Schmersal: Maschinensicherheit: Am besten im System

„One size fits all“: Dieser Grundsatz gilt nicht, wenn es um die Maschinensicherheit geht. Zwar gibt es Standardlösungen, aber der individuelle Blick auf die Anforderungen und Umgebungsbedingungen ist auf jeden Fall empfehlenswert. Das erfordert je nach Anwendungsfall ein hohes Maß an Kompetenz und Erfahrung das der Konstrukteur aber nicht selbst mitbringen muss. Diese Kompetenz kann auch von externen Experten kommen.

Eine Kompaktsteuerung ersetzt 13 Relaisbausteine
Hierzu ein Beispiel. Ein namhaftes Unternehmen, das Lebensmittelmaschinen herstellt und eine neue Maschinenbaureihe entwickelte, suchte bei Schmersal Unterstützung bei der Auswahl der sicherheitstechnischen „Hardware“ zur Überwachung mehrerer Schutztüren und Klappen an einer Schneidanlage.

Die ursprüngliche Idee der Konstrukteure bestand darin, jedem Sicherheitsschaltgerät jeweils einen Sicherheitsrelaisbaustein zuzuordnen – eine Lösung, die „state of the art“ ist, ohne Frage funktioniert hätte und auch den Anforderungen der Maschinensicherheit entspricht. Aufgrund der Anzahl unterschiedlicher Maschinentypen des Kunden und den unterschiedlichen Bauarten an Sicherheitsschaltgeräten ergab sich damit ein „Zoo“ von 13 Sicherheitsrelaisbausteinen. Der Vorschlag des Schmersal-Experten: eine Sicherheitskleinsteuerung Protect Select OEM mit drei kundenspezifischen, konfigurierbaren Programmen. Damit reduziert sich der Bauraum im Schaltschrank, der Verdrahtungsaufwand ebenso wie die Lagerhaltung. Das sind klare Vorteile aus Sicht des Maschinenbauers, und der Anwender der Maschine profitiert von besseren Diagnosemöglichkeiten im Fehlerfall oder bei Unregelmäßigkeiten. Dieser Vorschlag wurde im Engineering Service von Schmersal in die Praxis umgesetzt.

Systemlösungen sind gefragt
Das ist ein typisches Beispiel aus der Beratungspraxis eines speziellen Schmersal-Teams, das Systeme und Lösungen für die Maschinensicherheit entwickelt. Der Ansatz des Teams besteht darin, die Aufgabe „Sicherheitstechnische Ausrüstung einer Maschine oder Anlage“ ganzheitlich anzugehen und eben nicht nur Komponenten auszuwählen, sondern eine passgenaue Lösung zu erarbeiten.

Sicherheitsrelaisbausteine werden flexibler
Erleichtert wird diese Aufgabe dadurch, dass es auf der Ebene der sicheren Signalauswertung Baureihen gibt, die dem System- und Lösungsgedanken entgegenkommen. Das beginnt schon bei den traditionellen Sicherheitsrelaisbausteinen. Ein Beispiel: Der neue Protect SRB-E-302 ST kann die Signale von zwei Sicherheitsschaltern oder -sensoren – einschließlich der von optoelektronischen Schutzeinrichtungen (AOPDs) – verarbeiten. So spart der Elektrokonstrukteur Platz und Kosten im Schaltschrank und nutzt die volle Funktionalität eines modernen Sicherheitsbausteins gleich doppelt. Die Ansteuerung kann ein- oder zweikanalig erfolgen, Funktionen wie Stopp 0, Autostart und Reset mit Flankenüberwachung sind mit an Bord. Mit einem Drehschalter wählt der Anwender die Startfunktion aus und über einen weiteren Drehschalter lassen sich 24 vorkonfigurierte Anwendungen auswählen.

Kundenspezifische Programmierung
Mit der Serie Protect SRB-E geht Schmersal noch einen Schritt weiter, was die Anpassung an die jeweilige Aufgabenstellung betrifft. Diese Sicherheitsrelaisbausteine können durch kundenspezifische Programmierung optimal an die individuellen Anforderungen angepasst werden. Diese Funktion wird häufig genutzt, um die Sicherheitsfunktionen so zu integrieren, dass die betriebsmäßigen Abläufe der jeweiligen Maschine so wenig wie möglich beeinträchtigt werden, zugleich aber ein hohes Maß an Sicherheit für Mensch und Maschine gewährleistet ist.

