Maschinen- und Anlagensicherheit – Effiziente Sicherheit auf allen Schutzniveaus

Mit dem detec2 Core bringt Sick in diesen Tagen ein neuen Sicherheits- Lichtvorhang für PL c- bzw. SIL1-Applikationen auf den Markt. Der „kleine Bruder" des detec4 Core, der für PL e bzw. SIL3 zertifiziert ist, überzeugt ebenfalls durch funktionelle Merkmale wie Schutz ohne Blindzonen, Inbetriebnahme ohne Konfiguration, clevere Halter-Lösungen und direkt interpretierbare Diagnose-Codes. Erfordert die Maschinenabsicherung ein Schutzniveau nach PL d bzw. SIL 2, ist der sichere Typ 3-Kamerasensor V300 die ideale Lösung „zwischen" den von Sicherheits-Lichtvorhängen dominierten Typ 2- und Typ 4-Welten.

In der Ausführung „Core" setzt der detec2 den Kern-Gedanken purer Sicherheit für die Maschine und ihren Bediener bei äußerster Einfachheit für den Integrator und den Maschinenbetreiber auf klare Weise um. Gleichzeitig komplettiert Sick das Portfolio seiner Sicherheits-Lichtvorhänge: Je nach Schutzniveau, Reichweite, Umfeld- und Integrationsanforderungen, Bauform, automatisierungstechnischen Zusatzfunktionen oder Flexibilität bei der Gestaltung von Überwachungsgeometrien können Anwender mit den Produktfamilien detec und miniTwin ideale Lösungen konfigurieren.

detec2 Core: Im „Kern" geht es um Sicherheit und einfache Handhabung

Die neue deTec2 Core-Generation bietet in vielerlei Hinsicht innovative Produkteigenschaften. Mit einem Außenmaß des Metallgehäuses von nur noch 34 mm x 31 mm steht der neue Sicherheits- Lichtvorhang sowohl mit 7 m Reichweite und 14 mm Auflösung als auch in einer Ausführung mit 10 m Reichweite und 30 mm Auflösung zur Verfügung. Der intelligent konzipierte Kabelabgang, der die sonst üblichen Anschlussstecker am Ende des Profilgehäuses überflüssig macht, ermöglicht für jede Auflösung ein blindzonenfreies Schutzfeld. Schutzfeldhöhen können, beginnend bei 300 mm, in 150 mm-Schritten beliebig ausgewählt werden. Schluss ist erst bei 2.100 mm - wodurch mit dem deTec2 Core ein exzellenter Schutz gegen Übergreifen erreicht werden kann.

Äußerlich präsentiert sich der detec2 Core in einem robusten und klaren Design - von dem der Anwender auch funktionell nicht enttäuscht wird. Die 4-polige Anschlusstechnologie ermöglicht die schnelle Verkabelung ohne FE-Anbindung oder auch die Anbindung an Bussysteme wie z. B. Flexi Loop von Sick. Mit den Schutzarten IP 65 und IP 67 sowie einem Betriebstemperaturbereich von + 55 °C bis - 30 °C ist der Sicherheits- Lichtvorhang auch für den Einsatz in anspruchsvollen Umgebungen bestens vorbereitet. Selbst Vibrationen und Stöße beeinträchtigen die sichere Funktion des deTec2 Core nicht. Das gilt auch für die sichere und einfache Fixierung an der Maschine, denn die zum Lieferumfang gehörende QuickFix-Halterung ermöglicht eine schnelle und stabile Befestigung des Lichtvorhangs am Maschinenrahmen. Ist eine Ausrichtung des deTec2 Core erforderlich, stehen optional bewährte FlexFix- Ausrichthalter zur Verfügung.

Einfach einschalten: Sicher ohne Setup, schnell für Service und Diagnose

Der detec2 Core ist auf einen reinen Schutzbetrieb ausgelegt. Umfangreichere Konfigurationsmaßnahmen entfallen daher, der Sicherheits- Lichtvorhang ist sofort nach dem Einschalten aktiv. Für die exakte Anpassung der Reichweite sorgt der deTec2 Core selbst . Die integrierte Vier-LED-Ausrichtanzeige gewährleistet zudem eine schnelle und sichere Positionierung von Sender und Empfänger zueinander. Eine Rot-Grün-LED visualisiert gut sichtbar den aktuellen Betriebszustand des Sicherheits-Lichtvorhangs. Im Zusammenspiel der Fehleranzeige-LED mit den LEDs der Ausrichtanzeige können bis zu vier Fehlercodes dargestellt werden - je nachdem, welche der blauen Ausricht- LEDs gleichzeitig mit der roten blinkenden Fehleranzeige-LED aufleuchtet Im Störungsfall erleichtert und beschleunigt dies die Diagnose und die Fehlerzuordnung. Im Servicefall sind die relevanten Produktdaten wie die Artikelnummer und die Seriennummer im eingebauten Zustand von vorne sichtbar.

