Safety First gilt auch für Winkelcodierer: Spezielle Software für sicherheitsrelevante Einrichtungen

Unter sicherheitsrelevanten Einrichtungen versteht man solche Maschinen, Anlagen und Gebäudeteile, bei denen im Falle einer Fehlfunktion Personen und Umwelt zu Schaden kommen können. Das ist z.B. bei Krananlagen, Theaterbühnen, Aufzügen u.ä. der Fall. Lichtschranken, binäre Sensoren, Sicherheitsrelais und Grenzwertmelder sorgen dafür, dass bei Fehlfunktionen einer Steuerung bzw. Komponenten und Baugruppen; die entsprechende Einrichtung stillgesetzt wird. Erst nach Analyse und Beseitigung der Fehlerursachen darf die Anlage wieder in Betrieb gehen. Maßgeblich für die Auslegung und den Einsatz ist die IEC-Norm Nr. 61508 für \“Funktionale Sicherheit sicherheitsbezogener elektrischer und programmierbarer elektronischer Systeme\“. Winkelcodierer erfassen Dreh- und Längsbewegungen Drehbewegungen, z.B. eines Turmkrans, werden von Winkelcodierern erfasst und an eine Steuerung gemeldet. Das gleiche gilt für Längsbewegungen, die durch Seilzüge oder Zahnriemen-Wandler in Drehungen umgesetzt werden. Dies ist. z.B. bei Laufkatzen von Portalkränen der Fall. Abgesehen davon, dass die verwendeten Winkelcodierer hinsichtlich ihres mechanischen Aufbaus und der Auslegung der Elektronik den rauen Einsatzbedingungen und einem breiten Arbeitstemperaturbereich von z.B. – 40 bis +85°C standhalten müssen, soll die Einbindung in den Profibus-DP den erwähnten sicherheitsrelevanten Bedingungen entsprechen. Die Winkelcodierer CRD/S sind daher zum direkten Anschluss als Slave-Teilnehmer an den ProfiSafe gemäß ProfiSafe Profile for Safety Technology (PNO No. 3.092 for encoder profile) konzipiert. Voraussetzung für den Betrieb ist ein fehlersicherer Master, z.B. eine F-CPU in F-Systemen wie Siemens S7 Distributed Safety. Elektro-optische und elektro-magnetische Sensorsysteme für ProfiSafe Die Winkelcodierer CRD/S sind mit einem elektro-optischen Sensorsystem ausgerüstet. Die Auflösung beträgt 13Bit/360°, der maximale Messbereich 4096 Umdrehungen. Zum elektrischen Anschluss dient eine rückseitige, abnehmbare Haube mit T-Koppler Funktionalität und Dip-Schalter für Adresseinstellung und Bus-Abschluss-Widerstände. Diagnose-LEDs ermöglichen die Kontrolle vor Ort von Betriebsspannung, Datentransfer, Class und Fehler. Die maximale Übertragungsrate beträgt 12MBaud. Eine zweite Version von Profisafe Winkelcodierern der Serie TMD ist mit einem elektro-magnetischen Sensorsystem bestückt. Sie ist als Zwei-Kammer-Bauweise ausgeführt. Der Gehäusedurchmesser beträgt 50mm. Dabei ist der Rotor mit einem kleinen Permanentmagneten durch eine Metallwand von der Elektronik in der rückseitigen Kammer getrennt. Durch den Verguss dieser Kammer wird der vollständige Schutz gegen Nässe und eine hohe Vibrations- und Schockfestigkeit erreicht. Schutzarten bis IP69K sind gewährleistet. Die Besonderheit der elektronischen Schaltung ermöglicht Messbereiche bis 32.768 Umdrehungen. CANopen safety für Monotour-Winkelcodierer Während bei den zuvor beschriebenen Profibus-Codierern die Sicherheitsrelevanz durch die Implementierung der ProfiSafe-Protokolle ohne Änderung der Standard-Hardware realisiert wurde, sind bei den elektro-magnetischen Geräten der Baureihen TBN zwei redundante Sensorik-Systeme auf der Basis des CANopen safety implementiert. Beide verfügen über eine eigene Versorgung mit Signalaufbereitung und werden zu je einem Bus-Knoten geführt. Ausgelegt sind beide Monotour-Winkelcodierer für eine Auflösung bis 13Bit/360°. Zur Realisierung der \“Safety relevant communication\“ des redundanten Systems werden zunächst die Daten des Knotens 1 auf Anforderung durch die SyncMessage ausgegeben. Nach einer vorgegebenen Validationszeit sendet der Knoten 2 die Daten bit-invertiert. Die Einhaltung der Validationszeit (SRVT) und der Zeit bis zum erneutem Senden der Daten von Knoten 1, der Sicherheitszykluszeit SCT, sind entscheidend für den zuverlässigen Betrieb einer Anlage. Das Kommunikationsprotokoll ist nach CANopen 301V4.1 und safety CAN DS 304 ausgelegt. Der redundante Aufbau der Winkelcodierer ist an die spezifische Auslegung der elektro-magnetischen Sensorik in der Zwei-Kammer-Baureihe gebunden. Sie erlaubt es, zwei Sensorelemente synchron zu aktivieren und in der beschriebenen Weise die sicherheitsrelevante Funktion nach CANopen safety zu gewährleisten.