Inhaltsverzeichnis
1. Redundante Entlüftungsventile: Traditioneller Ansatz mit Schwächen
2. Zoned Safety: Sicherheitskonzept mit Zoneneinteilung
3. Zoneneinteilung vereinfacht Aufbau des Sicherheitskreises
4. Sicherheitszonen gewährleisten Sicherheit des Bedieners
5. Ein Drittel weniger Komponenten dank Sicherheitszonen
6. Fazit
Jeder, der in Europa Maschinen und Anlagen in den Verkehr bringt, muss die Vorgaben der Maschinenrichtlinie 2006/42/EG erfüllen. Die 2009 eingeführte Norm wirkt: Gemäß der Europäischen Statistik über Arbeitsunfälle (ESAW) sank die Unfallhäufigkeit (Unfälle pro 1.000 Beschäftigte) im verarbeitenden Gewerbe zwischen 2009 – als die Maschinenrichtlinie eingeführt wurde – und 2013 um neun Prozent, und die Zahl der tödlichen Unfälle im verarbeitenden Gewerbe ging um 13 Prozent zurück.
Die Maschinenrichtlinie wird von verschiedenen Normen gestützt. So behandelt die Norm ISO 13849-1 die Gestaltung und Konstruktion sicherheitsrelevanter Teile von Steuerungssystemen für Maschinen. Dazu gehören unter anderem grundlegende Konzepte, Gestaltungsprinzipien und technische Konstruktionsaspekte, die bei Produktionsausrüstung zur Gewährleistung der Maschinensicherheit angewendet werden müssen.
Redundante Entlüftungsventile: Traditioneller Ansatz mit Schwächen
Ein häufiger Anwendungsfall ist das manuelle Einlegen von Teilen in Maschinen. Gelangt ein Bediener in die Maschinenumgebung oder betritt diese, muss jede Maschinenbewegung angehalten werden. Um die notwendigen Sicherheitsanforderungen für pneumatische Aktoren zu erfüllen, setzen traditionelle Ansätze auf separate Sicherheitskreise mit redundanten Ablassventilen. Sie unterbrechen die Luftzufuhr, entlüften das System und halten den Betrieb der gesamten Maschine an.
Dieser Ansatz hat Schwächen. Durch Entlüften der kompletten Druckluft in der gesamten Maschine, die beim Anfahren wieder eingeleitet werden muss, wird viel Energie vergeudet. Je öfter, desto höher ist die Energieverschwendung. Zusätzlich wird kostbare Zeit verbraucht, die nicht produktiv genutzt werden kann. Dadurch sinkt die Gesamtanlageneffektivität.
Aber auch für den OEM birgt diese Lösung eine erhebliche Komplexität und führt zu unnötigen Kosten für die Konstruktion, Herstellung und Installation der Maschine. Sie erfordert im Vergleich zum aktuellen Stand der Technik teurere Komponenten und kompliziertere Steuerungsstrukturen, weil für jede Zone ein eigenes Sicherheitssystem benötigt wird.
Zoned Safety: Sicherheitskonzept mit Zoneneinteilung
In vielen Fällen erschließen OEMs und Anwender Vorteile, wenn sie den aktuellen Stand der Technik in der Pneumatik nutzen. In pneumatischen Kreisläufen gibt es drei grundlegende Sicherheitsfunktionen: Energiefreisetzung, die sichere Endlage einnehmen oder Bewegung anhalten/sperren. Abhängig von der Aufgabe kann jede dieser Sicherheitsfunktionen die effizienteste und sicherste Methode darstellen. Oft ist es sinnvoller, an Stelle der Energiefreisetzung die Bewegung anzuhalten/zu sperren, zur Ausgangsposition zurückzufahren oder eine Kombination der Sicherheitsfunktionen anzuwenden.
