Sicherheitssteuerungen

Aufgrund der Technologieentwicklung in der Automatisierungs- und Fertigungstechnik sind die Anforderungen an moderne und zukunftsorientierte Steuerungen permanent gestiegen. Das setzt hohe Flexibilität und Leitungsfähigkeit der Maschinen- und Anlagensteuerung voraus und geeignete Sicherheitsfunktionen zur Minimierung des jeweiligen Gefährdungspotenzials. In der heutigen Zeit realisieren elektronische Systeme (PES) diese sicherheitsrelevanten Funktionen.

In der gesamten Verarbeitungskette "Sensorik-Logik-Aktorik" realisieren so genannte Sicherheits-SPS die logische Signalverarbeitung. Außerdem kommen fehlersichere Sensoren und Antriebsregler zum Einsatz.

Neben der reinen Verknüpfung unterschiedlicher Hardware-Komponenten gewinnt die Umsetzung der Sicherheitsfunktion innerhalb der Software immer mehr an Bedeutung. Die Tatsache, dass für ein einzelnes Gerät die Konformität mit bestimmten Richtlinien oder EN-Normen erklärt wird, ist noch keine Garantie für die Tauglichkeit im Systemverbund. Erst dann, wenn einzelnen Hardware- und Softwarekomponenten, richtig aufeinander abgestimmt, eingesetzt werden, entsteht aus einzelnen "Mosaikbausteinen" ein leistungsgerechtes und sicheres Gesamtsystem.

Für die Konstruktion sicherheitsgerichteter Steuerungen wurde bisher der Begriff der Steuerungskategorie als Maß für die Bewertung zu Grunde gelegt. Mit der Veröffentlichung der Norm EN ISO 13849-1 wird "Steuerungskategorie" jedoch durch den Begriff des Performance Level (PL) ersetzt. Ebenso kann eine Risikoreduzierung durch Anwendung der Norm EN 62061 erzielt werden. Hierbei ist zu beachten, dass diese Norm nur für den Anwendungsbereich der elektrischen Steuerungen gilt. Das durch diese Norm erreichbare Sicherheitsniveau wird durch den Begriff "SIL" (Safety Integrity Level) gekennzeichnet.

Der grundsätzliche Aufbau einer sicherheitsrelevanten Steuerung wird durch die Verarbeitungskette "Sensorik-Logik-Aktorik" beschrieben.

Sensorik

Die Palette der Sensoren für die Realisierung von Sicherheitsfunktionen reicht von elektromechanischen Schaltern, sicherheitsgerichteten Näherungsschaltern über berührungslos wirksame Systeme wie Lichtschranken, Lichtgitter bis hin zu komplexen opto-elektronischen Systemen wie Laserscannern oder Sicherheitskamerasystemen. Aber auch applikationsspezifische Teillösungen wie Drehzahlüberwachungssysteme, Stillstandswächter oder Lastmomentbegrenzer sind zu den Sensoren zu zählen, obwohl diese bereits auch steuerungstechnische Auswertungen enthalten können.

Logik

Für die Realisierung von "sicheren Steuerungen" müssen bestimmte Schaltungskonzepte und -prinzipien verwendet werden, um Fehlerannahmen auszuschließen. Eine Kombination auf Hardware-Ebene, so genannter Fail-Safe Systeme, wird nur dann zu einer sicheren Gesamtlösung führen, wenn auch die Software entsprechend ausgerichtet ist. Eine sicherheitsgerichtete Steuerung wird in den meisten Fällen über Safety SPS-Systeme realisiert, obwohl auch zahlreiche Lösungen ohne die Anwendung derartiger Steuerungen möglich sind.

Aktorik

Das Abschalten gefahrbringender Bewegungen steht in der heutigen Zeit im Vordergrund, wenn Sicherheitsfunktionen umgesetzt werden sollen. Mit steigendem Automatisierungsgrad nehmen jedoch die Anforderungen an komplexe Funktionen mit steigendem Automatisierungsgrad zu. Wurden in der Vergangenheit meist digital schaltende Aktoren wie Schütze oder Ventile eingesetzt, so steuern heute komplexe, elektronische Antriebsregler die modernen Antriebe. Dies ermöglicht eine große Zahl unterschiedlicher Sicherheitsreaktionen wie zum Beispiel in den Bereichen: Betriebshalt, begrenzte Geschwindigkeit, Drehzahlüberwachung oder begrenztes Schrittmaß.