Sicherheitssteuerungen

Sicherheitssteuerungen für die Maschinensicherheit: zuverlässige Steuerung für kritische Anwendungen

Sicherheitssteuerungen sind das Herzstück eines jeden funktionalen Sicherheitssystems für Industriemaschinen. Diese Systeme sorgen dafür, dass Sicherheitskomponenten wie Sicherheits-Lichtgitter, Not-Halt-Taster, Sicherheitsradarsensoren und Verriegelungssysteme gemäß den geltenden Normen wie EN ISO 13849-1 und IEC 62061 effektiv überwacht und gesteuert werden. In Umgebungen, in denen Mensch und Maschine zusammenarbeiten, ist die korrekte Integration von Sicherheitssteuerungen unerlässlich, um Performance Level (PL) e oder Safety Integrity Level (SIL) 3 zu erreichen.

Was ist die Aufgabe einer Sicherheitssteuerung?

Eine Sicherheitssteuerung ist eine zertifizierte Steuerung, die speziell für die Verarbeitung sicherheitsrelevanter Signale entwickelt wurde. Ihr Zweck ist es, gefährliche Situationen zu erkennen und schnelle, zuverlässige Aktionen wie das Herunterfahren von Maschinen oder das Blockieren von Bewegungen auszuführen. Im Gegensatz zu Standard-SPSen verfügen Sicherheitscontroller über Redundanz, Selbstprüfungsmechanismen und Fehlererkennung, um ein Höchstmaß an Zuverlässigkeit zu gewährleisten.

Anwendungsbereiche von Sicherheitssteuerungen

Sicherheitssteuerungen werden in einer Vielzahl von Industriezweigen eingesetzt, darunter:

• Automobil- und Roboterzellen
• Lebensmittel- und Verpackungsindustrie
• Schüttgutumschlag und Materialtransport
• Maschinenbau und OEM-Anwendungen
• Pharma und Chemie (einschließlich ATEX-Umgebungen)

Je nach Anwendung kann eine Sicherheitssteuerung Dutzende von Sicherheitsein- und -ausgängen verwalten, möglicherweise über dezentrale E/A-Module über Netzwerke wie PROFINET, EtherCAT oder AS-i Safety.

Modulare oder kompakte Sicherheitssteuerung?

Sicherheitssteuerungen sind verfügbar als:

• Kompakte Steuerungen: Für Anwendungen mit einer begrenzten Anzahl von Sicherheitskomponenten. Diese Einheiten vereinen CPU und E/A in einem Modul und sind ideal für kleinere Maschinen.
• Modulare Systeme: Für mittlere bis komplexe Installationen. Diese Systeme bestehen aus erweiterbaren E/A-Karten und Netzwerkverbindungen, wodurch sie je nach Bedarf skalierbar sind.

Die Wahl zwischen kompakt und modular hängt von der Anzahl der Sicherheitsfunktionen, der gewünschten Flexibilität und der zukünftigen Erweiterbarkeit ab.

Normen für Sicherheitssteuerungen (EN ISO 13849 / IEC 62061)

Bei der Auswahl einer Sicherheitssteuerung ist es wichtig, dass sie den internationalen Standards entspricht. Die wichtigsten davon sind:

• EN ISO 13849-1: Leitfaden zur Bewertung des Performance Level (PL) von Sicherheitsfunktionen.
• IEC 62061: Leitfaden zur Berechnung des Sicherheitsintegritätslevels (SIL) in elektrischen Steuerungssystemen.
• IEC 61508: Grundlegende Norm für die funktionale Sicherheit elektronischer Systeme.

Eine gute Sicherheitssteuerung hat mindestens PL d oder PL e und ist für SIL 2 oder SIL 3 zertifiziert.

Redundanz und Fehlererkennung

Sicherheitssteuerungen sind mit Doppelprozessoren, Checksummenprüfungen, Watchdogs und Testimpulsen ausgestattet. Diese Funktionen sorgen für eine frühzeitige Fehlererkennung und gewährleisten Fehlertoleranz und Verfügbarkeit. Viele Steuerungen bieten Diagnose-LEDs oder Kommunikation mit HMI/SCADA-Systemen zur Statusüberwachung.

Kompatibilität mit Sicherheitskomponenten

Moderne Sicherheitssteuerungen sind für die Integration mit verschiedenen Komponenten ausgelegt:

• Sicherheitslichtvorhänge (Finger, Hand oder Körper)
• Radar-Sicherheitssysteme
• Zustimmtaster / Zustimmschalter und Not-Halt
• Schlüsselschalter, Schlösser und Verriegelungen

Die modulare Architektur ermöglicht den Anschluss sowohl von digitalen als auch von analogen Sensoren und Betätigern. Viele Steuerungen bieten auch direkte Anschlussmöglichkeiten für OSSD-Ausgänge.

Sicherheitssteuerung versus klassische PLC

Eine herkömmliche SPS erfüllt nicht die Anforderungen an die funktionale Sicherheit. Nur zertifizierte Sicherheitssteuerungen dürfen für die Verwaltung von Maschinensicherheitsfunktionen verwendet werden. Bei der Integration in ein bestehendes System können die Sicherheitssteuerungen parallel zur Haupt-SPS platziert oder über sichere Netzwerke verbunden werden.

Programmierung von Sicherheitssteuerungen nach IEC 61131-3

Je nach Marke wird die Sicherheitssteuerung über eine intuitive grafische Softwareumgebung oder über IEC 61131-3-konforme Programmiersprachen konfiguriert. Viele Anbieter bieten Validierungstools an, mit denen das entworfene System gemäß den Anforderungen der Maschinenrichtlinie und der CE-Konformitätserklärung getestet und dokumentiert werden kann.

Typische Sicherheitsfunktionen in Steuerungssystemen

Sicherheitssteuerungen erfüllen u.a. die folgenden Funktionen:

• Automatischer Stopp beim Betreten von Gefahrenbereichen
• Wiederanlaufschutz und manueller Reset
• Geschwindigkeitsüberwachung und sichere Fahrtunterbrechung
• Überwachung von Notauskreisen
• Überwachung von Sicherheitsschleusen und -bereichen

Umsetzung und ökologische Widerstandsfähigkeit

Die Controller sind in Gehäusen für die DIN-Schienenmontage oder als Standalone-Geräte erhältlich. Die industriellen Varianten sind resistent gegen Temperaturschwankungen, Vibrationen und elektromagnetische Einflüsse (EMC). Für Anwendungen in hygienischen oder explosiven Umgebungen sind IP67-Varianten oder ATEX-zertifizierte Modelle erhältlich.

Beratung bei der Auswahl der richtigen Sicherheitssteuerung

Die Auswahl der richtigen Sicherheitssteuerung für Ihre Maschine oder Produktionslinie erfordert Fachwissen. Unsere Experten helfen Ihnen gerne, die richtige Wahl auf der Grundlage des erforderlichen Sicherheitslevels, der Anzahl der Ein- und Ausgänge und der gewünschten Erweiterbarkeit zu treffen. Kontaktieren Sie uns für eine unverbindliche Beratung, eine Systemkonfiguration oder eine technische Analyse Ihrer Situation.