Ein technischer Leitfaden zur Auswahl visueller, akustischer und kombinierter Signalgeräte für Industriemaschinen.
Eine Maschinenstatusanzeige ist Teil der Schnittstelle zwischen einer Maschine und den Personen, die sie bedienen oder instand halten. Sie kann den Normalbetrieb bestätigen, eine Handlung anfordern oder eine Störung bzw. einen Gefahrenzustand signalisieren. Die Auswahl muss mit den erforderlichen Informationen und der erwarteten Reaktion der Personen beginnen, nicht mit Farben, Schallpegel oder Gehäuseform.
Statusanzeige, Warnung und Alarm sind unterschiedliche Funktionen. Eine grüne Betriebsleuchte, eine gelbe Wartungsanforderung und eine Anlaufwarnung erfordern unterschiedliche Grade der Wahrnehmbarkeit und unterschiedliche Betriebsarten. Daher muss die gesamte Anwendung bewertet werden: Maschinenzustände, Reaktion der Personen, Sicht- und Hörentfernung, Umgebungsbedingungen, Montage, elektrische Integration, Instandhaltung und anwendbare Normen.
Auswahlprinzip: Definieren Sie zunächst die Signalisierungsaufgabe und die erforderliche Reaktion. Prüfen Sie anschließend, ob das ausgewählte Gerät im gesamten erforderlichen Bereich wahrnehmbar und mit der Maschinenumgebung sowie dem Steuerungssystem kompatibel ist.
Bevor Sie Produkte vergleichen, listen Sie die Maschinenzustände auf, die signalisiert werden müssen, und ordnen Sie jedem Zustand eine erwartete Reaktion zu. Typische Beispiele sind:Before comparing products, list the machine states that must be communicated and assign an expected response to each one. Typical examples include:
-Maschine betriebsbereit oder Automatikzyklus aktiv
-Materialvorrat niedrig
-Bedienereingriff oder Instandhaltung erforderlich
-Prozess außerhalb des Normalbereichs
-Maschinenstörung oder Produktionsstopp
-Gefährlicher Anlauf oder gefährliche Bewegung steht unmittelbar bevor
-Notfallzustand, der sofortiges Handeln erfordert
Dadurch wird verhindert, dass Farben und Blinkmuster ohne eindeutig definierte Bedeutung hinzugefügt werden. Jeder Zustand sollte einem eindeutigen Zweck dienen, der an der gesamten Maschine, am HMI und im Produktionsbereich einheitlich bleibt.
Legen Sie außerdem fest, wer das Signal wahrnehmen muss. Eine lokale Bedieneranzeige erfordert eine andere Reichweite als eine Anzeige, die für Personal in einer gesamten Produktionshalle vorgesehen ist. Wenn Personen möglicherweise nicht auf die Maschine blicken, kann eine rein visuelle Signalisierung unzureichend sein.
Pfannenberg unterteilt Signalisierungsaufgaben in Anzeige, Warnung und Alarm. Diese Unterscheidung hilft dabei, den erforderlichen Aufmerksamkeitsgrad und den geeigneten Gerätetyp zu bestimmen.
| Zweck | Typische Bedeutung | Erwartete Reaktion | Möglicher Gerätetyp |
|---|---|---|---|
| Anzeige | Routinemäßige Betriebs- oder Prozessinformationen | Wahrnehmung oder normale Handlung | Dauerlicht, Statusleiste, Rundumleuchte oder Signalturm |
| Warnung | Anormaler Zustand oder potenzielle Gefahr | Überwachen oder Korrekturmaßnahmen ergreifen | Blink- oder Blitzlicht, akustisches Signalgerät oder kombiniertes Signalgerät |
| Alarm | Gefährlicher Zustand oder Notfallzustand | Sofortiges Handeln | Signalgerät mit hoher Wahrnehmbarkeit, ausgewählt entsprechend den geltenden Anforderungen |
Die Risikobeurteilung der Maschine muss die Grenzen festlegen. Eine Standard-Statusleuchte stellt nicht allein deshalb eine Sicherheitsfunktion dar, weil sie rot leuchtet oder blinkt. Wenn die Risikominderung von der Signalisierung abhängt, müssen der erforderliche Performance Level, die Architektur, die Diagnose und die Zertifizierung separat festgelegt werden.
Die aufmerksamkeitsintensivsten Signalmodi sollten den Ereignissen mit der höchsten Priorität vorbehalten bleiben. Werden für routinemäßige Zustände laute akustische Signale oder Blinklichter verwendet, kann es für das Personal schwieriger sein, einen Zustand zu erkennen, der sofortiges Handeln erfordert.
