Absolut-Positionierung nach SIL3/PLe mit nur einem Sensor Sicherheit neu definiert

Von Maschinen und Anlagen, die durch elektrische oder elektronische Systeme und Sensoren gesteuert werden, können Gefahren für den Menschen ausgehen. Um Personen, die in diesen Bereichen arbeiten zu schützen, müssen hohe gesetzliche Auflagen erfüllt werden. Formuliert sind sie im Rahmen der Maschinenrichtlinie und gewährleisten, dass alle in Verkehr gebrachten Maschinen sowie Anlagen sicher sind. Mit dem safePGV und dem safePXV hat Pepperl+Fuchs jetzt eine neue Generation von Positioniersystemen entwickelt, die den dort geforderten Level SIL3/PLe erstmals mit einem einzigen Sensor erreicht - hoch effizient und sicher.

Safety-Lösung mit einem Sensor

Bislang war es Anlagenbetreibern kaum möglich, die sichere Absolut-Positionierung nach SIL3/PLe zu realisieren. Zu hoch waren der Aufwand und die damit verbundenen Kosten, da redundante Systeme mit unterschiedlichen Sensoren beziehungsweise unterschiedlicher Technologie aufgebaut werden mussten. Hinzu kam die notwendige Plausibilitätsprüfung der Daten in der sicheren Steuerung, außerdem musste die gesamte Entwicklung vom TÜV begleitet und abgenommen werden.

Beim neuen safePGV und dem safePXV von Pepperl+Fuchs leistet all das ein Positioniersystem mit nur einem einzigen Sensor. Diese neue Generation von Sicherheitslösungen basiert im Grunde auf einer seit Jahren bewährten Technologie: der besonders zuverlässigen Kombination, aus einem 2D-Lesekopf und dem DataMatrix-Code. Neu bei der Safety-Variante ist allerdings, dass zwei sich überlagernde DataMatrix-Codes in Rot und Blau zum Einsatz kommen. Dem entsprechend ist auch der 2D-Lesekopf mit unterschiedlich farbigen LED-Ringen ausgestattet. Die zweifarbigen Codes in Verbindung mit der zweifarbigen Beleuchtung sind Grundlage dieser Sicherheitslösung. In jedem einzelnen Code befinden sich Positions- und Sicherheitsinformationen, die durch die LED-Beleuchtung in Rot beziehungsweise Blau sichtbar gemacht werden und auf diese Weise von der Kamera auslesbar sind.

Eigentliches Gehirn der Positioniersysteme ist die neue Firmware. Sie steuert die unterschiedlichen LED-Farben mit einem als sicher bewerteten Algorithmus an. Im Sicherheitsteil des Sensors wird dann jeder Code direkt auf Plausibilität überprüft und erst dann werden die Daten über Profisafe an die sichere Steuerung weitergegeben. Dort kann die sichere X-Position ohne zusätzliche Prüfung direkt weiterverarbeitet und zur Prozesssteuerung verwendet werden. Die innovative Sensor-Technologie kontrolliert sich also permanent selbst und steht damit für hohe Zuverlässigkeit. Vor allem aber ist so erstmals ein System verfügbar, das die hohen Sicherheitsanforderungen nach SIL3/PLe mit nur einem Sensor erfüllt.

Einfaches Handling

Die Technologie der Absolut-Positionierung hat man bei Pepperl+Fuchs auf der Basis jahrelanger Erfahrung beständig optimiert. Beispielhaft dafür steht das Lesefenster der neuen Safety-Generation. Es wurde deutlich vergrößert und misst nun 120 x 80 Millimeter. In der Praxis ermöglicht diese Weiterentwicklung gleich mehrfache Redundanz. Denn so ist nicht nur jeder einzelne Code in sich redundant in Bezug auf die enthaltenen Daten. Durch die Größe des Fensters können auch stets bis zu fünf DataMatrix-Codes gleichzeitig erfasst werden. Selbst bei stark verschmutzten oder beschädigten Codes ist so die optimale Funktionalität zu jeder Zeit sichergestellt.

Das deutlich größere Lesefenster bietet aber auch in anderer Hinsicht ein erhebliches Plus: kombiniert mit dem großen Tiefenschärfebereich steht es für optimale Lesbarkeit und damit für höchste Toleranz bei der Streckenführung. Problemlos sind so enge Kurvenradien, Steigungen und Gefälle sowie Entfernungen von bis zu 100.000 Metern realisierbar. Die Codebänder dürfen dabei bis zu 75 Millimeter unterbrochen sein, ohne dass es die geringste Auswirkung auf die Performance hat. Von großer Bedeutung ist das insbesondere für Anlagen mit extrem langen Streckenverläufen. Hier können beispielsweise Dehnungsfugen in Gebäuden ohne jede Störung überbrückt werden.

Bei der Entwicklung der neuen Systeme war neben Sicherheit und Zuverlässigkeit auch die einfache Handhabung von hoher Bedeutung. Die Montage ist daher besonders schnell und unkompliziert möglich. So wird das Codeband bereits in passender Länge geliefert und muss lediglich aufgeklebt werden. Der Lesekopf wird dann einfach grob darauf ausgerichtet und mittels Proifinet-GSDML-Datei erfolgt die weitere Parametrierung direkt über die Sicherheitssteuerung.

Branchenübergreifender Einsatz

Der neue safePXV ist insbesondere für die sichere Absolut-Positionierung von Elektrohängebahnen (EHB) in der Automobilbranche optimal geeignet. Gerade bei Schwerlast-EHB mit einer Hubeinrichtung wird in Abhängigkeit der sicheren Position das Hubwerk auf- und abwärts bewegt. Dank der neuen Sicherheitslösung muss hier nicht mehr jede einzelne Hubeinrichtung mit redundanten Systemen ausgerüstet werden - ein einziges Positioniersystem genügt. Und auch bei der Inbetriebnahme steht der neue safePXV für eine deutliche Zeit- und Kostenersparnis, da nicht mehr jede Abzweigung und alle Steigungen oder Gefälle aufwendig von Hand in der sicheren Steuerung hinterlegt werden müssen. Weitere wichtige Einsatzbereiche für den safePXV sind Regalbediengeräte in der Lager- und Fördertechnik, Drehtische im Maschinenbau sowie der Aufzugsbau und Windräder.

Der neue safePGV positioniert sich als optimale Lösung zur Navigation von fahrerlosen Transportsystemen (FTS) in der Lager- und Fördertechnik, der Zuführung und der Produktion. Dafür liefert der Sensor neben der sicheren X-Position auch alle Werte, die für eine zuverlässige Fahrzeugsteue­rung erforderlich sind. In der Automobilfertigung kann so beispielsweise jederzeit ein Mindestabstand zwischen den Fahrzeugen gewährleistet und der Schutz aller daran beschäftigten Mitarbeiter sichergestellt werden. Neben den sicheren Daten kann der Anlagenbetreiber auch auf Winkel und Y-Positionen zugreifen, daher können Spurabweichungen jederzeit problemlos korrigiert werden. Das neue Positioniersystem ist somit für alle Navigationsoptionen gerüstet.

Die Beispiele zeigen nur einen kleinen Ausschnitt an Anwendungsmöglichkeiten mit den Sensoren. Tatsächlich ist die neue Sicherheits­technologie von Pepperl+Fuchs branchenübergreifend einsetzbar.