Electronic-Key-System, Lichtschranke, Mobil Panel, Modulares Sicherheitssystem, Safety Eye, Sicherheitssteuerungen

Mit Sicherheit produktiver

Ohne Automatisierung geht am Standort Deutschland in der Fertigung nichts mehr. Trotzdem sinkt die Zahl der Verletzungen und Todesfälle stetig – vor allem Dank konsequenter Integration von Sicherheits- funktionen. Neue Normungen und die Verzahnung von Safety-Technik und Automation stellen Maschinenbauer und -anwender vor neue Herausforderungen, wie Chefredakteur Hajo Stotz aufzeigt.

Die Verwirrung beginnt beim Begriff. Im Englischen sind Safety und Security klar getrennt: Safety steht für Schutz vor technischem und menschlichem Versagen, Security meint den Schutz vor Angriffen von innen und aussen. Im Deutschen gibt es für beide Schutzarten nur eine Bezeichnung: Sicherheit.

Unklarheit herrscht auch bis heute noch bei den Normen und Regeln, weltweit gibt es noch keine einheitlichen. „Sicherheit bezeichnet einen Zustand, der frei von unvertretbaren Risiken der Beeinträchtigung ist oder als gefahrenfrei angesehen wird“, definiert Klaus Stark, Leiter Produktmanagement bei Pilz. „Die Aufgabe ist daher, die Risiken nach anerkannten Regeln so weit wie möglich zu reduzieren und zu beherrschen.“ In Europa sind diese Regeln in Maschinenrichtlinien (das sind allgemeine Sicherheitsanforderungen) und Normen (detaillierte Sicherheitsanfoderungen) gefasst.

In den USA gibt es dagegen keine einheitliche Gesetzgebung, die eindeutig regelt, in welchem Umfang Hersteller und Betreiber von Maschinen und Anlagen verpflichtet sind, Sicherheitstechnik einzusetzen. In China ist die Sicherheitstechnik seit 2002 über Gesetze geregelt. In Japan wiederum gibt es keine Gesetzgebung, die den Einsatz von Sicherheitstechnik vorschreibt, aber es gibt eine ganze Reihe an Normen.

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Doch ab 2010 soll sich das ändern: Erstmals werden weltweit gültige Regeln eingeführt. „In Deutschland war für den Maschinenbauer die EN 954-1 maßgebend für die sicherheitstechnische Ausrichtung seiner Maschine“, erläutert Stefan Euchner, Geschäftsführender Gesellschafter bei Euchner. „Jetzt sind zwei neue Normen entstanden, welche die Norm EN 954-1 ablösen. Dies sind die IEC 62061 und die ISO 13849-1. Es wird eine Übergangszeit geben, in der sowohl die ISO 13849-1 als auch die EN 954-1 gültig sind. Damit werden erstmals Regeln eingeführt, die weltweit angewendet werden können. Dies erspart fast immer die Anwendung lokaler Normen.“

Und Werner Lehner, Leiter Produktmanagement und Marketing bei Leuze Lumiflex, ergänzt: „Umfangreiche Änderungen gibt es vor allem bei den Konformitätsbewertungsverfahren der sogenannten Anhang IV Maschinen. Für den Fall, dass keine harmonisierten EU-Normen existieren oder das Produkt nicht unter Einhaltung dieser Normen konstruiert worden ist, ist zurzeit noch eine EG-Baumusterprüfung durch eine notifizierte Prüfstelle erforderlich. Die neue Richtlinie eröffnet nun dem Hersteller die Möglichkeit der Selbstzertifizierung ohne Prüfstelle, wenn er über ein bestimmtes Qualitätssicherungsverfahren verfügt.“

Doch gleichgültig welche Normen oder Vorschrift gültig ist, zugrunde liegt ihnen immer ein Grundsatz: es darf von einer Maschine keine Gefährdung für Menschen ausgehen. Klingt einfach, ist aber in der Umsetzung anspruchsvoll. Zum einen müssen die Teile in die Maschine hinein und das Endprodukt wieder heraus kommen, zum anderen müssen Menschen den Maschinenraum betreten, um etwa Wartungsarbeiten durchzuführen oder Störfälle zu beheben.
Die Safety-Hersteller bieten dazu heute eine breite Palette an Sicherheitsprodukten, angefangen von Not-Aus-Schaltern über Sicherheits-Relais, Sensoren, Lichtschranken, Steuerungen bis zu Vision-Systemen an – und den Kombinationen aus alldem. Ergänzt wird das Angebot durch entsprechende Beratung und Dienstleistungen.