Sicherheits-Lichtvorhänge für definierte Schutzniveaus

Der deTec2 Core ist eine berührungslos wirkende Schutzeinrichtung des Typ 2 nach EN 61496-1, die dem Performance Level c nach EN ISO 13849-1 bzw. SIL1 gemäß EN 62061 entspricht. Der detec4 Core erfüllt als Typ 4-Sensor die Anforderungen gemäß PL e und SIL3. Dieser Klassifizierung der Schutzniveaus folgen auch die Sicherheits- Lichtvorhänge der Produktfamilie miniTwin von Sick. Jede Baureihe ist für bestimmte Applikationen und Umfeldbedingungen konzipiert. Kommt bei einer Risikobeurteilung zutage, dass ein Sicherheitsniveau PL d bzw. SIL2 gefordert wird, sehen sich die Anwender seit etwa einem Jahr von einem neuen Stand der Technik unterstützt.

Einerseits ermöglicht die überarbeitete Fassung der IEC 61496-1 eine klare Auswahl der berührungslos wirkenden Schutzeinrichtung; gleichzeitig definiert er aber auch genau, dass für Applikationen nach PL d bzw. SIL2 nur Sicherheits-Lichtvorhänge des Typ 4 und damit der nächst höheren Schutzkategorie eingesetzt werden dürfen. Alternativ dazu sind neben Scannern derzeit sichere Kamerasysteme die einzigen optischen Schutzeinrichtungen am Markt, die exakt dem Sicherheitsniveau SIL 2, bzw. PL d entsprechen.

Überarbeitete IEC 61496-1 „lernt" aus der Vergangenheit

Als vor einigen Jahren die Sicherheitsnorm EN954-1 durch die mit Blick auf Steuerungsfunktionen weiterentwickelte EN13849-1, bzw. EN62061 abgelöst wurde, endete auch die Zeit der eindeutigen, traditionellen Zuordnung der erforderlichen Sicherheitskategorie mit dem in der IEC61496-1 beschriebenen „Typ". Mit der Einführung des Performance Level (PL) gemäß der EN13849-1 bzw. des Sicherheits-Integritätslevel (SIL) basierend auf der EN62061 war die etablierte 1:1-Beziehung nun nicht mehr gegeben. Diese Veränderung hat bei manchem Anwender im Maschinen- und Anlagenbau durchaus für Verunsicherung gesorgt.

Um diese Unsicherheit in Sicherheitsfragen zu vermeiden, hat für den Bereich des Personenschutzes mit berührungslos wirkenden Schutzeinrichtungen eine eindeutige und international anerkannte Zuordnung von Typ, PL und SIL stattgefunden. Neben der Hardwarearchitektur wurden dabei insbesondere systematische Eigenschaften, wie z. B. Umgebungseinflüsse oder das Detektionsvermögen berücksichtigt. Seit der Veröffentlichung der überarbeiteten Fassung der IEC 61496-1als Edition 3 im Jahr 2012 ist diese Norm Stand der Technik. Damit wird ein Ende der vielfach bemängelten Grauzone beim Einsatz von Typ 2-Sicherheits-Lichtvorhängen in PL d- bzw. SIL2- Applikationen in Europa erwartet, sobald die Überarbeitung der EN 61496-1 abgeschlossen ist. Ergibt die Risikobeurteilung, dass ein solches Schutzniveau erreicht werden muss, sind jetzt nur Sicherheits-Lichtvorhänge zulässig, die PL e bzw. SIL3 erfüllen.

Sicherer Visionsensor als Alternative „zwischen" Sicherheits-Lichtvorhängen

Das Safety-Portfolio von Sick bietet in solchen Fällen jedoch eine elegante Lösung: Den sicheren Kamerasensor V300, mit dem das geforderte Schutzniveau PL d / SIL2 sicherheitstechnisch zertifiziert und wirtschaftlich effizient werden kann. Die V300 ist eine auf Bildverarbeitungstechnologie basierende, berührungslos wirkende Schutzeinrichtung mit Auflösungen von 20 mm, 24 mm und 30 mm. Der sichere Kamerasensor entspricht Typ 3 und erfüllt PL d nach und SIL2. Eingesetzt wird er - wie auch sichere Lichtvorhänge - zur Gefahrstellen- und Gefahrbereichsabsicherung an halbautomatischen Maschinen, bei denen Personen sporadisch im Rahmen der Wartung und zur Fehlerbehebung oder regelmäßig zur Bedienung in eine Maschine eingreifen müssen.