Sicherheitskleinsteuerungen in OEM-Version
Diese Möglichkeit der OEM-spezifischen Version gibt es in der nächstgrößeren Klasse der sicheren Signalauswertung schon länger.

In der Grundversion der Sicherheitskleinsteuerung Protect Select kann der Anwender aus vorkonfigurierten Applikationen wählen und die Steuerungsfunktionen auf dieser Basis ohne Programmierung an die jeweilige Anwendung anpassen. Damit lassen sich maximal sechs Sicherheitssensoren und –schalter auswerten und bis zu drei Sicherheitsfunktionen realisieren. Außerdem können analoge Signale sicher erfasst werden.

Darüber hinaus bietet Schmersal die Möglichkeit, die Protect Select-Steuerung mit OEM-spezifischer und vom Schmersal-Engineering programmierter Software auszuliefern. In diesen Fällen können die Sicherheitsfunktionen optimal angepasst und auch „exotische“ Anwendungsfälle realisiert werden. Außerdem können durch die spezifische Programmierung zusätzliche Sensorsignale erfasst und mehr Sicherheitsfunktionen implementiert werden.

Modulare Sicherheitssteuerung
Nochmals flexibler ist der Maschinenbauer und auch der Anwender der Maschine, wenn eine „ausgewachsene“, frei programmierbare Sicherheitssteuerung wie die Protect PSC1 zum Einsatz kommt. Ihre beiden Basisversionen sind durch modulare Erweiterungsbausteine in weitem Bereich skalier- und an ganz unterschiedliche Anforderungen anpassbar. Ein Beispiel von vielen ist die Integration von sicheren Antriebsfunktionen.

Umfassende Konnektivität
Flexibilität und Transparenz wird in der Maschinensicherheit oft durch Konnektivität gewährleistet. Neben der Feldbusanbindung der PSC1 steht dafür bei Schmersal u. a. der Sicherheitsbus AS-i Safety at Work und auch die SD-Systemlösung zur Verfügung. Im Gegensatz zu AS-i Safety at Work ist SD ein Bussystem zur Übertragung rein betriebsmäßiger Signale, das u. a. eine schnelle Diagnose bei Unregelmäßigkeiten ermöglicht. AS-i SaW dagegen integriert sichere und betriebsmäßige Signale. So kann der Anwender ungeplante Maschinen-stillstände vermeiden bzw. deren Dauer verkürzen.

Als Alternative zu AS-Interface Safety at Work kann auch das „Safety Fieldbox“-System (SFB) eingesetzt werden. Eine Safety Fieldbox ermöglicht die Anschaltung von bis zu acht Sicherheitsschaltgeräten verschiedener Bauarten im Feld. Sowohl die sicherheitsgerichteten als auch die betriebsmäßigen Signale werden gesammelt und über das Profinet/Profisafe-Protokoll mit übergeordneten Steuerungsbausteinen verbunden. Zukünftig wird die Flexibilität dieses Systems noch weiter erhöht, denn dann wird der Anwender auch Ausführungen mit Anbindung an EtherNet/IP CIP Safety und EtherCAT FSoE verwenden können.

Auch hierzu ein Beispiel: Ein Hersteller von Verpackungsmaschinen überwacht die Schutztüren einer Maschinenbaureihe u. a. mit Sicherheitszuhaltungen (AZM 300), Sicherheitssensoren (RSS 260) sowie mit Befehlsgeräten und Not-Halt. Der Engineering Service von Schmersal schlug die Anschaltung dieser (Sicherheits-) Schaltgeräte über eine Safety Fieldbox vor. Seitdem profitiert der Maschinenbauer auch hier von vereinfachter Installation und der Anwender u. a. von schneller Diagnose im Fehlerfall.

Fazit: Die Vorteile der Systemlösung
Die Beispiele zeigen, dass ganzheitliches Denken bei der Auswahl und Konfiguration von Sicherheitssystemen zu besseren Lösungen führt – sowohl aus Sicht des Maschinenbauers als auch aus der Perspektive des Anwenders dieser Maschinen. Schmersal wird den Ansatz der „Engineering Services“ im Sinne des System- und Lösungsangebotes deshalb weiter ausbauen.

Autor: Tobias Thiesmann
System- und Lösungsmanager der Schmersal Gruppe