Visuelle Anzeigen eignen sich für routinemäßige Informationen, wenn das Personal die Maschine sehen kann. Zu den Bauformen gehören Rundumleuchten, Statusleisten, Signalleuchten und Signaltürme. Ein Signalturm stellt mehrere Zustände anhand der Farbe oder der Position der Module getrennt dar, während ein RGB-Gerät mehrere Zustände mit einer einzigen kompakten Leuchtfläche darstellen kann.
Eine ausschließlich visuelle Signalisierung kann ungeeignet sein, wenn Bediener von der Maschine abgewandt sind, bauliche Strukturen die Anzeige verdecken oder das Umgebungslicht den Kontrast verringert. Wenn eine Fehlinterpretation der Farbe Folgen haben könnte, sollte die Farbcodierung durch Position, Text, eine HMI-Meldung oder ein eindeutiges Signalmuster ergänzt werden.
Ein akustisches Signalgerät zieht unabhängig von der Blickrichtung Aufmerksamkeit auf sich. Es kann das Personal vor dem Anlaufen einer Maschine warnen, einen Bediener zu einer entfernt gelegenen Maschine rufen oder einen Zustand innerhalb eines Arbeitsbereichs signalisieren.
Der Nennschalldruckpegel ist nur ein Auswahlparameter. Frequenzen der Umgebungsgeräusche, Wände, Einhausungen und Gehörschutz können die Wahrnehmbarkeit beeinträchtigen. Der Signalton muss von lokalen Maschinengeräuschen und anderen Signalen im selben Bereich unterscheidbar sein. Das Signalisierungskonzept sollte festlegen, wann das akustische Signal beginnt, wie lange es andauert, ob es quittiert werden kann und welche Handlung es erfordert.
Ein kombiniertes Signalgerät eignet sich für Anwendungen, bei denen die Sicht- oder Hörbedingungen variieren. Beide Signalelemente sollten aufeinander abgestimmte Bedeutungen und eine einheitliche Logik verwenden. Beispielsweise kann ein quittiertes akustisches Signal beendet werden, während die visuelle Anzeige aktiv bleibt, bis der Zustand behoben ist.
Definieren Sie jede Position, von der aus das Personal die Anzeige erkennen muss. Bewerten Sie Betrachtungsabstand und -winkel, Montagehöhe, Umgebungslicht, Reflexionen und Hindernisse.
Die Lichtleistung allein beschreibt nicht die nutzbare Reichweite. Lichtverteilung, Linsenfarbe, Betriebsart und Betrachtungswinkel beeinflussen ebenfalls die Wahrnehmbarkeit. Die 3D-Coverage-Methode von Pfannenberg bewertet die Leistung unter definierten Bedingungen als dreidimensionalen Signalisierungsraum.
Große Maschinen, mehrere Arbeitsplätze oder eingeschränkte Sichtlinien können mehr als ein Gerät erfordern. Bestimmen Sie die Anzahl und Positionen anhand des erforderlichen Erfassungsbereichs und nicht ausschließlich anhand der Abmessungen der Maschine.
Stellen Sie bei einem akustischen Signalgerät fest, ob die vorgesehenen Empfänger den Signalton unter realistischen Bedingungen im gesamten erforderlichen Bereich eindeutig wahrnehmen und unterscheiden können.
Bewerten Sie die Umgebungsgeräusche an repräsentativen Positionen und während lauter Betriebszustände. Berücksichtigen Sie auch intermittierende Geräuschquellen wie Pressen, Absauganlagen, Förderanlagen und mobile Betriebsmittel. Die ISO 7731-Leitlinie von Pfannenberg nennt für akustische Gefahrensignale einen Schalldruckpegel von 15 dB über dem Umgebungsgeräusch im gesamten Empfangsbereich als ein Auswahlkriterium; alternativ kann eine Oktavband- oder Terzbandanalyse durchgeführt werden. Frequenzanteile, Hindernisse und Gehörschutz müssen ebenfalls berücksichtigt werden.
Diese Kriterien beziehen sich auf akustische Gefahrensignale und nicht auf jedes routinemäßige Maschinensignal. Bei komplexen Hintergrundgeräuschen ist das Frequenzspektrum des Signalgeräts mit den dominierenden Umgebungsfrequenzen zu vergleichen.