Die Nachfrageschwerpunkte unterscheiden sich dabei von Hersteller zu Hersteller. Stefan Euchner: „Ganz klar im Vordergrund stehen unsere Sicherheitsschalter mit Zuhaltung. Hier stehen unseren Kunden vielfältige Ausführungen zur Verfügung.“ Mit der berührungslosen Zuhaltung CET ist es Euchner gelungen, die mechanische Zuhaltung und die berührungslose Transpondertechnologie CES in einem Produkt zu vereinen. „Der neue CET ist eine Zuhaltung mit Zuhaltungsüberwachung. In Abhängigkeit des verwendeten Auswertegeräts, kann der Schalter entweder für den Personenschutz oder für den Prozessschutz eingesetzt werden“, so der Geschäftsführer. „Hier werden erstmals die Stärken der Elektromechanik und der berührungslosen Sensortechnik kombiniert.“

Ein komplettes Sicherheitssteuerungsprogramm hat Fiesseler Elektronik als jüngste Innovation im Bereich Safety Solutions mit den parametrierbaren Kleinstsicherheitsteuerungen PLSG und PLSG-K bis zur Sicherheits-SPS FPSC entwickelt. Geschäftsführer Götz Fiessler: „Durch sehr kurze Reaktionszeiten sind diese Systeme auch offen für zeitkritische Sicherheitsaufgaben wie bei Sicherheitsaufgaben an Pressen in der Metallfertigung. Dieser Effekt wird durch unseren neuen Sicherheitslichtvorhang ULCT unterstützt. Dieser zeichnet sich wiederum durch sehr kurze Ansprechzeiten und damit eine Reduzierung des Sicherheitsabstands und damit des Gesamtplatzbedarfs der Maschine aus.“

Sicherheitsgerichtete Aktoren, wie beispielsweise Antriebe oder Ventilbaugruppen, lassen sich mit dem neuen ASM2E-Sicherheitsmonitor von Leuze Electronic überwachen und gleichzeitig sicher schalten. Zudem können mit dem Sicherheitsmonitor benachbarte Netze sicherheitsbezogen gekoppelt werden. Produktmanagementleiter Werner Lehner: „Somit schaltet sich beispielsweise bei Betätigung eines NOT-AUS Tasters in einem AS-i Netz auch direkt das benachbarte Netz aus. Für Diagnosezwecke lassen sich die Zustandsinformationen der Sicherheits- und Meldeausgänge aus dem jeweiligen anderen Netz abrufen. Bei einem Austausch des Monitors oder eines Aktor-Slaves ist kein PC notwendig. Für den Anwender bedeutet dies eine wirtschaftliche Nutzung seiner bestehenden AS-i Infrastruktur.“ Die Multi-Fenstertechnik der neuen Bedienersoftware Asimon 3 ist verfügbar ab März 2008 und führt zu einer Verbesserung der Übersicht und Flexibilität bei der Konfigurationserstellung der Sicherheits-Freigabekreise.

Schutzzäune aus Bits

Das weltweit meistverkaufte Sicherheitsschaltgerät ist seit 1987 auf dem Markt, stammt von Pilz und hört auf den Namen PNOZ. Klaus Stark, Leiter Produktmanagement: „Im Verlauf der Jahre hat Pilz die Produktfamilie kontinuierlich ausgebaut. Das PNOZ Multi war das erste multifunktionale und frei konfigurierbare Sicherheitssystem am Markt.“ Eine der jüngsten Pilz-Innovationen ist das Kamarasystem Safety EYE. Bei ihm bestehen die dreidimensionalen „Schutzzäune“ aus Bits und Bytes. Das bringt verschiedene Vorteile mit sich.

