Um den Fertigungsprozess eines Zulieferers aus der Halbleiterindustrie einfacher sichern zu können, entstand beim Turck-Kooperationspartner Banner die Idee, eine berührungslose Sicherung von Klappen und Türen auf optischem Wege zu realisieren – ein naheliegender Gedanke, schließlich ist das Unternehmen aus Minneapolis/USA ausgewiesener Spezialist für optische Sensorik. Aufbauend auf dem entsprechenden Applikations-Know-how – bei der Anwendung von Lichtleitern – sowie dem Einsatz neuester LED-Technologie mit sehr starker Sendeleistung entstand eine günstige Alternative zu sperrigen und kostspieligen Methoden der Maschinen oder Prozesssicherung. Personenschutz bis Kat. 4 Das Sicherheitssystem Pico-Guard ist in der Lage, mechanische Sperrschalter für den Personenschutz bis zur höchsten Sicherheitskategorie 4 zu ersetzen und selbst im Ex-Bereich bis Zone 0 Türen, Tore oder Schutzgitter zu überwachen. Pico-Guard lässt sich einfach installieren und besteht aus einem Kontroller, Sicherheitsschaltern unterschiedlicher Ausführungen sowie Lichtleitern. Unabhängig vom benutzten Sicherheitsschalter führt die Unterbrechung des Lichtstrahls – also der Signalverlust – durch die Bewegung der zu überwachenden Tür oder Klappe zur Unterbrechung des Sicherheitskreises und damit zum Maschinenstopp. Zahlreiche Möglichkeiten Die Montage der optischen Sicherheitsschalter gestaltet sich denkbar einfach: Sie werden durch einen Schnappmechanismus mit dem Lichtleiter verbunden und sind in einer Vielzahl von Ausführungen erhältlich. Neben geraden und abgewinkelten Bauformen kommen auch Doppellinsen als passive und aktive Schalterelemente zum Einsatz. Für den Einsatz in rauen Umgebungen sind Heavy-Duty-Ausführungen in Edelstahl verfügbar. Erstmals auf der Hannover Messe 2007 zeigt Turck den neuen optischen Not-Aus-Taster, der sich einfach in das System einbinden lässt und Sicherheit bis in Kategorie 4 garantiert. Darüber hinaus können auch Sicherheits-Einweglichtschranken mit Reichweiten bis zu 15m pro optischem Kanal realisiert werden. Dazu stehen 12mm und 30mm-Linsen mit Öffnungswinkeln von maximal 2,5° zur Verfügung. Auf Basis dieser Einweglichtschranken lassen sich Zugangskontrollen mit zwei, drei oder vier Strahlen realisieren und bis in Ex-Zone 0 einsetzen. Bei den Lichtleitern hat der Kunde die freie Wahl: Neben den Standardversionen stehen teflonbeschichtete Modelle zum Einsatz bei aggressiven Medien ebenso zur Verfügung wie PVC- bzw. edelstahlummantelte Variationen für rauhe Umgebungen. Durch vier unabhängige optische Kanäle erreicht das Pico-Guard-System eine große Flexibilität. Jeder Kanal arbeitet zum Schutz vor gegenseitiger Beeinflussung mit einer anderen Frequenz und kann mehrere Sicherheitsschalter beinhalten. Zur Projektierung liegt dem System eine Software bei, die unter Angabe der verwendeten Komponenten, Lichtleiterlängen und Linsenabstände die Funktionsreserve kalkuliert und damit Auskunft über die Betriebssicherheit gibt. So ist beispielsweise ein einziger optischer Übergang in einer Entfernung von 30m vom Kontroller mit ausreichender Funktionsreserve einsetzbar. Beim Betrieb mehrerer Sicherheitsschalter in der gleichen Schleife sinkt die maximale Länge in Abhängigkeit von der Anzahl der optischen Übergänge und dem Abstand der eingesetzten Linsen. Vielseitiger Kontroller Jeder Pico-Guard-Kontroller hat zwei Eingänge – einen für Geräte mit automatischer Rückstellung und einen für Geräte mit Verriegelungsausgang und manueller Rückstellung. Zur Visualisierung des Kontrollerzustands ist ein externes Display erhältlich, das über eine RS232-Schnittstelle angeschlossen werden kann. Die gleiche Schnittstelle ermöglicht auch die Datenübergabe an eine SPS. Die Zustandsanzeige jedes einzelnen optischen Kanals kann zusätzlich über nicht sicherheitsrelevante Transistorschaltausgänge angezeigt werden. Die Kontroller besitzen zwei 24VDCTransistor- Sicherheitsschaltausgänge. Diese unterscheiden sich nicht von herkömmlichen Sicherheitslichtvorhängen, so dass auch eine Muting-Funktion über ein separates Muting-Modul zum Anschluss von entsprechenden Sensorpaaren bzw. Signaleingängen möglich ist. Ein weiterer Vorteil ist das patentierte Universal-Sicherheitsstopp-Interface (USSI). Es erlaubt den Anschluss zweier oder mehrerer Kontroller zur Überwachung einer einzelnen Maschine. Diese Schnittstelle eignet sich auch für das Ankoppeln anderer Einrichtungen, wie z.B. Personenschutz- Lichtvorhänge, Not-Aus-Taster oder Seilzüge, an die Steuereinheit. Selbstprüfende Funktionsweise Da die Lichtleiterlösung die Sicherheitskategorie 4 nach ISO 13849-1 (EN954-1) erfüllt, ist lediglich ein einzelner Schaltpunkt pro Tür erforderlich, was bislang nur mit mindestens zwei redundant ausgeführten mechanischen Sperrschaltern realisiert werden konnte. Möglich ist dies durch die divers-redundante, selbstprüfende optoelektrische Funktionsweise, auf die bereits ein Patent erteilt wurde. Hard- und Firmware der Steuereinheit werden umfangreich über die strenge Fehlermöglichkeits- und Einflussanalyse (FMEA) getestet, um zu gewährleisten, dass keine einzelne Systemkomponente einen Ausfall mit einem daraus resultierenden gefährlichen Zustand erzeugt. Einsatz im Ex-Bereich Schon kurz nach der Markteinführung hat das Pico-Guard-System auch die Atex-Zulassung bis Zone 0 erhalten. Lediglich der Kontroller muss in einem Schutzgehäuse untergebracht werden und innerhalb der Ex-Schutz-Zone 2 bzw. 22 (Staub) montiert werden. Obwohl das sichtbare rote Licht über preisgünstige Kunststofflichtleiter je nach verwendeten optischen Übergängen bis zu 60m weit geführt werden kann, ist die in die Ex-Zone eingebrachte Gesamtstrahlungsleistung so niedrig, dass sie nicht als Zündquelle wirken kann. Dies ist auch dann noch der Fall, wenn die optische Strahlungsleistung unbeabsichtigt durch fokussierende Medien in einem Brennpunkt konzentriert wird und dadurch die Oberflächentemperatur eines Objekts punktuell erhöht. Damit stellt Pico-Guard ein Sicherheitskonzept für den Ex-Bereich dar, das auf elegante Weise das niedrigenergetische optische Überwachungssignal innerhalb des Gefährdungsbereiches bis zur Zone 0 von den nach außen abgegebenen standardisierten Sicherheitsschaltausgängen trennt, ohne teure und aufwändige Montagen notwendig zu machen. Hannover Messe 2007: Halle 9, Stand A36
Hans Turck GmbH & Co. KG
