Zugangs- und Kontrollsysteme: Integrierbare Schutz- und Bedienkomponenten

Eine Auswahl an Betätigern steht zur Verfügung, die sich für Türen als auch für Schiebetüren eignen. Das System verfügt über patentierte mechanische und elektrische Verbindungen zwischen jedem Modul und kann mit herkömmlicher Verdrahtung oder in einem Asi-Netzwerk verwendet werden. Das AS-Interface (AS-i) ist ein Verkabelungssystem, das es Sicherheitsgeräten für Maschinen wie z.B. Zugangstürschalterverriegelungen erlaubt, parallel mit Standard-Bedienelementen für Maschinen in einem Netzwerk mit einem gemeinsamen Kommunikationsprotokoll betrieben zu werden.Das System kann einfach zusammengesteckt werden und das interne Netzwerk wird automatisch konfiguriert. Mit über 4.000 Milliarden Kombinationsmöglichkeiten der Module ist es so für verschiedene Anwendungen anpassbar und bietet ein System für jede gewünschte Konfiguration, leicht auf alle Zugangs- und Kontrollanwendungen abstimmbar. Modulares System zum Schutz von Maschinen Die Firma mit Sitz im englischen Wolverhampton entwickelte eGard nachdem sie den Bedarf für ein intelligentes, modulares System zum Schutz von Maschinen festgestellt hatte. Fortress Interlocks fertigt traditionelle Verriegelungsprodukte für eine große Vielfalt anspruchsvoller industrieller Anwendungen und ist spezialisiert sowohl auf mechanische als auch auf elektromechanische Verriegelungen. Ihre Produkte kommen in verschiedensten Industriezweigen wie Stromerzeugung und -verteilung, Kfz-Fertigung, Stahl-, Zellstoff-, Papier-, Textil- und Metallverarbeitung zum Einsatz. Das ursprüngliche Konzept von eGard war, die Verriegelungsfunktion auf mittlere und leichte Industriezweige zu übertragen, ein Bereich der von Produkten wie einfachen Zungenschaltern dominiert wird. Diese besitzen einen geringeren Funktionsumfang als mechanische Verriegelungen. Bei der Entwicklung konzentrierte man sich zunächst auf mechanische \“gehaltene\“ Schlüsselverriegelungen und Fortress patentierte einen Mechanismus zur Verbindung modularer Verriegelungen, die den Weg für das neue System ebneten. Patentierter Verbindungsmechanismus Dieser patentierte Verbindungsmechanismus diente zuerst als Grundlage für die Entwicklung ein neuen Reihe modularer, mechanisch \“gehaltener\“ Schlüsselverriegelungen für anspruchsvolle Anwendungen – dem mGard-Programm – das aus robusten Einheiten besteht, die den Zugang zu geschlossenen Bereichen kontrollieren. Diese Einheiten können allein oder mit bis zu zehn Modulen verwendet werden. Das Programm verfügt über ein weiteres patentiertes Sequenzsystem mit bis zu 39.000 verschiedenen Sequenzen in einer Zehn-Modul-Anordnung. Die Einheiten sind leicht konfigurierbar, können leicht zusammengesetzt bzw. wieder umgebaut werden. Das mGard-Programm, das aus Tür-, Bolzen- und Schlüsselaustauschmodulen besteht wird erweitert mit Drehschaltern angeboten. Ein eingesteckter und gedrehter Schlüssel ergibt einen Kontaktwechsel. Die Module können also zur Stromunterbrechung eingesetzt werden, um den Zugang zu potenziell gefährlichen Bereichen zu kontrollieren, bis ein sicherer Zustand eintritt. Kontrollsystem mit sicheren Standard-I/Os Das Know-how, das durch erste Forschungs- und Entwicklungstätigkeiten und die anschließende Entwicklung des mGard-Programms gewonnen werden konnte, führte zur Entwicklung von eGard. Grundgedanke war die Schaffung eines modularen Systems für mittlere und leichte Anwendungen, die einen Schritt weiter als mGard gingen. Das System würde sowohl mechanische als auch elektrische Funktionen in jedem Modul vereinen und somit ein komplettes, anpassbares Zugangs- und Kontrollsystem bereitstellen. Die Grundidee war ein Kontrollsystem mit sicheren Standard-I/Os in einer einfachen modularen Anordnung. Ziel war ein leicht an jede Maschine anschließbares System, wodurch die Verkabelung minimiert werden sollte. Das System musste für Anwendungen der Sicherheitskategorie vier entwickelt werden und internationale Standards erfüllen. Des Weiteren mußte es die Schutzklasse IP65 erfüllen, ein Gehäuse aus einem rostfreien Polymerwerkstoff haben und Verschleißteile aus Edelstahl besitzen, um eine lange Lebensdauer zu gewährleisten. Interagierende Teile als Herausforderung Der Entwicklungsprozess rief, wie jeder andere, eine Reihe von Herausforderungen hervor, aber die Zahl der interagierenden Teile erwies sich als größte. Darüber hinaus wurden normalerweise Produkte aus Legierungen und Edelstahl produziert und die Konstrukteure stellten sich der Aufgabe sich mit Polymerwerkstoffen, Snap-Fit-Designs und Ultraschallschweißen vertraut zu machen. Es wurde Pro/Engineer CAD-Software für die mechanische Konstruktion des Produkts sowie Pro/Intralink zum Verwalten der CAD-Daten eingesetzt. Damit konnten mehrere Konstrukteure gleichzeitig am Konzept arbeiten. Um zu gewährleisten, dass das Endprodukt kostengünstig ist wurde für die vielen verschiedenen Module ein einziges