LED- und Xenon-Signalgeräte weisen unterschiedliche Leistungsmerkmale auf. Keine der beiden Technologien ist grundsätzlich besser. LED-Geräte eignen sich häufig für Dauerlicht, Blinkbetrieb und konfigurierbare mehrfarbige Signalisierung. Xenon-Geräte erzeugen einen kurzen, hochintensiven Lichtblitz mit breiter Lichtverteilung, was von Vorteil sein kann, wenn über einen größeren Bereich eine starke Warnwirkung erforderlich ist.
Verwenden Sie Dauerlicht für routinemäßige Statusinformationen, Blinklicht für einen Zustand, der erhöhte Aufmerksamkeit erfordert, und Blitzlicht, wenn eine hohe Wahrnehmbarkeit erforderlich ist. Ein RGB-Gerät bietet Flexibilität, während des normalen Maschinenbetriebs sollten jedoch nur freigegebene Farben und Signalmuster verfügbar sein.
Definieren Sie jede Farbe und jede Signalisierungsart in der Maschinenspezifikation. Berücksichtigen Sie die anwendbaren Normen, Kundenanforderungen und betrieblichen Konventionen. Derselbe Zustand sollte an benachbarten Maschinen nicht ohne dokumentierten Grund unterschiedliche Bedeutungen haben. Farbe allein sollte keine kritischen Informationen vermitteln, wenn eine Fehlinterpretation vernünftigerweise vorhersehbar ist.
Prüfen Sie die erforderliche Schutzart, Betriebstemperatur, den Einsatz im Innen- oder Außenbereich, UV-Strahlung, Chemikalien, Reinigungsprozesse, Vibrationen, Stöße, Korrosion und mechanische Beanspruchungen. Die IP-Schutzart deckt ausschließlich definierte Bedingungen hinsichtlich des Eindringens von Fremdkörpern und Wasser ab. Sie bestätigt nicht automatisch die chemische Beständigkeit, UV-Beständigkeit oder Eignung für die Hochdruckreinigung.
Wählen Sie für explosionsgefährdete Bereiche ein entsprechend zertifiziertes Ex- oder ATEX-Gerät für die klassifizierte Zone und Stoffgruppe. Ein robustes Industriegehäuse ohne die erforderliche Zertifizierung stellt keine Alternative dar.
Die Montageposition muss den erforderlichen visuellen oder akustischen Erfassungsbereich gewährleisten und gleichzeitig den Zugang für Verdrahtung, Prüfung und Austausch ermöglichen. Prüfen Sie die zulässige Ausrichtung und ob eine direkte Montage, Halterungs-, Mast-, Rohr-, Schalttafel- oder Oberflächenmontage erforderlich ist. Dokumentieren Sie Position und Ausrichtung in der Maschinendokumentation, damit die Anordnung bei verschiedenen Maschinenvarianten reproduziert werden kann.
Die elektrische Integration umfasst Versorgungsspannung, Stromaufnahme, Schaltverfahren, Ausgangskapazität, Pinbelegung des Steckverbinders und Kabelanforderungen.
Eine konventionell angesteuerte Anzeige verwendet diskrete SPS-Ausgänge oder Relais. Dies ist häufig für eine geringe Anzahl fester Zustände angemessen. Ein Multifunktionsgerät kann je nach Eingangsbeschaltung mehrere Ausgänge erfordern.
Ein M12-Steckverbinder kann den Anschluss im Feld und den Geräteaustausch vereinfachen, M12 bezeichnet jedoch lediglich die Bauform des Steckverbinders. Daraus lässt sich nicht ableiten, ob das Gerät eine diskrete Ansteuerung oder IO-Link verwendet. Prüfen Sie stets die Artikelnummer und die Pinbelegung.
Ein IO-Link-Gerät kommuniziert mit einem IO-Link-Master-Port. Je nach Produkt kann es zentrale Parametrierung, konfigurierbare Farben oder Betriebsarten, Identifikationsdaten, Ereignisse und Parameterwiederherstellung unterstützen. Prüfen Sie die Verfügbarkeit eines geeigneten Master-Ports, die Portklasse, die Strombelastbarkeit, das Leistungsbudget, die Prozessdatenzuordnung, die IODD sowie die vom Gerät tatsächlich unterstützten Funktionen.
IO-Link bietet den größten Nutzen, wenn Konfigurationen für verschiedene Maschinenvarianten wiederverwendet werden, Gerätedaten in der Instandhaltung genutzt werden oder die Parameterwiederherstellung Fehler beim Geräteaustausch reduziert. Bei einer festen Funktion an einer Maschine ohne vorhandene IO-Link-Infrastruktur kann eine konventionelle Ansteuerung effizienter sein.
