Sicherheit einfach integriert.

Sicherheitstechnik: Zum Schutz von Mensch und Maschine.

Funktionale Sicherheit ist ein unverzichtbarer Bestandteil im zeitgemäßen Maschinen- und Anlagenbau. Es gilt, Richtlinien einzuhalten und damit zukunftsfähige Anwendungen möglich zu machen.

Wir haben die vielfältigen Informationen rund um das Thema funktionale Sicherheit für Sie zusammengestellt und stellen Ihnen aktuelle Richtlinien, wie die Maschinenrichtlinie 2006/42/EG und die EN ISO 13849-1, vor.

Beide Richtlinien gelten seit Ende 2009 - wir informieren sie über Einzelheiten und die Schritte, die beispielsweise die EN ISO 13849-1 grundsätzlich vorsieht, um eine sichere Maschine zu konstruieren.

Von der Sicherheitsfunktion zum Produkt: Unsere Produkte mit Sicherheitstechnik

Ein wesentlicher Aspekt für eine sichere Maschine ist die "Funktionale Sicherheit". Damit ist gemeint, dass eine Sicherheitsfunktion, wie z.B. das Abschalten der Maschine bei Öffnen einer Schutztür, grundsätzlich immer ausgeführt wird oder dass ein Fehler bei der Ausführung der Sicherheitsfunktion entdeckt wird, bevor dieser zu einem Personenschaden führen kann.

Die Komplexität und das Ausfallrisiko steigen mit jeder zusätzlichen Komponente in einer Maschine. Eine tiefe Integration der "Funktionalen Sicherheit" in die Produkte und Engineering-Werkzeuge sorgt hierbei für die nötige Sicherheit. Die Sicherheitsfunktionen entsprechen dabei auf der einen Seite den harmonisierten Normen. Sie überzeugen jedoch vor allem durch anwendungsspezifische Funktionen, die den Engineering-Aufwand wesentlich reduzieren und für weiteren Nutzen sorgen, wie das Einsparen großer Pufferzonen bei Regalbediengeräten.

Tabelle: Steuerungen mit Sicherheitstechnik

 Controller c250-S
Sichere Stopp- und StillstandsfunktionenSTOSicher abgeschaltetes Moment
SSESicherer Nothalt
SS1-rSicherer Stopp 1 mit Rampenüberwachung**
SS1-tSicherer Stopp 1 mit Zeitüberwachung
SS2-rSicherer Stopp 2 mit Rampenüberwachung**
SS2-tSicherer Stopp 2 mit Zeitüberwachung**
SOSSicherer Betriebshalt**
 
Sichere BewegungsfunktionenSLSSicher begrenzte Geschwindigkeit**
SMSSichere maximale Geschwindigkeit**
SSMSichere Geschwindigkeitsüberwachung** 
SDISichere Bewegungsrichtung**
 
Sichere PositionsfunktionenSLPSicher begrenzte Position**
PDSSSichere positionsabhängige Geschwindigkeit**
SHOMSicheres Referenzieren
SCASicherer Nocken**
SLISicher begrenztes Schrittmaß**
 
Zusätzliche SicherheitsfunktionenCASKaskadierung STO 
SBCSichere Bremsenansteuerung
MUTSafe muting
OMSBetriebsartenwahlschalter
ESZustimmtaster
RMSReparaturbetrieb
 PLCopen TC5-Funktionen
 
Sichere Kommunikation Sicherheitsbus PROFIsafe auf PROFIBUS 
 Sicherheitsbus PROFIsafe auf PROFINET 
 Sicherheitsbus FSoE
 Sichere Übertragung aktueller Positions- und Geschwindigkeitsdaten**
 Betrieb unter Sicherheits-SPS 
 
Sichere Hardware Sichere Eingänge für den Anschluss von Sicherheitssensoren
 Sichere Ausgänge für sichere Rückmeldung
 Anschluss sicherheitsbewerteter Gebersysteme
 
● Sicherheitsfunktion integriert
○ Ansteuerung der Sicherheitsfunktion
** Funktion benötigt sicherheitsbewertetes Gebersystem

Tabelle: Servoumrichter mit Sicherheitstechnik

 Servoumrichter
i700i950i950940094009400
   Basic Safety - STOBasic Safety - STOExtended SafetyMit SM100Mit SM301Mit SM302
Sichere Stopp- und StillstandsfunktionenSTOSicher abgeschaltetes Moment
SSESicherer Nothalt   
SS1-rSicherer Stopp 1 mit Rampenüberwachung**   
SS1-tSicherer Stopp 1 mit Zeitüberwachung   
SS2-rSicherer Stopp 2 mit Rampenüberwachung**   
SS2-tSicherer Stopp 2 mit Zeitüberwachung**   
SOSSicherer Betriebshalt**   
 
