Verschleißfreie Sicherheitstechnik

Relaisschalter durch Halbleiterbauelemente ersetzen

28.09.2007 | Redakteur: Kristin Rinortner

SchalterEine neue Generation von Sicherheitsgeräten verzichtet auf den Einsatz mechanischer Kontakte. Bei den vollelektronisch gesteuerten Sicherheitsmodulen nach SIL 3 übernehmen Mikrocontroller und Halbleiterausgänge die Funktion der herkömmlichen Relaisschaltungen.

Schalter

Mit dem SAFE C1 bietet riese electronic ein Gerät an, das für den Einsatz in Not-Aus- sowie Schutztüranwendungen gedacht ist. Dies bildet den Anfang einer Familie, die auf mechanische Kontakte verzichtet. Bei den vollelektronisch gesteuerten Modulen übernehmen Mikrocontroller und sichere Halbleiterausgänge die Funktion der herkömmlichen Relaisschaltungen.

Das 22,5 mm breite Gerät hat vier sichere, verschleißfreie Halbleiterausgänge, die sich auch als Meldeausgang eignen. Zwei oder mehr Geräte lassen sich logisch miteinander verknüpfen. So können über eine UND-Verbindung mehrere Sicherheitsfunktionen einer Maschine kombiniert werden. Das SAFE C1 verfügt zusätzlich über eine ODER-Funktion. Der Anbieter aus Horb sieht als Einsatzmöglichkeiten verschiedene Applikationen mit manuellem oder automatischem Start, einkanalig oder zweikanalig.

Technische Grundlagen bleiben gleich

Ebenfalls schon konzipiert ist das Safe CM, bei dem sich Sicherheitsmatten mit Kurzschlussprin-zip (vier-Leiter-Technik) auswerten lassen. Dabei wird die Querschlusssicherheit des Safe C1 verwendet. Der Querschluss wird dabei nicht als Fehler sondern als Schaltsignal bewertet (Si-cherheitskategorie 4 nach DIN EN 954–1 / SIL3 nach EN 61508). Einsetzbar ist dieses Gerät auch bei Applikationen für Sicherheitsmatten mit Widerstandsauswertung.

Auf dieser Hardwarebasis sind noch zwei weitere Varianten geplant, die der Elektronikspezialist aus Horb noch dieses Jahr realisieren möchte. Die grundlegenden Eigenschaften der Geräte sol-len sich nur hinsichtlich der Auswertung der Eingangskreise ändern, wobei die Zahl der Ausgänge, deren Schaltleistung und die Verknüpfungsfunktionen gleich bleiben.

Safe CL wird dann für berührungslos wirkende Schutzeinrichtungen (BWS) wie Sicherheitslichtgit-ter, -schranken und Laserscanner konzipiert sein. Das heißt, die Eingangskreise werden die PNP-Ausgänge oder Relaisausgänge der BWS auswerten. Auch mit den Lichtschranken-Applikationen will man die Kategorie 4 nach DIN EN 954–1 / SIL3 nach der EN 61508 erreichen.

Weiterhin wird es eine Zwei-Hand-Überwachung, das Safe CZ, geben. Damit lassen sich Zwei-handschaltungen bis Typ IIIc nach EN 574 sicher bis zur Kategorie 4 nach DIN EN 954–1 realisie-ren. Denkbar sind auch noch weitere Funktionen, zum Beispiel zeitverzögerte Geräte.

Mehrere Verknüpfungsmöglichkeiten

Wichtige Eigenschaften sind bei allen Varianten gleich: Der Schaltzustand des Gerätes wird op-tisch, ebenso wie die Netzkontrolle, durch LEDs angezeigt. Ebenso führt das SAFE C eine ständi-ge Selbstdiagnose durch und gibt im Falle eines Fehlers (zum Beispiel defekter Schutzschalter, Verdrahtungsfehler) einen vom Bediener lesbaren LED-Blinkcode aus. Auch die Lage der Klem-men bleibt bei den verschiedenen Versionen gleich und sie lassen sich dauerkurzschlussfest und mit 24 V DC betreiben.

Die versionsunabhängigen Funktionen ermöglichen ein Verknüpfen von allen Geräten aus der SAFE C-Familie. Auf diese Weise kann man bei kleineren Anlagen verschiedene Sicherheitsfunk-tionen einfach durch Verdrahten kombinieren. Dabei wird nur ein Draht zwischen jeweils zwei Ge-räten benötigt, um die Sicherheitsfunktion zweier oder mehrerer Teile bis zur Kategorie 4 nach DIN EN 954–1 logisch “Und“ zu verknüpfen. Da sich die Reaktionszeiten summieren, ist dies nicht mit beliebig vielen Geräten möglich.

Unterschiedliche Einrichtungen können somit abhängig oder unabhängig von einander verschie-dene Sicherheitsbereiche der Anlage steuern. Das Programmieren erfolgt bei der Installation und somit hardwareseitig durch die verschiedenen Anschlussmöglichkeiten. Ein Gerät, an das zum Beispiel ein Not-Aus-Schalter angeschlossen ist, kann somit sowohl ein nachgeschaltetes Licht-schrankenmodul als auch eine übergeordnete Steuerung abschalten, während das nachgeschal-tete Lichtschrankenmodul nur einen Teil der Anlage bei Unterbrechung der Lichtschranke ab-schaltet.

Eine weitere Verknüpfungsfunktion bildet die logische Oder-Funktion; sie ist als solches keine Si-cherheitsfunktion (die Maschine darf natürlich nur laufen, wenn alle Sicherheitseinrichtungen eine Freigabe zulassen), kann jedoch in der Gesamtkonzeption dafür sorgen, dass eine Luftabsaugung auf jeden Fall eingeschaltet bleibt, solange noch ein Teil der Anlage in Betrieb ist, auch wenn ein anderer Bereich durch eine zusätzliche Sicherheitsfunktion bereits abgeschaltet ist.

Unendliche Schaltspiele

Gerade Lichtschranken-, Matten und Zwei-Hand-Bedienungen erreichen hohe Schalthäufigkeiten (mehrmals in der Minute). Mechanische Kontakte von Sicherheitsschaltern verschleißen dabei schnell, da die meisten Relais eine elektrische Lebensdauer von etwa 100.000 Schaltspielen ha-ben. Mit der Safe C-Familie, die theoretisch unendlich viele Schaltspiele durchführen kann, lässt sich der häufige Austausch von Geräten vermeiden. Die Spezialisten aus Horb meinen, dass, selbst wenn die Schaltleistung der Halbleiterausgänge nicht ausreicht, der Einsatz der Geräte in Verbindung mit Schützen Sinn machen kann, da der regelmäßige Austausch der Schütze (auch hier ist die Lebensdauer begrenzt) immer noch kostengünstiger ist, als der Austausch eines Sicherheitsrelais.

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