Klaus Stark: „Zunächst können Anwender Komponenten sparen. Mit Safety EYE lassen sich Laserscanner und Lichtgitter, wie sie zur herkömmlichen Raumüberwachung zum Einsatz kommen, ersetzen.“ Darüber hinaus lassen sich mit einem System auch nebeneinander liegenden Schutzräume überwachen. Ein wesentlicher Vorteil von Safety EYE ist die Flexibilität, denn über das Konfigurationstool lassen sich Schutzräume schnell und einfach an neue Gegebenheiten anpassen. „Als großen Nutzen“, so Produktmanagementleiter Stark, „heben Anwender zudem die Barrierefreiheit und das direkt Sehen im Sinne von „what you see is what you get“ hervor.“

Zur Frage des strategisch wichtigsten Produktes bei Pilz antwortet Stark: „Als wichtigstes Produkt würden wir die Systemfamilie PSS mit dem Bussystem Safety BUS p heute und der dezentralen Steuerungsplattform PSS universal und dem auf Ethernet basierten Safety NET p zukünftig sehen. Diese Familie hat nicht nur den Grundstein für den Einsatz von Elektronik gelegt, sondern vor allem auch für die intelligente Verzahnung von Automatisierung und Sicherheitstechnik.“

Die Vernetzung von Safety-Technik und Automation sieht auch Matthias Kissmer, bei Siemens A&D verantwortlich für das Thema Safety Integrated, als eines der wichtigsten Zukunfsthemen in seinem Bereich: „Auf der Hannover Messe 2007 haben wir als Weltneuheit das Mobile Panel 277 F-IWLAN vorgestellt. Dieses vereint viele Innovationsfelder der letzten Jahre. Ob Profisafe über Profinet, IWLAN oder RFID-Technik, mit dem Mobil Panel kann eine mobile Bedieneinheit realisiert werden, die auch in kritischen Anwendungen eine Abschaltung bis SIL3 ermöglicht. Betriebsarten, die eine Zustimmschaltung erfordern können kabellos realisiert werden.“

Stillstandszeit reduziert

Auch das Antriebssystem Sinamics S120 hat mit der neuen Version 2.5 zusätzliche Sicherheitsfunktionen erhalten. Die erweiterten Safety-Funktionen Safe Stop 2, Safe Operating Stop, Safe Brake Ramp, Safely-Limited Speed und Safe Speed Monitor erlauben eine zuverlässige Überwachung des Antriebs im Betrieb oder beim Auftreten vorübergehender Ausnahmesituationen wie Rüst- oder Wartungsarbeiten. Stillstandzeiten der Maschine oder Anlage werden dadurch reduziert.

Doch nach wie vor liegt bei Siemens, wie bei allen Anbietern, der nachfrageseitige Schwerpunkt bei den klassischen Sicherheitsprodukten. Peter Kirner ist Produktmanager Safety bei Wieland Electric und bestätigt: „Die Produkte, die zurzeit noch den Markt für sichere Auswertegeräte dominieren, sind Sicherheitsrelais wie das SNO 4003K. Zunehmend werden aber auch mikroprozessor-basierte Systeme eingesetzt, die den immer komplexeren Aufgabenstellungen der Anwender Rechnung tragen.“

Eine aktuelle Studie zur Sicherheitstechnik (Martina Griesenbruch, FH Südwestfalen, 2006) belegt den Trend bei Maschinenbauern, Safety-Funktionen in die Standard-SPS zu integrieren. Diese, über Bus-Technologien realisierten, durchgängigen Systeme stehen jedoch nach wie vor in Konkurrenz zu einfachen Lösungen, die schnell montiert und in Betrieb genommen sind.

