EF 2017

Sensoren
Safety Last oder Safety First?
„Safety Last!“ - Mit diesem Motto
hat Harold Lloyd in den 1920er Jahren
in seinem gleichnamigen Film
eine Hochhausfassade erklommen.
Er kam auch oben an - aber wie!
So gewagt und haarscharf an der
Katastrophe vorbei soll es eigentlich
nicht sein. Also doch lieber
Safety First. So sollen Maschinen,
Anlagen und Arbeitsgeräte ausgelegt
sein, damit niemand in die
Tiefe stürzt oder sonst zu Schaden
kommt. Harold Lloyd wäre damals
froh gewesen.
Ein hoher Anspruch wird heutzutage
an Maschinen und Anlagen
gestellt, damit sie sicher arbeiten,
und niemanden verletzen - weder
Umwelt noch Mensch Schaden
zufügen. Die Zeiten, in denen beim
Umgang mit Maschinen und bei Bauund
Industrieprojekten eine nicht
unwesentliche Anzahl von Personen
verletzt wurde oder sogar umkam
sind glücklicherweise Vergangenheit.
Der Grundgedanke, jegliches Tun
möglichst so zu planen und umzusetzen,
dass ‚Sicherheit‘ ein wesentlicher
Aspekt ist, wird mehr und mehr
berücksichtigt. Dies geschieht aufgrund
gesetzlicher Vorgaben sowie
- und das ist als noch wichtiger einzuschätzen
- aufgrund der Einsicht,
dass ohne Kollateralschäden gearbeitet
werden muss und auch kann.
Nicht zuletzt ergibt sich daraus ein
deutlicher Wettbewerbsvorteil der
Maschinenhersteller, die Anlagen
mit diesem Anspruch anbieten können,
wobei sich die Safety-Thematik
sich auf jede eingesetzte Komponente
herunterbricht - bis zur qualitativ
geeigneten Schraube.
Kommen wir aber nun zu den Sensoren,
die unter anderem Winkel
und Wege messen. TWK bietet ein
NOCN
großes Programm, das dem hohen
Anspruch der Safety-Thematik entspricht.
Denn TWK hat schon früh
auf das ‚Safety-Pferd‘ gesetzt und
kann deshalb auf ein hohes Maß
an Erfahrung zurückgreifen und
entsprechend viele Produkte, die
sich bereits gut bewährt haben,
anbieten. Zu der schon bekannten
Robustheit kommt nun der besondere
Sicherheitsaspekt.
Drehgeber mit sicherer
Schnittstelle
Die zuerst entwickelten und schon
seit Jahren bei unseren Kunden im
Einsatz befindlichen SIL2-Sensoren
sind Drehgeber. Ihre Verwendung
finden sie insbesondere in mobilen
Maschinen. Die Position von Auslegerarmen
bei Kranen muss erfasst
werden, um einerseits bestimmte
Positionen exakt und zügig anzufahren
und um andererseits sicherzustellen,
dass über definierte Maximal-Positionen
nicht hinaus gefahren
wird. Sonst würde die Gefahr bestehen,
dass der Kran instabil wird
und kippt. Beispielsweise wird an
NBN/NBT
der Übergangsstelle vom Unterwagen
zum Ausleger der Winkel
gemessen und teilweise auch an
den Knickarmen weiter oben im
Ausleger. Im ersten Fall kann man
über ein Zahnrad einen Drehgeber
an den meist vorhandenen Zahnkranz
ankoppeln und die Auslegerposition
erfassen. Hier bietet TWK
Safety-Drehgeber an, die auf Wunsch
mittels des speziellen Drehkranz-
Algorithmus immer den exakten
Stellungswinkel des Auslegers in
Grad liefert, egal, wie oft er in ein
und derselben Richtung gedreht
wird. Flanscht man den Geber mit
dem spielfreien Zahnrad ZRS an,
hat man auch bei geringsten Vorund
Zurückbewegungen immer
die bitgenaue Position vorliegen.
Andere Spezialitäten, wie besondere
Flanschausführungen und
Wellenankopplungen und zusätzliche
sichere Relais-Schaltausgänge
sind ohne weiteres lieferbar.
Was bedeutet Safety?
Safety bedeutet - ohne zu sehr ins
Detail zu gehen - dass bestimmte
Kriterien, die in Normen und Richtlinien
formuliert sind, eingehalten
werden müssen. So sind die Norm
IEC 61508 und die Maschinenrichtlinie
EN ISO 13849 von Relevanz.
Dort sind viele einzuhaltende Kriterien
erfasst: Die Wahrscheinlichkeit
eines gefahrbringenden Fehlers,
die nicht überschritten werden darf,
Diagnosedeckungsgrad, Fehlerroutinen
und vieles mehr, wobei die
Darstellung in den Normen unterschiedlich
ist.
Die TWK-Sensoren sind mit der
entsprechenden Elektronik - zum Teil
redundant - ausgestattet, um diese
Kriterien zu erfüllen. Ein wesentlicher
Aspekt sind jedoch die Software-Algorithmen,
die eine permanente
Selbstüberwachung von Hardund
Software im Sensor vornehmen
und somit Fehler erkennen und
über die Schnittstelle zur Steuerung
übermitteln. Der Sensor kann auch
einen sicheren Zustand einnehmen
- siehe weiter unten bei Schaltausgängen
und Analog-Schnittstellen.
Safety-Sensor
parametrieren
Soll ein Safety-Sensor parametriert
werden, ist dieses nur unter
Einhaltung des Sicherheits-Protokolls
möglich. Neben den Parametern
müssen Checksummen an den Sensor
gesendet werden und zur nachfolgenden
Aktivierung Valid-Flags
gesetzt werden. Dass die Übertragung
der Messwerte an den Master
durch Maßnahmen abgesichert ist,
versteht sich von selbst - beispielsweise
durch eine zusätzliche bitinvertierte
Übertragung.
Mittlerweile haben sich einige
digitale Schnittstellen in der Familie
der SIL-Sensoren eingefunden,
beispielsweise CANopen Safety,
PROFIsafe, Failsafe over EtherCAT.
Eine weitere Möglichkeit, den
Sicherheitsaspekt bei Sensoren
zu erhöhen, ist, sie voll-redundant
aufzubauen: 2x Positionserfassung,
2x Verarbeitung im Sensor, 2x
Ausgabe durch zwei Schnittstellen.
Diese Vorgehensweise muss natürlich
in das Sicherheitskonzept des
Anwenders passen.
Weitere SIL-Sensoren
Nicht immer führen Drehgeber
zum Ziel. Wenn stattdessen die
168 Einkaufsführer Messtechnik & Sensorik 2017