Was ist eine Sicherheitssteuerung?
Eine Sicherheitssteuerung ist ein Gerät, das feststellt, ob eine Maschine sicher betrieben werden kann und sie anhand von Signalen steuert, die es von Sicherheitseingabegeräten erhält.
Sie hat die Aufgabe, den Start der Maschine zu verhindern oder die Maschine im Gefahrenfall zwangsweise anzuhalten. Die elektronischen Bauteile und die Software beruhen auf Normen für funktionale Sicherheit und die Sicherheit des Produkts wurde nachgewiesen.
Anwendungen von Sicherheitssteuerungen
Sicherheitssteuerungen überwachen Eingangsgeräte, Ausgangsgeräte und die Sicherheitssteuerung selbst auf Fehler.
Sie empfangen Signale von Eingangsgeräten, während die Maschine läuft. Beispiele für Eingangsgeräte sind Not-Aus-Taster und Lichtleiter. Das Eingangsgerät gibt ein binäres Ein-/Aus-Signal aus und je nach Zustand dieses Signals gibt es ein Zwangsstopp-Steuersignal an das Ausgangsgerät aus oder überwacht den Zustand der Eingangs- und Ausgangsgeräte.
Bei einer Maschinenstörung erkennt die Selbstdiagnose die Störung und schaltet die Stromversorgung der Maschine ab, indem sie den Ausgang stoppt. Im Falle einer Anomalie kann das Ausgabegerät sicher angehalten werden, auch wenn sich der Bediener in einem unsicheren Zustand befindet.
Funktionsweise von Sicherheitssteuerungen
Festverdrahtete Geräte waren aus sicherheitstechnischer Sicht bisher die Norm, aber jetzt, da es möglich ist, Sicherheitsschaltungen zu konfigurieren, kann garantiert werden, dass elektronische Geräte die gleiche Qualität aufweisen wie festverdrahtete Geräte.
Die interne Struktur der Sicherheitssteuerungen wurde nach den Grundsätzen der funktionalen Sicherheit entwickelt und hergestellt. Die CPU führt gegenseitige Kontrollen der Eingangs- und Ausgangskreise durch und die CPUs diagnostizieren und überwachen sich gegenseitig innerhalb des Geräts. Durch diese Kontrollen arbeitet die Maschine nur im Normalzustand.
Arten von Sicherheitssteuerungen
Sicherheitssteuerungen können wie folgt unterschieden werden, je nachdem, ob sie programmierbar sind oder nicht:
1. Programmierbare Typen
Sie werden auch als programmierbare Sicherheitssteuerungen bezeichnet und ermöglichen die Erstellung von maschinenspezifischen Sicherheitssteuerungsprogrammen. Sie können daher flexibel angepasst werden, wenn eine komplexe Logik erstellt werden muss.
2. Nicht programmierbare Typen
Diese werden im Allgemeinen als Sicherheitsrelais bezeichnet und reichen von solchen mit je einem Paar Ein- und Ausgängen bis hin zu solchen mit mehreren Ein- und Ausgängen, die den Aufbau einfacher Sicherheitssteuerkreise ermöglichen.
Je nach Produkt lassen sich Sicherheitsschaltkreise leicht ohne Programmierung aufbauen, die eine vollständige oder teilweise Abschaltung ermöglichen.
Weitere Informationen zu Sicherheitssteuerungen
1. Sicherheit der Sicherheitssteuerungen
Um nachzuweisen, dass eine Sicherheitssteuerung sicher ist, muss sie auf funktionalen Sicherheitsnormen beruhen.
Funktionale Sicherheitsnormen basieren auf der Vorstellung, dass Dinge kaputtgehen und Menschen immer versagen werden. Die Maßnahmen zur Verringerung des akzeptablen Risikos werden für das Ausmaß des Schadens, der durch einen Ausfall oder Fehler verursacht wird, festgelegt.
Das Niveau der Gegenmaßnahmen entsprechend dem Schadensausmaß wird als Sicherheitsintegritätsstufe bezeichnet. Die Sicherheitsintegritätsstufen sind in vier Stufen eingeteilt, wobei die Sicherheitsintegritätsstufe 4 die höchste Stufe von Gegenmaßnahmen und die Sicherheitsintegritätsstufe 1 die niedrigste Stufe von Gegenmaßnahmen erfordert.
Basierend auf funktionalen Sicherheitsnormen ist definiert als die Bestimmung des Niveaus der Gegenmaßnahmen entsprechend der Schwere des Schadens und die Verwendung von Aufzeichnungen wie Konstruktionsgrundlage und Fertigungsverfahren, um gegenüber Dritten zu erklären, dass die Gegenmaßnahmen korrekt wiedergegeben sind.
2. Das in den Sicherheitssteuerungen verwendete Programm
Es gibt vier Arten von Programmen für Sicherheitssteuerungen: Kontaktplan, Flussdiagramm, Stufenleiter und SFC (Sequential Function Chart). Es wird als Kontaktplan oder Leiterprogramm bezeichnet, weil sein Beschreibungsformat einer Leiter ähnelt.
Ein Relais ist ein elektronisches Bauteil, das einen Schalter durch ein externes elektrisches Signal ein- oder ausschaltet. In einer Relaissequenz wird ein Ausgangsrelais ein- oder ausgeschaltet, wenn eine Zeitgeber- oder Zählerbedingung erfüllt ist, je nach dem Zustand des Eingangsrelais, das von einem externen Eingang wie einem Sensor gesteuert wird, und des Ausgangsrelais, das einen externen Ausgang wie einen Motor steuert.
Der Nachteil der Kontaktplanprogrammierung besteht darin, dass es schwierig ist, das System zu ändern, da verschiedene Hersteller von Sicherheitssteuerungen über unterschiedliche Programmiersoftware verfügen.
3. Erforderliche Funktionen der Sicherheitssteuerungen
Die Sicherheitssteuerungen müssen mindestens die Normen der funktionalen Sicherheit erfüllen, darüber hinaus sind jedoch folgende Punkte erforderlich:
Ermitteln der Ursache eines Zwangsstopps der Maschine
In einigen Fällen kann ein Eingabegerät oder die Sicherheitssteuerungen eine Maschine als gefährlich einstufen und sie zum Stillstand zwingen, obwohl sich die Maschine eigentlich nicht in einem gefährlichen Zustand befindet. Die Sicherheitssteuerung muss in der Lage sein, für eine kurze Zeit die Ursache der Situation zu untersuchen, z. B. ob die Maschine wirklich gefährlich war oder ob es sich um eine Fehlfunktion handelte.
Leichte Bedienbarkeit
Wenn eine Sicherheitssteuerung angeschafft wird, sind Verdrahtung und Programmimplementierung erforderlich. Wenn für diese Aufgaben bei der Inbetriebnahme oder Neukonfiguration einer Produktionslinie eine große Anzahl von Arbeitsstunden aufgewendet wird, sinkt die Effizienz der Produktion.