Prinzip neu erfunden

Sensorik

Sicherheitslichtvorhang – Smart Process Gating ist ein neues Verfahren von Leuze Electronic, mit dem Muting-Prozesse nur noch wenig Platz benötigen. Schutzfelder können dabei ohne zusätzliche Muting-Sensoren überbrückt werden.

30. September 2016

Bislang waren für die temporäre Überbrückung von Schutzfeldern Muting-Sensoren erforderlich. Diese erkennen die Annäherung von Fördergut an ein Schutzfeld, so dass dieses zur Durchfahrt überbrückt werden kann. Gleichzeitig wird durch entsprechende Anordnung der Sensoren der Zugang für Personen verhindert.

Auf Basis der Type-4-Sicherheitslichtvorhänge der Baureihe MLC 500 hat Leuze Electronic das Smart-Process-Gating-Verfahren (SPG) entwickelt, das auf Muting-Sensoren verzichtet. Beim SPG kommt das erste Gating-Signal von der Anlagensteuerung (SPS), während das zweite bei der Unterbrechung des Schutzfeldes vom Sicherheitslichtvorhang selbst erzeugt wird. Das Verfahren setzt daher Kenntnis über die Position des Förderguts voraus, damit die nötigen SPS-Steuersignale im richtigen Zeitfenster am Sicherheitslichtvorhang vorliegen.

Die Integration einer SPG-Anwendung in eine Anlage ist sicherheitstechnisch als Systemlösung zu betrachten. Diese entsteht im Zusammenspiel von Sicherheitslichtvorhang, Anlagensteuerung und mechanischen Elementen. Hierzu muss der Anlagenbauer die Gating-Sequenz in der SPS programmieren können. Er trägt damit die Verantwortung für die Umsetzung des Gesamtsystems. Eine wichtige Anforderung dabei ist die Kenntnis der aktuellen Position des Transportgutes durch die SPS. Diese muss wissen, wann das Schutzfeld vom Transportgut erreicht beziehungsweise verlassen wird, um die nötigen Steuersignale zum richtigen Zeitpunkt an den Sicherheitslichtvorhang zu senden.

Die Position kann beispielsweise mit aktiven Transportbändern erkannt werden. Dies ist notwendig, da das Schutzfeld innerhalb von vier Sekunden nach Anliegen des SPS-Steuersignals unterbrochen werden muss. Zudem sind zwischen Transportgut und Lichtvorhang maximal 200 Millimeter Abstand beim Ein- und Ausfahren zulässig, solange eine Gating-Sequenz aktiv ist. Während des gesamten Ablaufs der Überbrückungsfunktion muss ein Synchronisationsstrahl frei bleiben. Beim Betrieb ist ein automatischer Anlauf ausgeschlossen – das System darf nur in Kombination mit einer Wiederanlaufsperre betrieben werden, wie sie auch im MLC 530 SPG integriert ist. Das erreichbare Performance Level (PL) der Lösung ergibt sich zusammen mit der verwendeten Anlagensteuerung: Eine Standardsteuerung ermöglicht PLd, eine Sicherheitssteuerung PLe.

Intelligenter Ablauf

Um die Schutzeinrichtung während der Durchfahrt von Transportgütern zu unterbrechen, wird beim Smart Process Gating kurz vor der Einfahrt in das Schutzfeld ein Signal von der SPS an den Sicherheitslichtvorhang gesandt. Der Zeitpunkt muss so eingestellt sein, dass sich das Transportgut näher als 200 Millimeter vor dem Schutzfeld befindet, um das Durchschlüpfen von Personen auszuschließen. Der Vorhang erzeugt bei der Einfahrt in das Schutzfeld das zweite Signal und überbrückt das Schutzfeld. Es werden somit mindestens zwei unabhängige Steuersignale zur Aktivierung der Überbrückungsfunktion benötigt: Ein Schaltsignal (CS) von der SPS und eine vom Transportgut erzeugte Unterbrechung des Schutzfelds (PFI). Die SPS sendet ein CS an den Sicherheitslichtvorhang.