Grundgehäuse aus einem Polymerwerkstoff entwickelt. Sicherheit durch verschiedene Module Zu den Modulen gehören mechanische Verriegelungen, elektrische Verriegelungen, Sicherheitsschalter, Servicemodule wie Anzeigen und Tasten, interne Türöffner, Not-Aus-Schalter sowie eine Auswahl an Betätigern, die sich sowohl für Türen als auch für Schiebetüren eignen. Im Verlauf des Projekts wurde das Design des Polymergehäuses und der Grundplatte mehrmals geändert bevor man sich auf ein endgültiges Design einigte. Auf den Grundmodulen können jetzt alle Arten von Standardbedienelementen wie Schalter, Tasten und LEDs sowie \“gehaltener\“ Schlüssel- und elektrische Verriegelungen aufgesetzt werden. Für die mechanischen Verbindungen wur­de der patentierte Mechanismus aus dem ersten Forschungs- und Entwicklungsprojekt genutzt wobei die Verbindungen jetzt an einer Seite des Moduls, anstatt wie zuerst geplant, an der Rückseite entlanggeführt werden. Dadurch können die elektrischen Verbindungen an der anderen Seite des Moduls ausgeführt werden. Die Laufschiene wird ohne Schrauben montiert. Sie wird einfach zusammengesteckt und dann sicher durch das Schneckenrohr, das zur Installation des Produkts vor Ort verwendet wird, an ihrem Platz gehalten. Die Befestigungslöcher sind für Aluminiumextrusionen vorgesehen, das System kann aber auch einfach an jedem anderen Gehäuse einer Maschine oder eines Tores montiert werden. Sicherheits- und Kotrollinformationen wurden getrennt Eine fundamentale Innovation ist die Trennung von \“Sicherheits-\“ und \“Kontrollinformationen\“ auf den Leiterplatten. In jedem Modul befindet sich ein Satz konventionell verdrahteter Zwei-Kanal-Sicherheitsstrom­kreise über die die Module in jeder Reihenfolge konfiguriert werden können. Die zwei Sicherheitsstromkreise gewährleisten die Sicherheit des Produkts. Das System wird herunter gefahren, wenn eine Fehlfunktion oder eine Not-Aus-Bedingung eintritt. Zum Übertragen von Kontrolldaten musste ein isoliertes internes Datenbussystem mit einer Reihe von PIC-Mikroprozessoren entwickelt werden. Dieses interne Netzwerk steuert Komponenten wie Schalter und LEDs. Die internen elektrischen Verbindungen wurden entwickelt, damit das Netzwerk für die Übertragung der I/O-Informationen nur eine minimale Anzahl an Ein- und Ausgängen verwenden muss. Das interne Netzwerk wird zur leichteren Installation und Neukonfiguration außerdem automatisch konfiguriert. Jedes Modul verfügt über eine Leiterplatte, die z. T. mit einem Prozessor ausgestattet ist und am Ende des modularen Stapels befindet sich das Kontrollmodul. Der Prozessor in jedem Modul ist so programmiert, dass er weiß, um welches Modul es sich handelt und der Prozessor im Kontrollmodul erkennt, wo jedes Modul ist und welche Adresse es hat. Modulleiterplatte mit elf Varianten Es gibt drei elektrische Endmodule: ein Sicherheits- und Kontrollmodul, ein reines Sicherheitsmodul und ein AS-interface-Modul. Wenn eGard nur zur mechanischen Verriegelung eingesetzt wird, stehen auch Abschlüsse für beide Enden zur Verfügung. Bei der richtigen Auswahl des Endmoduls kann eGard einfach an eine SPS (Speicherprogrammierbare Steuerung), ein Prozessleitsystem angeschlossen oder in einem AS-i-Netzwerk verwendet werden. Die Entwicklung der wichtigen Software zur Verwaltung der nicht sicherheitsbezogenen Daten nahm viel Zeit in Anspruch. Außerdem mussten für jede Modulart unterschiedliche Platzverhältnisse berücksichtigt werden. Fortress konnte letztendlich eine Modulleiterplatte in elf verschiedenen Varianten entwickeln, die in jedes Modul passt und in jedem Modul funktioniert. Es musste ebenso wegen der beschränkten Platzverhältnisse ein neues elektrisches Verriegelungssystem entwickeln werden. Außerdem stellte der Stromverbrauch einen wesentlichen Faktor dar, da eGard intern nur mit 5V betrieben wird. In einer Version wird Spannung an einen Magneten angelegt um die mechanische Laufschiene freizugeben. Eine weitere Variante kann auch in umgekehrter Richtung arbeiten und beim Anlegen von Spannung die Laufschiene sperren. Diese Ausführungen können verwendet werden, um das Einstecken oder Herausziehen \“gehaltener\“ Schlüssel oder der Zunge aus der Zuhaltung zu verhindern. Gründliche Testphase Fortress testete eGard gründlich mittels FMEA, (Fehler-Möglichkeits- und -Einflussanalyse). FMEA ist die beste Methode, um die Interaktion aller Komponenten zu prüfen. Sie zeigte Möglichkeiten auf, das Design zu verbessern. Der Hersteller ist sicher, dass eGard die Sicherheit in mittleren und leichten Industrien revolutionieren wird. Das innovative Design, die fortschrittlichen Funktionen und die einfache Installation haben bereits bei vielen Unternehmen Anklang gefunden, die sicherstellen wollen, dass ihre Sicherheitsausstattung die derzeitigen Erwartungen übersteigt. Das System bietet mit Kategorie 4 eine hohe Risikokategorie, definiert nach der europäischen Sicherheitsrichtlinie EN954-1.