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 Stillstandsfunktionen STO Sicher abgeschaltetes Moment
SSE Sicherer Nothalt
SS1-r Sicherer Stopp 1 mit Rampenüberwachung**
SS1-t Sicherer Stopp 1 mit Zeitüberwachung
SS2-r Sicherer Stopp 2 mit Rampenüberwachung**
SS2-t Sicherer Stopp 2 mit Zeitüberwachung**
SOS Sicherer Betriebshalt**
 
Sichere Bewegungsfunktionen SLS Sicher begrenzte Geschwindigkeit**
SMS Sichere maximale Geschwindigkeit**
SSM Sichere Geschwindigkeitsüberwachung**  
SDI Sichere Bewegungsrichtung**
 
Sichere Positionsfunktionen SLP Sicher begrenzte Position**
PDSS Sichere positionsabhängige Geschwindigkeit**
SHOM Sicheres Referenzieren
SCA Sicherer Nocken**
SLI Sicher begrenztes Schrittmaß**
 
Zusätzliche Sicherheitsfunktionen CAS Kaskadierung STO  
SBC Sichere Bremsenansteuerung
MUT Safe muting
OMS Betriebsartenwahlschalter
ES Zustimmtaster
RMS Reparaturbetrieb
  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
i700 i950 i950 9400 9400 9400
      Basic Safety - STO Basic Safety - STO Extended Safety Mit SM100 Mit SM301 Mit SM302
Sichere Stopp- und Stillstandsfunktionen STO Sicher abgeschaltetes Moment
SSE Sicherer Nothalt      
SS1-r Sicherer Stopp 1 mit Rampenüberwachung**      
SS1-t Sicherer Stopp 1 mit Zeitüberwachung      
SS2-r Sicherer Stopp 2 mit Rampenüberwachung**      
SS2-t Sicherer Stopp 2 mit Zeitüberwachung**      
SOS Sicherer Betriebshalt**      
 
Sichere Bewegungsfunktionen SLS Sicher begrenzte Geschwindigkeit**      
SMS Sichere maximale Geschwindigkeit**      
SSM Sichere Geschwindigkeitsüberwachung**      
SDI Sichere Bewegungsrichtung**      
 
Sichere Positionsfunktionen SLP Sicher begrenzte Position**      
PDSS Sichere positionsabhängige Geschwindigkeit**      
SHOM Sicheres Referenzieren      
SCA Sicherer Nocken**      
SLI Sicher begrenztes Schrittmaß**      
 
Zusätzliche Sicherheitsfunktionen CAS Kaskadierung STO      
SBC Sichere Bremsenansteuerung          
MUT Safe muting          
OMS Betriebsartenwahlschalter      
ES Zustimmtaster      
RMS Reparaturbetrieb      
  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
i550 8400 8400 motec 8400 protec
            Mit SO10 Mit SO20 Mit SO30
Sichere Stopp- und Stillstandsfunktionen STO Sicher abgeschaltetes Moment
SSE Sicherer Nothalt        
SS1-r Sicherer Stopp 1 mit Rampenüberwachung**            
SS1-t Sicherer Stopp 1 mit Zeitüberwachung        
SS2-r Sicherer Stopp 2 mit Rampenüberwachung**            
SS2-t Sicherer Stopp 2 mit Zeitüberwachung**            
SOS Sicherer Betriebshalt**            
 
Sichere Bewegungsfunktionen SLS Sicher begrenzte Geschwindigkeit**            
SMS Sichere maximale Geschwindigkeit**            
SSM Sichere Geschwindigkeitsüberwachung**            
SDI Sichere Bewegungsrichtung**            
 
Sichere Positionsfunktionen SLP Sicher begrenzte Position**            
PDSS Sichere positionsabhängige Geschwindigkeit**            
SHOM Sicheres Referenzieren            
SCA Sicherer Nocken**            
SLI Sicher begrenztes Schrittmaß**            
 
Zusätzliche Sicherheitsfunktionen CAS Kaskadierung STO            
SBC Sichere Bremsenansteuerung            
MUT Safe muting            
OMS Betriebsartenwahlschalter        
ES Zustimmtaster        
RMS Reparaturbetrieb            
  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.