Die kompakte, dreieckige Bauform mit Sender und Empfänger in einem Gehäuse ermöglicht die einseitige Montage in oder auf der Ecke des Profilrahmens einer Arbeitsstation. Die einmalige Flexibilität bezüglich des Einbauortes - innerhalb der Maschine oder geschützt direkt hinter einer Maschinenverkleidung - eröffnet dabei neue Lösungsmöglichkeiten. Auf den gegenüberliegenden Seiten des Installationsortes wird ein industrietaugliches Reflektorband angebracht. Das Kamerasystem erkennt die gesamte Länge und Breite der Reflektorfläche und richtet das Überwachungsfeld danach aus. Die integrierten LED-Anzeige unterstützt eine schnelle Diagnose zur Fehlerbeseitigung am Sensor inklusive dem Reflektorband.

Optoelektronische Sicherheit: Wann Lichtvorhang, wann Visionsensor?

Zu den typischen PL c- bzw. SIL1-Applikationen gehören gemäß der Risikobeurteilung Maschinen mit einem niedrigen Verletzungspotential oder geringen Zugriffsraten seitens des Bedieners. Beispiele hierfür finden sich insbesondere an Montagearbeitsplätzen, Beladeeinrichtungen mit Drehtischen oder verfahrbaren Tableaus, Testeinrichtungen oder auch Niet- und Klebemaschinen. Je nach Anforderung eignen sich grundsätzlich sowohl detec2 Core als auch miniTwin2. Rauere Bedingungen, die besondere Robustheit erfordern, gepaart mit größeren Reichweiten und Schutzfelddimensionen zwischen 300 mm und 2.100 mm sprechen für detec2.

miniTwin2 spielt dort seine Stärken aus, wo es um kleinere Maschinen mit Schutzfeldern zwischen 120 mm und 1.200 mm geht, großer Wert auf eine funktionelle und designorientierte Integration gelegt wird, die Kaskadierbarkeit mehrerer Systeme die Auslegung U- und L-förmiger Überwachungsgeometrien ermöglicht und der Twin-Stick mit integrierten Sender- und Empfängermodulen besondere Vorteile in der Bevorratung und im Service eröffnet.

In der Praxis wird nach der erwarteten Überarbeitung der EN 61496-1 ein zunehmender Trend zu Typ 4-Sicherheits-Lichtvorhängen erwartet. Hier gibt es natürlich die Möglichkeit, mit dem detec4 Core bzw. dem miniTwin4 auf Lichtvorhänge der höchsten Sicherheitsstufe PL e bzw. SIL3 zurückzugreifen. Der Vorteil ist, dass Maschinenbauer aufgrund der identischen Gerätekonzeption Montage- und Anschlusstechnik in beiden Fällen schnell und flexibel wechseln können. Alternativ dazu bietet sich mit Blick auf die Wirtschaftlichkeit von PL d- und SIL2-Applikationen bei passender Maschinengeometrie der Einsatz des sicheren Kamerasensors V300 an.

Viele „klassische" Lichtvorhangsituation lassen sich so kosteneffizienter lösen als mit - in der Regel teureren - Systemen des nächst höheren Schutzniveaus. Sobald es in die höchste Sicherheitsstufe PL e bzw. SIL3 geht, sind für Maschinenbauer bei berührungslos wirkenden Schutzeinrichtungen Systeme des Typ 4 - also die Sicherheits- Lichtvorhänge detec4 Core und miniTwin 4, aber auch Einstrahl- und Mehrstrahl-Sicherheits-Lichtschranken - die richtige Wahl.

Fazit: Der neue Sicherheits-Lichtvorhang detec2 Core passt perfekt in die Zeit - zum einen, weil er pure Sicherheit mit äußerster Einfachheit bei Auswahl, Montage, Integration, Inbetriebnahme, Betrieb und Wartung vereint und das Safety-Portfolio von Sick ideal ergänzt; zum anderen, weil er zusammen mit dem detec4 Core, den miniTwin2 und miniTwin4 sowie dem V300 Workstation Extended für effiziente Sicherheit auf allen Schutzniveaus ermöglicht.