Prüfaufwand und Absicherung ganz einfach: Neue induktive Sicherheitssensoren mit OSSD-Schnittstelle

Für die Sicherheit von Maschinen sind gemäß der EU-Maschinenrichtlinie diejenigen verant­wortlich, die sie herstellen, in Verkehr bringen und betreiben. So steigen die Anforderungen an ­Sicherheitstechnik durch die zunehmende Automatisierung kontinuierlich an. In einigen Bereichen gehört die Mensch-Maschine Kooperation längst zum alltäglichen Workflow. Unverzichtbarer ­Bestandteil solcher Anlagen ist Sicherheitstechnik, die aus entsprechenden Sensoren und ­Auswerteeinheiten besteht. Die neuen Sensoren von Pepperl+Fuchs zeichnen sich durch Bauformen, ­Robustheit und einfache Handhabung sowie hohe Sicherheitskennwerte aus, die z. B. statt täglicher Prüfungen Intervalle von zwei Monaten erlauben.

Im Fokus der Sicherheitstechnik steht in erster Linie der Schutz von Menschen und Mitarbeitern vor Verletzungen und tödlichen Unfällen. Des Weiteren spielt die Maschinensicherheit eine wichtige Rolle, um Funktionalität und Einsatzfähigkeit von Maschinen stets aufrecht zu erhalten. Um eine Sicherheits-Applikation zu entwickeln, führt man zunächst eine Risikobeurteilung gemäß EN ISO 12100 durch, aus der sich Performance Level (Sicherheitsstufe) und Safety Integrity Level ableiten lassen, etwa PL d bzw. SIL 2. Die Norm EN/ISO 13849 fordert je nach Sicherheitsstufe eine gewisse Architektur, die sogenannte Kategorie (Cat.).

Auf Basis der Risiko-Analyse und -bewertung sind anschließend Maßnahmen zu treffen, die das Risiko auf eine akzeptable Größe reduzieren. Im ersten Schritt dienen dazu in der Regel konstruktive mechanische Mittel wie Schutzgitter, Verriegelungen und Absperrvorrichtungen. In Kombination kommt elektronische Sicherheitstechnik zum Einsatz, die dafür sorgt, dass die Maßnahmen auch zu dem Zeitpunkt aktiv sind, wenn es erforderlich ist. Zum Beispiel muss eine Schutztür tatsächlich geschlossen sein, wenn die Maschine eingeschaltet wird, andernfalls wäre sie wirkungslos. Weitere Sicherheitsmaßnahmen reichen von Dokumentationen über Schilder und Warnhinweise bis zu Mitarbeiterschulungen. Auf diese Weise lässt sich das Risiko auf eine akzeptable Größe reduzieren.

Sicher detektieren und auswerten
Zur elektronischen Sicherheitstechnik gehören im Wesentlichen Sicherheitssensoren und Sicherheitsauswertegeräte. Im Gegensatz zu Standardsensoren und -auswertungen stellen sich an die Elektronik hier erhöhte Anforderungen hinsichtlich Zuverlässigkeit, Eigensicherheit sowie Signalübertragung. Das Sicherheitsauswertegerät kann eine größere Sicherheits-SPS sein oder ein spezielles Sicherheitsmodul, das die Auswertung einiger Sensorsignale übernimmt. Als Sicherheitssensoren eignen sich idealerweise Ausführungen, die nach dem induktiven Wirkprinzip arbeiten, da sie darauf ausgerichtet sind, Metallgegenstände zu detektieren. Dadurch benötigen sie in der Regel kein spezielles Target-Element mit Codierungen irgendwelcher Art, sondern man nutzt zu diesem Zweck einfach ein geeignetes Maschinenelement aus Metall. Die Logik der Sicherheitsfunktion basiert auf dem Vorhandensein des betreffenden Referenztargets. Umgekehrt muss von der Maschine der sichere Zustand eingenommen werden, wenn der Sensor einen fehlerhaften Zustand oder eben kein Metall erkennt. Zum Beispiel ist in diesem Fall eine gefahrbringende Bewegung sofort zu stoppen.

Induktive Sensoren sind ausgesprochen robust und unempfindlich gegenüber typischen Umgebungseinflüssen wie Staub, Schmutz, Öl und Feuchtigkeit, die für Industriebetriebe und Outdoor-Anwendungen bei Nutzfahrzeugen, Kran- und Verladeeinrichtungen typisch sind. Die neuen Sicherheitssensoren von Pepperl+Fuchs arbeiten vollkommen berührungslos und verschleißfrei und sind in verschiedenen Bauformen und Ausführungen erhältlich. Dazu gehören zylindrische Modelle in den Größen M12, M18 und M30 sowie die quaderförmige Standardbauform Varikont L2M, die über einen flexibel einsetzbaren und drehbaren Sensorkopf verfügt. Um allen denkbaren Anwendungsfällen gerecht zu werden, stehen Ausführungen für bündigen Einbau, nichtbündigen Einbau und diverse Stecker- und Kabelversionen zur Verfügung. Alle Sicherheitssensoren dieses Portfolios haben keine Blindzone, sie arbeiten also bis zu einem Abstand von null Millimeter. Konstruktion, Einbau und Montage gestalten sich daher für alle Beteiligten spürbar einfacher.

