Maschinensicherheit
Maschinensicherheit schützt Menschen durch Risikobeurteilung und zentrale oder dezentrale Sicherheitssteuerungen – als Basis für normgerechte Maschinen, modulare Konzepte und schnelle Inbetriebnahme.
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Maschinensicherheit ist ein Teilgebiet der funktionalen Sicherheit im Maschinenbau und dient dazu, Risiken für Menschen durch geeignete Schutzmaßnahmen auf ein vertretbares Restrisiko zu reduzieren. Hersteller bewerten Risiken im Rahmen der Maschinenrichtlinie 2006/42/EG und leiten daraus geeignete Sicherheitsfunktionen ab. Die Auslegung technischer Schutzmaßnahmen orientiert sich an Performance Leveln (PL), die die Ausfallwahrscheinlichkeit sicherheitsgerichteter Komponenten beschreiben. TURCK unterstützt Maschinensicherheit mit Sicherheits-I/O-Modulen TBPN für Profisafe und TBIP für CIP Safety, mit der Abschaltbox TBSB sowie mit den Sicherheitscontrollern SC10, SC26 und XS26 von Banner Engineering. Die Lösungen ermöglichen zentrale und dezentrale Sicherheitskonzepte auf Basis von Profinet, Modbus-TCP, Ethernet/IP, Profisafe, CIP Safety und ISD. Sicherheitsapplikationen lassen sich mit grafischer Software konfigurieren, simulieren und dokumentieren.
Funktionale Sicherheit für Maschinen und Prozesse
Jeder Hersteller muss das Risiko seiner Produkte im Rahmen der Maschinenrichtlinie 2006/42/EG (MRL) bewerten, um Menschen zu schützen, die mit der Maschine in Kontakt kommen. Die Maschinenrichtlinie gilt jedoch nicht ausschließlich in der EU. Auch in anderen Ländern des europäischen Binnenmarkts kommt sie zur Anwendung. Die lokalen Normen nehmen häufig Bezug auf die europäischen Sicherheitsnormen, die in der MRL als harmonisierte Normen gelistet sind.
Das von der Maschine ausgehende Risiko muss soweit reduziert werden, bis das verbleibende Restrisiko vertretbar ist. Um diese Einschätzung zu treffen, nimmt der Hersteller eine dreistufige Risikobeurteilung vor. Das Risiko ist konstruktiv, durch technische Schutzmaßnahmen sowie durch Benutzerinformationen wie beispielsweise Handbücher zu reduzieren.
Gefahren in Performance Level klassifizieren
Um zu bewerten, welche technischen Schutzmaßnahmen dem jeweiligen Risiko angemessen sind, orientieren sich Hersteller an Kenngrößen, die die Ausfallwahrscheinlichkeit von sicherheitsgerichteten Komponenten angeben: den Performance Leveln (PL). Zunächst ermittelt der Hersteller den Soll-Performance-Level (PLr) einer Sicherheitsfunktion. Nach dem Entwurf einer Sicherheitssteuerung zur Umsetzung dieser Funktion bestimmt er das Ist-Performance-Level. Am Ende des Prozesses müssen PL und PLr im Einklang stehen. Grob gesagt, lassen sich drei Typen von Sicherheitssteuerungen unterscheiden.
Drei Konzepte der Maschinensicherheit
1. Relaistechnik
Die klassische Sicherheitstechnik arbeitet mit Sicherheitsrelais. Die sichere Logik wird über hartverdrahtete Kontakte abgebildet. So stellen die Relais sicher, dass beispielsweise ein Antrieb nicht gestartet werden kann, solange ein Sicherheitslichtvorhang noch beschaltet ist. Diese Installationen sind relativ kostengünstig und können weltweit nachvollzogen werden.
Software kommt dabei nicht zum Einsatz. Bei größeren und komplexeren Sicherheitsinstallationen wird die Relaistechnik allerdings unübersichtlich. Suche und Diagnose von Fehlern sind sehr aufwändig. Eine Selbstprüfung des Systems ist nicht möglich.
2. Zentrale Sicherheitsverdrahtung mit Sicherheits-Controllern
Ab einem gewissen Komplexitätslevel wird es günstiger, Sicherheitsapplikationen mit Sicherheits-Controllern zu realisieren. In Controllern oder Sicherheitssteuerungen können Programme geschrieben werden, die – vereinfacht ausgedrückt – Aktionen mit Bedingungen und Boole’schen Operatoren (UND, ODER, NICHT, XOR) verknüpfen.