Sichere BewegungsfunktionenSLSSicher begrenzte Geschwindigkeit**   
SMSSichere maximale Geschwindigkeit**   
SSMSichere Geschwindigkeitsüberwachung**   
SDISichere Bewegungsrichtung**   
 
Sichere PositionsfunktionenSLPSicher begrenzte Position**   
PDSSSichere positionsabhängige Geschwindigkeit**   
SHOMSicheres Referenzieren   
SCASicherer Nocken**   
SLISicher begrenztes Schrittmaß**   
 
Zusätzliche SicherheitsfunktionenCASKaskadierung STO   
SBCSichere Bremsenansteuerung     
MUTSafe muting     
OMSBetriebsartenwahlschalter   
ESZustimmtaster   
RMSReparaturbetrieb   
 PLCopen TC5-Funktionen      
 
Sichere Kommunikation Sicherheitsbus PROFIsafe auf PROFIBUS     
 Sicherheitsbus PROFIsafe auf PROFINET   
 Sicherheitsbus FSoE    
 Sichere Übertragung aktueller Positions- und Geschwindigkeitsdaten**   
 Betrieb unter Sicherheits-SPS   
 
Sichere Hardware Sichere Eingänge für den Anschluss von Sicherheitssensoren
 Sichere Ausgänge für sichere Rückmeldung   
 Anschluss sicherheitsbewerteter Gebersysteme   
 
● Sicherheitsfunktion integriert
○ Ansteuerung der Sicherheitsfunktion
** Funktion benötigt sicherheitsbewertetes Gebersystem

Tabelle: Frequenzumrichter mit Sicherheitstechnik

 Frequenzumrichter
i55084008400 motec8400 protec
      Mit SO10Mit SO20Mit SO30
Sichere Stopp- und StillstandsfunktionenSTOSicher abgeschaltetes Moment
SSESicherer Nothalt    
SS1-rSicherer Stopp 1 mit Rampenüberwachung**      
SS1-tSicherer Stopp 1 mit Zeitüberwachung    
SS2-rSicherer Stopp 2 mit Rampenüberwachung**      
SS2-tSicherer Stopp 2 mit Zeitüberwachung**      
SOSSicherer Betriebshalt**      
 
Sichere BewegungsfunktionenSLSSicher begrenzte Geschwindigkeit**      
SMSSichere maximale Geschwindigkeit**      
SSMSichere Geschwindigkeitsüberwachung**      
SDISichere Bewegungsrichtung**      
 
Sichere PositionsfunktionenSLPSicher begrenzte Position**      
PDSSSichere positionsabhängige Geschwindigkeit**      
SHOMSicheres Referenzieren      
SCASicherer Nocken**      
SLISicher begrenztes Schrittmaß**      
 
Zusätzliche SicherheitsfunktionenCASKaskadierung STO      
SBCSichere Bremsenansteuerung      
MUTSafe muting      
OMSBetriebsartenwahlschalter    
ESZustimmtaster    
RMSReparaturbetrieb      
 PLCopen TC5-Funktionen      
 
Sichere Kommunikation Sicherheitsbus PROFIsafe auf PROFIBUS      
 Sicherheitsbus PROFIsafe auf PROFINET    
 Sicherheitsbus FSoE      
 Sichere Übertragung aktueller Positions- und Geschwindigkeitsdaten**      
 Betrieb unter Sicherheits-SPS    
 
Sichere Hardware Sichere Eingänge für den Anschluss von Sicherheitssensoren 
 Sichere Ausgänge für sichere Rückmeldung      
 Anschluss sicherheitsbewerteter Gebersysteme      
 
● Sicherheitsfunktion integriert
○ Ansteuerung der Sicherheitsfunktion
** Funktion benötigt sicherheitsbewertetes Gebersystem

In 5 Schritten zur sicheren Maschine

Die Maschinenrichtlinie umfasst unter anderem:

  • Die Durchführung einer Risikobeurteilung: Damit ermitteln Sie die geltenden Sicherheits- und Gesundheitsschutzanforderungen.
  • Die Konstruktion und den Bau der Maschine unter Berücksichtigung der Ergebnisse der Risikobeurteilung.

Nach der Risikobeurteilung wissen Sie, welche Maßnahmen Sie ergreifen müssen, um die Risiken zu mindern.

Können Sie diese Maßnahmen nicht schon in der Konstruktion umsetzen, dann ist es notwendig, sie in der Steuerungstechnik zu integrieren und dies in einer Spezifikation der Sicherheitsfunktionen schriftlich festzuhalten.