Es ist auch möglich, nur die einzelnen Teile einer Maschine zu sperren, während die anderen Maschinenkomponenten normal weiterlaufen. Diese Option hat zur Entwicklung des Sicherheitskonzepts mit Zoneneinteilung geführt. Dies ist eine innovative Technologie, die einen einfacheren und kostengünstigeren normgerechten Sicherheitsansatz bietet.
Zoneneinteilung vereinfacht Aufbau des Sicherheitskreises
Die Sicherheitstechnologie mit Zoneneinteilung von Emerson im ASCO-Ventilsystem vereinfacht den Aufbau eines redundanten pneumatischen Sicherheitskreises. Sie bietet dem Konstrukteur die Möglichkeit, bis zu drei unabhängige elektropneumatische Sicherheitszonen zu definieren und einzurichten, wobei auch nicht sichere Bereiche innerhalb eines Ventilsystems nebeneinander existieren können.
Das Ventilsystem mit Sicherheitszonen wurde vom TÜV Rheinland geprüft und erfüllt die Vorgaben bis zur Kategorie 3 PLd. Es kommuniziert über alle gängigen Feldbusprotokolle und eignet sich für die meisten manuellen Lade-/Entladestationen sowie für eine Vielzahl anderer industrieller Anwendungen.
Sicherheitszonen gewährleisten Sicherheit des Bedieners
Mit Sicherheitszonen passen Konstrukteure eine sichere und effiziente Lösung kundenspezifisch an. Da die Sicherheitszonen so konfiguriert werden können, dass Luft- und Stromversorgung nur für die Gruppe von Ventilen abgeschaltet wird, die die jeweilige Maschinenbewegung in der unmittelbaren Umgebung des Bedieners steuert, muss nicht die gesamte Maschine abgeschaltet und entlüftet werden. Dies gewährleistet die Sicherheit des Bedieners, während der Rest der Maschine weiter produzieren kann, auch wenn ihre Sicherheitskreise aktiviert sind.
Die Integration des Sicherheitskonzepts mit Zoneneinteilung in ein Ventilsystem erfordert weder eine Umgestaltung noch ein redundantes Entlüftungsventil. Der Anwender hat die optimale Auswahl an Ventiloptionen, Zubehör und Durchflussanforderungen.
Ein Drittel weniger Komponenten dank Sicherheitszonen
Ein wichtiger Vorteil für OEMs ist die stark vereinfachte Gestaltung eines redundanten pneumatischen Sicherheitskreises mit einem Ventilsystem. Durch die einfache und kostengünstige Anordnung mehrerer unabhängiger Sicherheitskreise in einem einzigen pneumatischen Ventilsystem lässt sich die Anzahl der Komponenten des Sicherheitssystems um bis zu 35 Prozent reduzieren, die Nutzung von Sicherheitsnetzwerken optimieren und der Installationsaufwand verkleinern. Mit diesem Konzept verringert sich zudem die Größe des Sicherheitssystems und es wird wertvoller Platz für andere Zwecke gewonnen.
Fazit
Traditionell wurden diskrete pneumatische Sicherheitskreise mit Entlüftungsventilen und anderen Komponenten konzipiert, um eine hohe Redundanz zu gewährleisten. Diese Sicherheitssysteme sind jedoch komplex und kostenintensiv und erfordern häufig die Abschaltung der gesamten Produktionsanlage. Zoned Safety ist ein integrierter Ansatz für die Sicherheitsregelung, bei dem innerhalb eines Ventilsystems mehrere unabhängige Sicherheitszonen gebildet werden. Bei Aktivierung dieser Sicherheitskreise kann der Rest der Maschine in Betrieb bleiben.
Mit Sicherheitszonen lassen sich Sicherheitskreise wesentlich einfacher konzipieren und sie verringern zudem die Anzahl der Systemkomponenten. Ihre Anwendung wird nachdrücklich für alle pneumatisch gesteuerten Produktionseinrichtungen empfohlen, die die Anforderungen der Maschinenrichtlinie 2006/42/EG und der Norm ISO 13849-1 erfüllen müssen. (jke)