Pfannenberg nennt EN 60204-1 für die elektrische Ausrüstung von Maschinen, EN 61310-1 für visuelle, akustische und taktile Signale sowie EN ISO 12100 für Risikobeurteilung und Risikominderung als relevante europäische Referenzen. ISO 7731 behandelt akustische Gefahrensignale für öffentliche Bereiche und Arbeitsstätten.
Die Anforderungen hängen von der Maschine, der Branche, dem Markt und der Signalisierungsfunktion ab. Prüfen Sie die jeweils aktuelle Ausgabe und die nationale Übernahme. Brandmelde-Normen wie EN 54-3 und EN 54-23 gelten nicht automatisch für gewöhnliche Maschinenstatusanzeigen.
Wenn die Signalisierung zu einer Sicherheitsfunktion beiträgt, sind der erforderliche PL oder SIL zu bestimmen und geeignete zertifizierte Komponenten, Diagnosefunktionen und eine entsprechende Architektur zu verwenden. Ein Signal ergänzt die Hierarchie der Risikominderungsmaßnahmen. Es ersetzt keine Schutzeinrichtungen, Verriegelungen oder andere erforderliche Schutzmaßnahmen.
| Anwendungsanforderung | Bevorzugter Ausgangspunkt | Zu prüfen |
|---|---|---|
| Ein oder zwei feste Zustände an einer lokalen Position | Konventionelle visuelle Anzeige | Farbbedeutung, Betrachtungsposition, Versorgung und Montage |
| Mehrere Zustände, die aus verschiedenen Richtungen sichtbar sein müssen | Signalturm oder mehrfarbiges Signalgerät | Bedeutung der Module, Betrachtungswinkel, Hindernisse und Reichweite |
| Personal blickt möglicherweise nicht auf die Maschine | Akustisches oder kombiniertes Signalgerät | Umgebungsgeräusche, Signalton, Erfassungsbereich und Quittierungslogik |
| Wichtige Warnung unter wechselnden Bedingungen | Kombiniertes visuelles und akustisches Signalgerät | Abstimmung beider Signale und erforderliche Reaktion |
| Wiederverwendbare Einstellungen oder Diagnosen für verschiedene Varianten | IO-Link-Gerät | Master, IODD, unterstützte Daten und Integration in die Instandhaltung |
| Staub, Wasser, Vibrationen oder Einsatz im Außenbereich | Gerät mit geprüfter Eignung für die Umgebungsbedingungen | IP-Schutzart sowie Temperatur-, UV-, Chemikalien- und mechanische Beständigkeit |
| Explosionsgefährdeter Bereich | Zertifiziertes Ex- oder ATEX-Gerät | Zone, Stoffgruppe und Installationsanforderungen |
| Definierte sicherheitsbezogene Signalisierungsfunktion | Zertifiziertes Gerät und geeignete Architektur | PL oder SIL, Diagnose, Validierung und Normen |
Die Matrix dient als Ausgangspunkt. Prüfen Sie die endgültige Auswahl anhand des vollständigen Signalisierungskonzepts und der Produktdokumentation.
-Welche Zustände müssen signalisiert werden und welche Reaktion erfordert jeder einzelne Zustand?
-Wer muss das Signal wahrnehmen und von welchen Positionen aus?
-Handelt es sich bei der Funktion um eine Anzeige, Warnung oder einen Alarm?
-Ist eine visuelle, akustische oder kombinierte Signalisierung geeignet?
-Welche Entfernungen, Hindernisse, Lichtverhältnisse und Umgebungsgeräusche beeinflussen die Wahrnehmbarkeit?
-Welche Farben, Signaltöne und Betriebsarten sind zulässig?
-Welche umgebungsbezogenen und mechanischen Anforderungen müssen erfüllt werden?
-Wie wird das Gerät montiert, angeschlossen, geprüft und ausgetauscht?
-Ist eine konventionelle Ansteuerung ausreichend oder bietet IO-Link einen definierten Mehrwert?
-Bestehen sicherheitsbezogene Anforderungen an die Signalisierungsfunktion und welche Normen und Kundenspezifikationen sind anzuwenden?