Bei Einfahrt erzeugt der Sicherheitslichtvorhang das PFI und überbrückt das Schutzfeld während der Durchfahrt des Transportgutes. In der Basiskonfiguration muss die Durchfahrt in weniger als zehn Minuten erfolgen, ansonsten geht der Empfänger des Sicherheitslichtvorhangs in den Verriegelungszustand. Bei Bedarf kann eine Timeout-Verlängerung bis zu 100 Stunden konfiguriert werden, um Stillstände während eines Schichtwechsels oder über ein Wochenende ohne Verriegelung der Abläufe zuzulassen. Beim Ausfahren des Transportgutes aus dem Schutzfeld setzt der Sicherheitslichtvorhang das von ihm erzeugte Signal (PFI) zurück, sobald das Transportgut das Schutzfeld verlässt.

Der Sicherheitslichtvorhang MLC 530 SPG verfügt über zwei Betriebsarten: Eine ist für Geschwindigkeiten bis maximal 0,6 Meter pro Sekunde vorgesehen und kommt vor allem bei Anwendungen in der Intralogistik zum Einsatz. Filterzeiten von bis zu einer Sekunde erlauben auch Lücken im Transportgut, die etwa bei der Beladung einer Palette entstehen können. Auch hier ist der maximale Sicherheitsabstand zu berücksichtigen. Dies kann bei Bedarf durch ein zweites Steuersignal geschehen, das das Gating innerhalb von 0,1 Sekunden aktiv beendet.

Ohne Unterbrechung

Eine weitere Betriebsart ist auf geringere Fördergeschwindigkeiten unter 0,2 Meter pro Sekunde optimiert, wie sie im Automotive-Umfeld auftreten. Hier lässt sich eine eingeleitete SPG-Sequenz innerhalb von vier Sekunden gezielt unterbrechen und anschließend neu starten. So kann das System ohne Unterbrechung weiterlaufen, falls der Förderprozess angehalten wurde. Diese Betriebsart erfordert eine Sicherheits-SPS mit zwei Signalen und antivalenten Signalflanken, die die SPS-Gating-Sequenz einleiten und auch den qualifizierten Stopp und Neustart steuern.

Beim Smart Processing Gate muss ein Synchronisationsstrahl während des gesamten Ablaufs verbunden bleiben. Dabei handelt es sich um den obersten oder den untersten Strahl des Sicherheitslichtvorhangs. Dies kann auf zwei Arten umgesetzt werden: Entweder das Schutzfeld ist höher als das Transportgut, so dass der oberste Strahl als Synchronisationsstrahl dient. Dabei ist das gesamte Schutzfeld über der Förderstrecke angeordnet. Bei der zweiten Möglichkeit läuft der Synchronisationsstrahl unter der Förderstrecke. Die Strahlen des Sicherheitslichtvorhangs werden dabei allerdings zum Teil von der Förderstrecke unterbrochen. In diesem Fall ist es nötig, die unterbrochenen Strahlen »auszublenden«. Dazu verfügt der MLC 530 SPG über die Funktion »Feste Strahlausblendung mit 1-Strahl-Toleranz«. Diese ist in beiden beschriebenen Betriebsarten konfigurierbar. mk z

Auf einen Blick

Smart Process Gating

- Kompakte, platzsparende Auslegung der Anlage.

- Geringer Installations- und Service-Aufwand.

- Unterbrochene Teile oder Paletten mit Spalt in einer Sequenz sicher transportieren.

- Hohe Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit der Sicherheitseinrichtung.

- Keine Dejustage oder Beschädigung zusätzlicher Muting-Sensoren.

- Reduziertes Risiko von Manipulation durch das Betriebspersonal.

Erschienen in Ausgabe: 07/2016