Bei Einsatz einer Steuerung legt der Performance Level (PL) die Anforderungen an Maßnahmen zur Risikoreduzierung fest. Nach der Umsetzung der Sicherheitsfunktionen wird der real erreichte PL überprüft, dieser muss mindestens gleich oder größer sein, als der zuvor theoretisch ermittelte.

1. Risikobeurteilung und -minderung

Der erste Schritt zur sicheren Maschine ist die Festlegung der Grenzen der Maschine und insbesondere deren bestimmungsgemäße Verwendung. Dazu zählen beispielsweise der Einsatzbereich, die Betriebsarten, die Lebensdauer oder die Schnittstelle zwischen Mensch und Maschine.

Auf Basis dieser Festlegungen können Sie die Gefährdungen ermitteln und anschließend das Risiko jeder einzelnen Gefährdung bewerten. Ergibt sich daraus, dass das Risiko ohne weitere Maßnahmen zu groß wäre, so muss es auf ein akzeptables Maß reduziert werden.

Die ergriffenen Maßnahmen sollten die Gefährdung bereits beseitigen oder durch eine inhärent sichere Konstruktion reduzieren. Erst wenn diese Maßnahmen nicht zu einer ausreichenden Risikominderung führen, sollten Sie auf technische Schutzmaßnahmen und -als letzte Maßnahme- auf die Dokumentation zurückgreifen.

2. Sicherheitskonzept

Erfordern die technischen Schutzmaßnahmen den Einsatz einer Steuerung, dann müssen die durch die Steuerung auszuführenden Sicherheitsfunktionen genau beschrieben werden. Für jede der Sicherheitsfunktionen wird dann gemäß dem Graphen der DIN EN ISO 13849-1, der erforderliche Performance Level (PL) ermittelt.

Nach Auswahl der Steuerung und aller Komponenten, die an der Sicherheitsfunktion mitwirken, wird bei der Umsetzung und Verifikation geprüft, ob der ermittelte Performance Level eingehalten wird.

3. Validierungsplanung

Nach Auswahl der Steuerung und der Komponenten planen Sie die Validierung.

Hierbei müssen Sie unter anderem die folgenden Festlegungen treffen:

  • Wie werden Dokumente identifiziert und versioniert?
  • Unter welchen Umgebungsbedingungen soll die Validierung stattfinden?
  • Welche Prüfungen und Messverfahren sind anzuwenden?
  • Welche Normen werden herangezogen (z.B. DIN EN ISO 13849-2 für Steuerungen)?
  • Wer sind die verantwortlichen Personen?

4. Umsetzung und Verifikation

Anschließend geht es an die Umsetzung der geplanten Maßnahmen, z.B. sind die Sicherheitssteuerung zu programmieren und der sichere Antrieb zu parametrieren.

Im Rahmen der Verifikation ist zu prüfen, ob die geplanten Maßnahmen korrekt umgesetzt sind. Ist dies vollzogen, gibt es eine Bestätigung darüber, dass der Performance Level der implementierten Sicherheitsfunktion größer oder gleich dem Performance Level ist, der im Sicherheitskonzept ermittelt wurde.

5. Validierung

Die Validierung erfolgt gemäß der festgelegten Planung. Werden Prüfungen nicht bestanden, dann ist eine Nacharbeit erforderlich.

Alle Aktivitäten der Validierung müssen dokumentiert werden. Die erfolgreiche Validierung wird mit dem Validierungsbericht abgeschlossen.

Richtlinien und Normen

Die Anwendung der Maschinenrichtlinie ist in jedem Land der Europäischen Union gesetzlich verpflichtend. Sie enthält keine Vorgaben an technische Einzelheiten, sondern definiert die wesentlichen Anforderungen an Maschinen, wie die zu erzielenden Ergebnisse oder die abzuwendenden Gefahren. Wie die technische Lösung konkret aussehen muss, ist nicht festgelegt.

Die Maschinenrichtlinie(2006/42/EG) gilt unter anderem für:

  • Maschinen
  • Sicherheitsbauteile
  • unvollständige Maschinen (Teilmaschinen)

Nach der Fertigstellung der Maschine bestätigt der Hersteller selbst, dass alle wesentlichen Anforderungen berücksichtigt wurden und die Maschine entsprechend konform ist: durch das Aufbringen des CE-Kennzeichens und die Erstellung der Konformitätserklärung.

Die harmonisierten Normen bieten Hilfestellung bei der Erfüllung der wesentlichen Anforderungen. Deckt eine harmonisierte Norm alle mit der Maschine verbundenen Risiken ab, kann vermutet werden, dass die Maschine konform ist. Wir sprechen dann von der Konformitätsvermutung.