Die Auswahl einer Maschinenstatusanzeige ist eine Engineering-Aufgabe und keine Entscheidung, die ausschließlich auf Bauform, Farbe oder Nennleistung basiert. Definieren Sie die zu übermittelnden Informationen und die erforderliche Reaktion, wählen Sie eine visuelle, akustische oder kombinierte Signalisierung und überprüfen Sie die Leistungsfähigkeit im gesamten tatsächlichen Empfangsbereich.
Die Lösung muss außerdem für die Umgebungsbedingungen, die Montageposition, das elektrische System und die Instandhaltungsstrategie geeignet sein. Konventionelle Produkte sind weiterhin für stabile Funktionen geeignet. IO-Link ist relevant, wenn Parametrierung, wiederverwendbare Konfigurationen oder Gerätedaten einen messbaren Mehrwert bieten. Anspruchsvolle Umgebungsbedingungen und sicherheitsbezogene Anwendungen erfordern eine entsprechende Zertifizierung und Systemauslegung.
Machine Safety Shop bietet das vollständige Sortiment an visuellen und akustischen Signalgeräten von Pfannenberg. Dadurch kann der Produkttyp anhand der Anwendungsanforderungen ausgewählt werden und nicht aus einer eingeschränkten Auswahl an Geräten.
Machine Safety Shop unterstützt Sie bei der Bewertung der Signalisierungsaufgabe, des Erfassungsbereichs, der Umgebungsbedingungen, der Montage, des elektrischen Anschlusses und der Ansteuerungsmethode. Stellen Sie für eine gezielte technische Auswahl das Maschinenlayout, die Betriebsumgebung, die erforderlichen Zustände und die verfügbare Steuerungsarchitektur bereit.
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Verwenden Sie eine visuelle Anzeige für routinemäßige Informationen, wenn das Personal die Maschine sehen kann, ein akustisches Signalgerät, wenn unabhängig von der Blickrichtung Aufmerksamkeit erzeugt werden muss, und ein kombiniertes Signalgerät, wenn wichtige Informationen auch unter wechselnden Bedingungen wahrnehmbar bleiben müssen.
Ein Signalturm ist sinnvoll, wenn mehrere definierte Zustände anhand von Farbe oder Modulposition unterschieden werden müssen. Eine einzelne oder RGB-Signalleuchte kann für eine kompakte Installation oder eine Anwendung geeignet sein, bei der jeweils nur ein aktiver Zustand angezeigt werden muss.
Der erforderliche Schallpegel hängt von den Umgebungsgeräuschen im gesamten Empfangsbereich ab. Bei akustischen Gefahrensignalen sind der Schallpegel und die Frequenzanteile sowie Gehörschutz, Hindernisse und intermittierende Maschinengeräusche zu berücksichtigen.
Keine der beiden Technologien ist grundsätzlich besser. LED eignet sich für viele Anwendungen mit Dauerlicht, Blinklicht und konfigurierbarer Signalisierung. Xenon erzeugt kurze Lichtblitze mit hoher Intensität. Die Auswahl sollte anhand des erforderlichen Erfassungsbereichs, der Einschaltdauer und der Umgebungsbedingungen erfolgen.
Wählen Sie die IP-Schutzart entsprechend der Belastung durch Staub und Wasser. Prüfen Sie Temperatur, Chemikalien, UV-Strahlung, Vibrationen, Stoßbeanspruchung und Reinigungsverfahren separat, da die IP-Schutzart diese Eigenschaften nicht definiert.
Nein. M12 bezeichnet die Bauform des Steckverbinders. Ein M12-Gerät kann eine diskrete Ansteuerung oder IO-Link verwenden. Prüfen Sie die Artikelnummer, die Pinbelegung und die technische Dokumentation.
Je nach Gerät kann IO-Link zentrale Parametrierung, konfigurierbare Betriebsarten, Identifikationsdaten, Ereignisse und Parameterwiederherstellung unterstützen. Diese Funktionen bieten nur dann einen Mehrwert, wenn sie von den Steuerungs- und Instandhaltungssystemen genutzt werden.
Nicht automatisch. Wenn die Risikominderung von einer erfolgreichen Signalisierung abhängt, müssen der erforderliche PL oder SIL, die Produktzertifizierung, die Diagnose und die vollständige Systemarchitektur festgelegt und validiert werden.
Die Anzahl hängt vom erforderlichen Erfassungsbereich, den Montagepositionen, Hindernissen, Umgebungsbedingungen und den Aufenthaltsorten des Personals ab. Definieren Sie zunächst den Empfangsbereich und positionieren Sie anschließend die Geräte so, dass das Signal im gesamten Bereich wahrnehmbar ist.
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