Die Verdrahtung dieser Applikationen ist zwar einfacher als in der Relaistechnik, dennoch müssen alle sicheren Signale zum zentralen Controller in den Schaltschrank geführt werden, was kosten- und zeitaufwendig ist. Der Vorteil der Safety-Controller ist, dass Sicherheitsprogramme kopiert und mehrfach für gleichartige Maschinen eingesetzt werden können. Erweiterungen der Sicherheitsfunktionen sind relativ einfach möglich. Zudem lassen sich die Sicherheitsapplikationen grafisch über das HMI darstellen. Informationen und Signale können somit vom Controller zur SPS als auch von der SPS in den Controller gelangen.
3. Dezentrale Sicherheitskonzepte
3.1: Dezentral verdrahtet – zentral gesteuert
Sicherheitssignale lassen sich auch direkt im Feld über IP67-I/O-Module einsammeln und per Sicherheits-Feldbus oder sicherem Ethernet-Protokoll zu einer Sicherheitssteuerung bringen. Die Steuerung der sicheren Funktionen erfolgt dann zentral, was bei Einrechnung der Bus-Zykluszeiten und bei verketteten Nachrichten dazu führen kann, dass höhere Reaktionszeiten eingerechnet werden müssen. Diese erfordern wiederum größere Abstände der Schutzeinrichtungen zu den Gefahrenquellen.
3.2 Dezentral verdrahtet – dezentral gesteuert
Sichere I/O-Module einzelner Hersteller können die Sicherheitsfunktionen auch direkt auf dem Modul im Feld steuern. Mit diesen konsequent dezentralen Sicherheitslösungen umgehen Anwender mögliche Probleme durch hohe Zykluszeiten. Außerdem wird die Inbetriebnahme erleichtert, indem einzelne Maschinenteile oder -module schon offline getestet werden können.
Beide dezentrale Lösungen bieten eine effiziente Verdrahtung mit Standard-Steckverbindern. Die Informationen, die an übergeordnete Steuerungen kommuniziert werden, erleichtern Inbetriebnahme und Diagnose der Applikationen.
Vorteile
Video: Safety Solutions – Funktionale Sicherheit für Mensch und Maschine
Downloads und Produkte
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Effiziente und robuste Lösungen für reale Anwendungen – entwickelt für anspruchsvolle Einsatzbedingungen und bewährt im industriellen Alltag.
Maschinensicherheit bei TURCK: Häufig gestellte Fragen
1. Was ist Maschinensicherheit und warum ist Maschinensicherheit für Maschinenhersteller wichtig?
Maschinensicherheit umfasst Maßnahmen zur Reduzierung von Risiken, die von Maschinen ausgehen. Maschinensicherheit ist Bestandteil der Risikobeurteilung nach der Maschinenrichtlinie 2006/42/EG und dient dem Schutz von Personen. Hersteller bestimmen Risiken, definieren Sicherheitsfunktionen und gleichen den geforderten Performance Level mit dem erreichten Performance Level ab. TURCK unterstützt unterschiedliche Sicherheitskonzepte mit Sicherheits-I/O-Modulen und Sicherheitscontrollern.
2. Welche Konzepte der Maschinensicherheit können mit TURCK-Lösungen umgesetzt werden?
Maschinensicherheit kann mit Relaistechnik, zentralen Sicherheitssteuerungen oder dezentralen Sicherheitskonzepten umgesetzt werden. TURCK bietet Lösungen für dezentrale Architekturen mit den Sicherheits-I/O-Modulen TBPN und TBIP sowie für zentrale Architekturen mit den Sicherheitscontrollern SC10, SC26 und XS26. Anwender können damit Sicherheitsfunktionen je nach Anlagenstruktur zentral oder dezentral realisieren.
3. Welche TURCK-Produkte eignen sich für dezentrale Maschinensicherheit?
Für dezentrale Maschinensicherheit bietet TURCK die Sicherheits-I/O-Module TBPN für Profisafe und TBIP für CIP Safety an. Die Module verfügen über einen eigenen Safety-Controller und ermöglichen das Vorprogrammieren und Testen von Sicherheitsfunktionen bereits vor der Inbetriebnahme. Im laufenden Betrieb kann anschließend eine zentrale Sicherheitssteuerung die Applikation über Safety-Ethernet steuern.
