Sicherheitswache schieben

Sicherheitstechnik - Fehlersichere Kommunikation, redundante Softwarekonzepte und sicherheitsgerichtete Installationskomponenten eröffnen neue, bisher nicht gekannte Möglichkeiten für sichere Produktionsanlagen. Personensicherheit muss nicht mehr mit Anlagenstillstand gleichgesetzt werden.

09. August 2005

Ziel der Sicherheitstechnik ist es, die Gefährdung von Menschen durch technische Einrichtungen so gering wie möglich zu halten. Zur Realisierung eines weltweit gleich hohen Sicherheitsstandards im Personenschutz wurden in den letzten Jahren viele nationale und internationale Normen vereinheitlicht und teilweise erheblich verschärft. Gleichzeitig wird in fast allen Produktionsanlagen eine hohe Flexibilität bei ständig zunehmender Produktivität und damit verbunden höheren Materialflussgeschwindigkeiten gefordert.

Aktuell werden Maschinen- und Anlagenbauer mit einer Reihe von neuen und überarbeiteten Sicherheitsnormen bezüglich Steuerungen, Feldbussen, Sensorik, Aktorik und nicht zuletzt drehzahlveränderlicher Antriebe konfrontiert. Die Basis dieser Normen stellt die IEC EN DIN 61508 dar. Mit dem Titel ›Funktionale Sicherheit bei elektrischen, elektronischen und programmierbaren elektronischen Systemen‹ definiert sie die grundlegenden Anforderungen, die in vielen branchenspezifischen Sicherheitsnormen ebenfalls die Grundlage für Planung, Entwicklung und Betrieb von Sicherheitssystemen darstellen. So deckt die IEC 61511 funktionale Sicherheitsanforderungen in der Prozesstechnik ab, die draftIEC 62061 die der Maschinensteuerungen. Grundsätzliche Gemeinsamkeit: die Funktionen und Prozesse werden fehlersicher von der Steuerung ausgeführt. In Bezug auf Antriebe sind dies z. B. der sichere Halt, die sichere reduzierte Geschwindigkeit sowie sichere Drehrichtung.

Anlagen mit Sicherheitsanforderungen werden in einzelne Sicherheitszellen eingeteilt. Diese Sicherheitszellen sind in der Regel mit einer eigenen Sicherheitssteuerebene ausgestattet und von der Steuerebene der Anlage getrennt. Die sicherheitsgerichteten Signale der einzelnen Sicherheitssensoren werden von einer Sicherheitssteuerung fehlersicher verarbeitet. Diese schaltet über Ausgänge redundant aufgebaute Schützkombinationen, die ein sicheres Abschalten der Energie für Antriebseinheiten und Motoren realisieren. Flexiblere Installationskonzepte verzichten teilweise auf verschleißbehaftete Schützkombinationen, da zertifizierte Antriebsumrichter mit 24-VSicherheitseingang eingesetzt werden. Der Sicherheitsausgang der SPS speist direkt den Sicherheitseingang des Antriebsumrichters. Das sichere Abschalten der 24-VVersorgungsspannung auch bei anliegender Netzversorgung realisiert einen sicheren Schutz gegen Wiederanlauf, der den Anforderungen für Sicherheitsanwendungen genügt. In einem Installationskonzept für Schaltschränke mit Movidrive B von SEW-Eurodrive sind Drehzahlsteuerung und zertifizierte Sicherheitsfunktionen vereint. Personensicherheit wird oft mit Antriebsstillstand gleichgesetzt. Allerdings bestimmen dann die Stillstandszeiten, bedingt durch Personen im Arbeitsumfeld der Anlage, den Prozesszyklus und die Produktivität. Durch Einsatz innovativer Sicherheitswächter können die Sicherheit von Antriebseinheiten auf festgelegte Eigenschaften während des Verfahrens überwacht und ungewollte, personengefährdende Zustände unterbunden werden. Sicherheitswächter ermöglichen eine Überwachung auf: personenunkritische Schleichfahrtgeschwindigkeit, Antriebsdrehrichtung und damit Fahrtrichtung und positionsabhängige Freigabe von Fahrbewegungen. Der Wächter arbeitet als autarkes Sicherheitssystem parallel zur Antriebseinheit und überwacht Prozesswerte, speziell während sich Personen im Umfeld einer Anlage aufhalten. An einer mechanischen Presse erlaubt der Sicherheitswächter, dass eine Person zum Entnehmen bzw. Bestücken in dem Aktionsbereich des Presswerkzeuges agiert, während die Presse sich öffnet. Befinden sich die Personen unbeabsichtigt immer noch im Gefährdungsumfeld, wenn die Presse sich schließt bzw. den Stanzvorgang startet, stoppt der Sicherheitswächter die Bewegung gemäß den Parametern der Risikoanalyse. Es finden sich unzählige Beispiele in Produktionsanlagen, die durch geschicktes Überwachen der Prozesswerte ein sicheres Arbeiten im Umfeld von bewegten Anlagenteilen erlauben und somit die Effizienz der Anlage bei gleichbleibend hohem Sicherheitsstandard verbessern. Diese in Industrieanwendungen entstandene Technik wird immer häufiger im Freizeit- oder Unterhaltungsbereich, z. B. in der Antriebstechnik zur Bühnenbildgestaltung in einem Theater, eingesetzt. Das Beispiel zeigt ein Strukturkonzept für sicherheitsgerichtete Antriebssysteme mit autarkem Sicherheitswächter von SEW Eurodrive. Ein abgedunkeltes Theater - das Publikum sitzt still im Saal und wartet auf den Beginn der Vorstellung. Der Vorhang geht geräuschlos auf, die Schauspieler erscheinen, Bühnenteile und Dekorationen bewegen sich lautlos - das Stück zieht die Zuschauer in seinen Bann! Scheinbar nur im Hintergrund funktioniert die Antriebstechnik leise, zuverlässig und sicher. Doch eigentlich agieren im Theater Menschen und Technik auf engstem Raum miteinander, ohne dass Sicherheitsabstände eingehalten werden können.