Denn um die Produktivität einer Anlage nicht einzuschränken, aber trotzdem das geforderte Sicherheitsniveau zu gewährleisten, suchen viele Konstrukteure nach Alternativen zu den bewährten Sicherheitsschaltgeräten, ohne auf eine Sicherheits-SPS umsteigen zu müssen. Dies zielt vor allem auf die Beherrschung von typischen Anwendungen wie Not-Aus-Taster, Schutztüren oder Lichtgitter. Dazu bietet Wieland Electric mit dem modularen Sicherheitssystem Samos (safety modular system) eine Kombination von bewährten Funktionen der Sicherheitssschaltgeräte mit in der Praxis häufig vorkommenden logischen Verknüpfungsmöglichkeiten. Der Ersatz von zwei herkömmlichen Sicherheits-Schaltgeräten, Multifunktion, Erweiterbarkeit und optionale Feldbus-Diagnose sind nur einige interessante Features von Samos. Als weitere Vorteile nennt Peter Kirner „die hohe Flexibilität für modulare Maschinenkonzepte, geringer Platzbedarf im Schaltschrank und zahlreiche Diagnosemöglichkeiten. Als Programmiergerät bei der Inbetriebnahme wird lediglich ein Schraubendreher benötigt. “
Doch mit der zunehmenden Komplexität der Anlagen entwickeln sich auch die Anforderungen an die Sicherheit – und damit die entsprechenden Vorschriften. Eine wesentliche sicherheitstechnische Kenngröße sind bei den neuen Normen die so genannten SIL (Safety Integrity Level). SIL ist das Maß für die erreichte funktionale Sicherheit, definiert durch die Wahrscheinlichkeit gefährlicher Ausfälle, und reicht von SIL1 bis SIL3. Geschäftsführer Götz Fiessler bestätigt: „Der Maschinenbauer muss sich mit der zunehmenden Anzahl unterschiedlicher Normen im Bereich Sicherheit auseinandersetzen. Die Sicherheitsbetrachtung nimmt mit der Einführung von SIL-Kategorien eine andere Dimension für den Konstrukteur an.“
Doch dafür erwächst durch die sukzessive Vereinheitlichung von Normen langsam ein internationaler Standard. „Die Globalisierung trägt zum Beispiel in der Automobilindustrie dazu bei, dass die sicherheitstechnische Ausstattung in Fertigungseinrichtungen weltweit standardisiert wird“, so Stefan Euchner. Er geht davon aus, „dass zukünftig weltweit einheitliche Sicherheitskonzepte gelten, wenngleich der Weg dorthin noch weit ist.“

Hajo Stotz

Götz Fiessler, Geschäftsführer Fiessler Elektronik: "Zunehmende Anzahl unterschiedlicher Normen"

SCOPE: Unter dem Begriff "Safety" tummeln sich heute viele Anbieter am Markt: Welchen Stellenwert haben Safety-Lösungen für Fiessler Elektronik, welchen Anteil am Gesamtumsatz erzielt dieser Bereich?

Fiessler: Sicherheitslösungen spielen für die Fa. Fiessler Elektronik eine große Rolle: Als einer der führenden Hersteller von anwenderfreundlichen Sicherheitslösungen ist unser Ziel dem Kunden komplette Sicherheitslösungen anzubieten, mit denen die Produktion bzw. die Produkte bedienerfreundlich benutzt werden können. Neben der Bedienerfreundlichkeit steht natürlich die maximale Sicherheit und die Produktivität im Focus unserer Produkte. Da Fiessler Elektronik ihren Schwerpunkt in Sicherheitslösungen für die industrielle Anwendung sieht, beträgt der Anteil des Bereiches Safety Lösungen am Gesamtumsatz über 90%.

SCOPE: Welches ist das "am Umsatz gemessen" wichtigste Safety-Produkt in Ihrer Angebotspalette?

Fiessler: Wir sehen hier nicht ein spezifisches Produkt in der gesamten Angebotspalette sondern immer die gesamte Lösung.

SCOPE: Welches ist die jüngste Innovation zum Thema Safety, und wo liegen die Vorteile für den Anwender?