4. Welche Protokolle unterstützt TURCK für Maschinensicherheit und industrielle Netzwerke?
Maschinensicherheit bei TURCK basiert auf mehreren Sicherheits- und Automatisierungsprotokollen. Die Sicherheits-I/O-Module TBPN unterstützen Profisafe, während TBIP auf CIP Safety ausgelegt ist. Die Sicherheitscontroller SC10, SC26 und XS26 können als Device beziehungsweise Slave in Profinet-, Modbus-TCP- oder Ethernet/IP-Netzwerken eingesetzt werden. Dadurch lassen sich Sicherheitsapplikationen in unterschiedlichen Automatisierungsumgebungen verwenden.
5. Wie wird Maschinensicherheit mit TURCK-Sicherheitscontrollern programmiert?
Maschinensicherheit wird bei den Sicherheitscontrollern von Banner Engineering über grafische Sicherheitsprogramme umgesetzt. Die Software unterstützt die Konfiguration und Simulation von Sicherheitsapplikationen und bietet Funktionen zur Dokumentation. Sicherheitsfunktionen werden dabei über logische Verknüpfungen wie UND, ODER, NICHT oder XOR beschrieben und anschließend auf die Controller übertragen.
6. Welche Software stellt TURCK für Maschinensicherheit zur Verfügung und welche Funktionen bietet sie?
Für die Sicherheitscontroller bietet TURCK eine kostenlose Software mit grafischer Benutzeroberfläche an. Die Software unterstützt die Konfiguration, Simulation und Dokumentation von Sicherheitsapplikationen. Programme können über USB-Sticks auf weitere Controller übertragen werden. Dadurch lassen sich identische Sicherheitsapplikationen auf mehreren Maschinen einsetzen.
7. Wie können Sicherheitsfunktionen in der Maschinensicherheit visualisiert werden?
Maschinensicherheit lässt sich mit Sicherheitscontrollern grafisch über ein Human Machine Interface (HMI) darstellen. Sicherheitsinformationen und Signale können zwischen Sicherheitscontroller und Speicherprogrammierbarer Steuerung (SPS) ausgetauscht werden. Dadurch stehen Zustände und Signale der Sicherheitsapplikation für Visualisierungs- und Diagnoseaufgaben zur Verfügung.
8. Wie unterstützt TURCK Diagnose- und Sicherheitsdaten in Anwendungen der Maschinensicherheit?
Maschinensicherheit profitiert von zusätzlichen Diagnoseinformationen aus den verwendeten Komponenten. Der Sicherheitscontroller SC10 unterstützt das ISD-Protokoll, über das Schaltzustände und Diagnosedaten von Sicherheitssensoren abrufbar sind. Dezentrale Sicherheitskonzepte übertragen zudem Informationen an übergeordnete Steuerungen und unterstützen damit Inbetriebnahme und Diagnose.
9. Welche Kosten- und Lizenzaspekte sind bei TURCK-Lösungen für Maschinensicherheit zu berücksichtigen?
Für die Sicherheitscontroller steht eine kostenlose Software zur Konfiguration und Simulation von Sicherheitsapplikationen zur Verfügung. Im Quelltext werden keine weiteren Lizenzmodelle oder Lizenzkosten beschrieben. Der Quelltext weist darauf hin, dass passive Sicherheitskonzepte mit TBSB-Abschaltboxen und dezentralen I/O-Komponenten als relativ kostengünstige Sicherheitslösung ausgelegt werden können.
10. In welchen Praxisanwendungen wird Maschinensicherheit mit TURCK-Lösungen eingesetzt?
Maschinensicherheit mit TURCK-Lösungen kommt unter anderem in modularen Maschinenkonzepten, der Intralogistik, der Wasserstoffinfrastruktur und in Produktionsanlagen zum Einsatz. Beispiele aus dem Quelltext umfassen die Verarbeitung von Sicherheitssignalen an Pressen, dezentrales Muting optischer Schutzeinrichtungen, Kollisionsschutz an mobilen Arbeitsmaschinen sowie Sicherheitskonzepte für modulare Produktionsumgebungen.