Akteure bewegen sich zeitweise zusammen mit bzw. auf den Bühnenteilen durch die Luft, und das komplette Bühnenbild wechselt von Akt zu Akt in die verschiedensten Positionen. Daher ist es notwendig, dem Sicherheitsaspekt im Theater einen hohen Stellenwert einzuräumen. Funktionen wie die sichere Drehzahl, ein sicherer Halt oder sichere Positionsbereiche sind dabei zu nennen. Der Aufwand für Sicherheitsinstallationen ist vergleichbar mit den Anforderungen an industrielle Arbeitsplätze. In modernen Theatern werden heute innovative und flexible Sicherheitskonzepte eingesetzt, die mit der höchsten Industriekategorie vergleichbar sind. Heute wird auch nach Inbetriebnahme eine hohe Flexibilität der Produktionsanlagen zur Anpassung an neue Prozesse gefordert. Speziell für ausgedehnte Förderanlagen hat sich die dezentrale Installation mit standardisierten Förderelementen, die anlagenspezifisch konfiguriert werden, etabliert. Diese Installationsphilosophie gewährleistet hohe Flexibilität, auch dann, wenn die Anpassung der Produktionsanlagen an neue Prozesse gefordert wird. Hier werden sicherheitsgerichtete Antriebseinheiten mit zertifizierten Umrichtermotoren eingesetzt, die durch sicheres Abschalten der 24-V-Versorgungsspannung auch bei anliegender Netzversorgung den Anforderungen für Sicherheitsanwendungen genügen. Das Nichtabschalten der Energie ist das Besondere an dieser Konzeption, jedoch auch unabdingbare Voraussetzung für eine dezentrale Installation. Alleine das sichere Schalten der 24-V-Versorgung ermöglicht das Unterbinden eines Bewegungsvorganges an jedem einzelnen Antrieb. Das sichere Schalten kann lokal im Feld direkt von einem geeigneten Sicherheitslichtgitter oder über Ausgangsmodule, die über einen sicheren Feldbus mit der Sicherheitsteuerung vernetzt sind, erfolgen.

Udo Marmann, Oliver Jäger, SEW Eurodrive

FAKTEN

- Sicherheitswächter kontrollieren Antriebseinheiten auf festgelegte Eigenschaften.

- Der Wächter arbeitet als autarkes Sicherheitssystem parallel zur Antriebseinheit und überwacht Prozesswerte.

- Er sorgt für Effizienz der Anlage bei hohem Sicherheitsstandard.

Erschienen in Ausgabe: 05/2005