Fiessler: Die jüngste Innovation im Bereich Safety Solutions ist unser komplettes Sicherheitssteuerungsprogramm: Mit den parametrierbaren Kleinstsicherheitsteuerungen PLSG, und PLSG-K bis zur Sicherheits SPS FPSC. Unsere Steuerung zeichnen sich durch einfache Parametrierbarkeit bzw. Programmierung für den Anwender aus. Durch sehr kurze Reaktionszeiten sind diese Systeme auch offen für zeitkritische Sicherheitsaufgaben wie z.B. bei Sicherheitsaufgaben an Pressen in der Metallfertigung. Dieser Effekt wird durch unseren neuen Sicherheitslichtvorhang ULCT unterstützt. Dieser zeichnet sich wiederum durch sehr kurze Ansprechzeiten und damit eine Reduzierung des Sicherheitsabstands (bessere Ergonomie) und damit des Gesamtplatzbedarfs der Maschine aus.

SCOPE: Der Markt fordert zunehmend eine intelligente Verzahnung von Sicherheitstechnik und Standardautomation und damit eine ganzheitliche Betrachtung und Lösung von Automatisierungsaufgaben an der Maschine. Wie sieht die Unternehmens- und Produktstrategie bei Fiessler Elektronik dazu aus?

Fiessler: Unsere Sicherheitssteuerungen sind so ausgelegt, dass sie über unterschiedliche Busanbindungen mit der Standardautomation kommunizieren können. Dies macht unsere Produkte offen für die Standardautomation. Generell sehen wir aber unseren Schwerpunkt im "Monitoring" d.h. in Sicherheitslösungen und nicht auf der Nicht-Sicherheitetchnik.

SCOPE: Sichere Automation ist stärker als andere Bereiche der Industrie getrieben von Normen und Richtlinien. Auf was muss sich der Maschinenbauer vor allem achten?

Fiessler: Grundsätzlich muss der Maschinenbauer natürlich die Grundanforderungen der europäischen Maschinenrichtlinie einhalten. Das bedeutet: Durchführung einer Risikoanalyse und Reduzierung bzw. Minimierung der Risiken. Für die Einhaltung der Anforderungen aus der europäischen Maschinenrichtlinie kann der Maschinenbauer C-Normen hinzuziehen. Für die unterschiedlichsten Maschinen gibt es dafür eine Reihe verschiedenster C-Normen (maschinenspezifische Normen) im europäischen Normengebilde.

SCOPE: Welche Unterstützung bietet Fiessler Elektronik dabei dem Maschinenbauer? Und dem Anwender?

Fiessler: Die Fiessler Elektronik hat mehr als 50 Jahre Erfahrung im Bereich Sicherheitslösungen. Von dieser Erfahrung können unsere Kunden auf verschiedene Arten partizipieren. Im Rahmen unseres Seminarprogrammes bietet die Firma Fiessler Elektronik eine Reihe von Seminaren und Workshops zu dem Themenbereich Sicherheitstechnik, Integration von Sicherheitslösungen im Maschinenbau an. Zusätzlich haben wir einen Abteilung Applikationsunterstützung, die unsere Kunden im Bereich sichere Integration unsere Sicherheitslösungen unterstützt. Als Mitglied verschiedener Normgremien kann Fiessler Elektronik ihre Kunden immer auf dem aktuellen Stand der Normen und sicherheitstechnischen Anforderungen halten. Durch die aktive Mitarbeit an nationalen und internationalen Normen ist Fiessler Elektronik um praxis- und anwenderfreundliche Norminhalten bemüht.

SCOPE: Und mit welchen Anforderungen beim Thema Maschinensicherheit muss sich der Anwender auseinandersetzen?

Fiessler: Der Maschinenbauer muss sich mit der zunehmenden Anzahl unterschiedlicher Normen im Bereich Sicherheit auseinandersetzen. Die Sicherheitsbetrachtung nimmt mit der Einführung von Performance Level (s. EN13849-1) und SIL Kategorien (s. EN 61508) eine andere Dimension für den Konstrukteur an.

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