Anwendungen bis Integritätslevel SIL 2 und SIL 3 realisierbar
Die Sicherheitssensoren sind zertifiziert nach EU-Maschinenrichtlinie EN/ISO 13849-1, Performance Level PL d, Kategorie 2 sowie nach Sicherheits-Integritätslevel SIL 2 einschließlich der entsprechenden TÜV-Zulassung. Zur Signalübertragung dient eine OSSD-Schnittstelle (Output Signal Switching Device), über die sich die Sensoren zweikanalig über die Leitungen OSSD1 und OSSD2 mit der Sicherheits-SPS oder dem Sicherheits-Auswertegerät verbinden lassen. Fehler wie Sensordefekte und Kabelbrüche werden von dieser Technik sofort detektiert und gegebenenfalls die vorgesehenen Notfallmaßnahmen eingeleitet. Auch Sicherheitsanwendung gemäß Sicherheits-Integritätslevel SIL 3 und Performance Level PL e sind mühelos realisierbar, wenn man jeweils zwei Sicherheitssensoren pro Überwachungspunkt parallel betreibt.

Da Pepperl+Fuchs bei diesen Sensoren auf den Einsatz eines Mikrocontrollers verzichtet, können die Geräte mit besonders hohen Sicherkeitskennwerten punkten. Das führt nicht nur zu extrem kurzen Startup-Zeiten, sondern entbindet die Betreiber von den anderenfalls täglichen Überprüfungen. Ausschließlich mit Transistorlogik arbeitend, erlauben die Sicherheitssensoren ungleich größere Prüfintervalle von beispielsweise zwei Monaten.

Fazit: Sicherheit branchenübergreifend gefragt
Für mehr und mehr Applikationen werden Sicherheitsanforderungen strenger definiert. Durch die hohe Automatisierung und immer engere Kooperation von Mensch und Maschine steigt die Nachfrage nach passender Sicherheitstechnik. So finden sich zahlreiche Anwendungsbereiche für die induktiven Sicherheitssensoren in allen Industriebereichen und Branchen. Im Karosseriebau und bei der Endmontage in der Automobilindustrie zählen dazu unter anderem Hängebahnen, Transportvorrichtungen und Schwenkeinheiten. Bei Letzterer gilt es beispielsweise Neigungswinkel zu überwachen, damit sich die Einheit nicht näher als 12 cm dem Boden nähert, um Verletzungsgefahr für Füße zu vermeiden. An Transport- und Flurförderfahrzeugen sowie Hebeeinrichtungen muss via Verriegelungen eine Tischbelegungs- und Hub­überwachung gewährleistet sein. Ähnliches gilt für Kranfahrzeuge, Verladeeinrichtungen oder Müllfahrzeuge im Outdoor-Bereich, wo Sicherheitssensoren zur Bolzenerkennung an Teleskoparmen dienen oder bewegliche Mechaniken überwachen. Speziell für den Einsatz im Nutzfahrzeugbereich stehen auch Sensorausführungen mit E1-Zulassung sowie erhöhtem Temperaturbereich von –40...+85 °C und hoher EMV-Festigkeit zur Verfügung.A

Auf einen Blick:

• Umfassendes Portfolio: Induktives Safety-Sensorportfolio mit zylindrischen und quaderförmigen Bauformen
• Einfache Installation und Bedienung: Verwendung von Standard-Metallbetätigern ohne Blindbereich vor dem Sensor - keine Justage erforderlich
• Vereinfachte Integration: Standardisierte OSSD-Schnittstelle, umfassende Safety-Dokumentation und verschiedene Gehäusedesigns reduzieren die Komplexität bei der Integration
• Flexible Implementierung: Hohe Sicherheitswerte erleichtern die Integration in den Safety-Loop und erfordern wesentlich seltenere Prüfintervalle
• Beständig in anspruchsvollen Anwendungen: Erweiterter Temperaturbereich von -40 °C bis +85 °C, E1-Zulassung für mobile Fahrzeuge sowie V4A-Varianten
• TÜV-Zulassung nach Maschinenrichtlinie: Performance Level (PL) d und SIL 2, redundant bis PL e / SIL3 einsetzbar