereinfacht zudem die Systemstruktur der Sicherheitstechnik. So entfällt zum Beispiel oft die bisher notwendige Hardware wie Sicherheitsschaltgeräte, Drehzahlwächter oder Netz- und Motorschütze.

Zusätzlich erleichtert die antriebsbasierte Sicherheit die Einhaltung der Sicherheitskategorie bzw. des erforderlichen Performance Levels in der gesamten Maschine, weil die einzelnen Sicherheitsfunktionen im Antrieb bereits durch eine Prüfstelle zertifiziert sind. Durch skalierbare Sicherheitsmodule lassen sich überdies die Funktionen passend für die jeweiligen Anforderungen einer Anwendung auswählen.

Modularer Aufbau

Der modulare Aufbau der Antriebslösungen von Lenze wird zudem auch künftigen Entwicklungen gerecht, weil sich durch den Austausch des jeweiligen Sicherheitsmoduls jederzeit weitere Sicherheitsfunktionen integrieren lassen. Nicht zuletzt verbessert antriebsbasierte Sicherheit auch die Diagnosemöglichkeiten, da alle Status-Informationen des Sicherheitsmoduls auch im Antriebsregler zur Verfügung stehen.

Neue Normen

Anlass zur Überarbeitung und Optimierung bestehender Sicherheitskonzepte bietet neben den technischen Neuerungen der letzten Jahre die bevorstehende Änderung der Normen. So gilt ab 28. Dezember 2009 ausschließlich die neue Norm EN ISO 13849-1 zur Sicherheit von Maschinen anstelle der bisherigen EN 954-1.

Für Maschinen- und Anlagenbauer ergeben sich daraus Änderungen beim Nachweis über das erreichte Maß an Sicherheit in den Maschinen. Zwar bleiben die bekannten Sicherheitskategorien auch in der Nachfolgenorm bestehen, allerdings beschreibt künftig das sogenannte Performance Level (PL) den Grad der Sicherheit in einer Maschine auf der Basis von Kenngrößen wie der Ausfallwahrscheinlichkeit von Bauteilen (MTTFd), dem Diagnosedeckungsgrad (DCavg) und den Fehlern gemeinsamer Ursache (CCF).

Die neue Norm EN ISO 13849-1 erfordert damit Wahrscheinlichkeitsrechnungen bei der Bestimmung der Sicherheit. Die Anbieter von Produkten mit funktionaler Sicherheitstechnik sind deshalb gefordert, die Maschinen- und Anlagenhersteller bei der Umsetzung neuer Sicherheitskonzepte und der Anwendung der neuen Norm zu unterstützen. Lenze-Produkte mit funktionaler Sicherheit werden daher bereits heute nach den neuen Normen zertifiziert. Bewährte Gerätereihen mit Sicherheitsfunktionen werden nachträglich einer Zertifizierung unterzogen, um die Abnahme der gesamten Maschine zu ermöglichen. Zudem unterstützt der Hersteller den Einsatz des Software-Tools Sistema der Berufsgenossenschaften durch Bereitstellung von Bibliotheken. Maschinen- und Anlagenbauer können deshalb die Lenze-Bibliothek in ihr Sistema-Projekt einbinden und die Produkte mit Funktionaler Sicherheit direkt in ihrem Projekt verwenden ohne die einzelnen sicherheitsrelevanten Kenngrößen eingeben zu müssen.

Martin Grosser, Lenze AG/bt

Fakten

+ Die Lenze AG in Aerzen bei Hameln ist ein weltweit führender Hersteller und Entwickler für Antriebstechnik und Automation.

+ Das Produktsortiment umfasst unter anderem Frequenzumrichter, Servoregler, Steuerungen, Servomotoren und Getriebe.

+ Für die Automation bietet Lenze Industrie-PCs, Bedien- und Anzeigegeräte, Visualisierungslösungen sowie I/O-Systeme.

Erschienen in Ausgabe: 04/2009