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Automatisierung: Sicherheit für mobile Maschinen

Mobile Automatisierung
Sicherheit für mobile Maschinen

Sicherheit für mobile Maschinen
Durch den modularen Aufbau der X90-Steuerung von B&R lassen sich zusätzliche Funktionen, wie Interfaces, Condition Monitoring oder zukünftig auch sichere I/Os mit PLe, einfach ergänzen. Bild: B&R
Die Automatisierung mobiler Arbeitsmaschinen bedingt, dass sich deren Hersteller verstärkt mit der europäischen Maschinenrichtlinie und Sicherheitstechnik befassen müssen. B&R hat Lösungen im Portfolio, die helfen, den Entwicklungsaufwand für eigene Sicherheitslösungen zu vermeiden.

» Carmen Klingler-Deiseroth, freie Fachjournalistin im Auftrag für B&R Industrie-Elektronik GmbH, Bad Homburg

Der Automatisierungsgrad mobiler Arbeitsmaschinen ist in den vergangenen Jahren sprunghaft angestiegen“, sagt Stefan Taxer, Produktmanager Mobile Automation bei B&R. So lassen sich heutige Anforderungen des Marktes für mobile Maschinen mit mechanischen Lösungen oft nicht mehr umsetzen. Automatisierungstechnik kommt auch in Arbeitsmaschinen für die Agrar-, Bau- und Kommunalbranche immer mehr zum Einsatz. Dazu müssen auch Themen wie sicheres Fahren und Lenken sowie (teil-)autonome Prozesse umgesetzt werden.

Eines von vielen Beispielen für automatisierte Prozesse sind Drive-by-Wire-Antriebssysteme. Bei diesen werden zum Beispiel Informationen des Gaspedals nicht mechanisch, sondern elektrisch übertragen. Solche Systeme bieten Vorteile, bergen aber auch Risiken: „Hat die Antriebsregelung während der Fahrt eine Fehlfunktion, kann das zu schwerwiegenden Unfällen führen“, erklärt Taxer. Daher muss die Antriebsregelung sicher ausgeführt sein.

Sicherheitsniveaus bestimmen

Doch woher weiß der Hersteller einer mobilen Arbeitsmaschine, welche Anforderungen eine Sicherheitslösung erfüllen muss? Zuerst muss er prüfen, ob seine Anwendung unter die Bestimmungen der europäischen Maschinenrichtlinie fällt – die mittlerweile für nahezu jede mobile Arbeitsmaschine gilt. „Die Maschinenrichtlinie verpflichtet den Hersteller, anhand eines Risikographen eine Gefahrenanalyse und Risikobewertung durchzuführen, um das notwendige Level für die Sicherheitsfunktion zu bestimmen“, so Taxer. Seiner Erfahrung zufolge muss bei mobilen Maschinen in den meisten Fällen das Safety-Integrity-Level SIL2 beziehungsweise das Performance-Level PLc erreicht werden.

Diese Sicherheitsniveaus lassen sich aber laut des Produktmanagers mit programmierbarer Sicherheitstechnik einfach erreichen. Da viele Hersteller programmierbare Sicherheitstechnik jedoch als zu komplex erachten, hat B&R hierfür Lösungen entwickelt. „Es stehen für unterschiedliche Safety-Funktionen vom TÜV vorzertifiziere Softwareblöcke zur Verfügung. Die eigentliche Safety-Programmierung reduziert sich so auf das einfache Konfigurieren und Verknüpfen der sicheren Softwareblöcke mittels Kontaktplan. Der Maschinenbauer muss dem TÜV gegenüber nur noch nachweisen, dass diese Arbeiten nach den Vorgaben für die sichere Entwicklung durchgeführt wurden“, erklärt Taxer. Das reduziere Komplexität, Arbeitsaufwand und Zertifizierungszeit.

Modulares System

Die passende Hardware für die programmierbare Sicherheitstechnik von B&R ist das sichere Steuerungs- und I/O-System X90. Die Leistung der Steuerung ist über einen weiten Bereich skalierbar und lässt sich mit Funktionen, wie zusätzlichen I/Os, Interfaces oder vibrationsbasiertem Condition Monitoring, ergänzen. Das Gehäuse ist robust und in IP67K ausgeführt.

Sollten in Zukunft für Funktionalitäten höhere Sicherheitsvorschriften gelten – SIL3 oder PLe – muss kein Redesign der Hardware für mobile Maschinen gemacht werden, da die Steuerung bereits für PLe vorbereitet ist. „Wir entwickeln in diesem Fall eine neue Optionsplatine mit den entsprechenden PLe-I/Os“, so Taxer. Diese Platine wird einfach in die X90-Steuerung integriert.

B&R bietet zukunftssichere Lösungen für die Automatisierung mobiler Arbeitsmaschinen

Zukunftssicher ist bei B&R auch das Zusammenspiel des nicht-sicheren und sicheren Bereichs einer Maschinenapplikation. Die Safety-Lösung kann sich der Anwender wie eine sichere gelbe Hülle um die bestehende, nicht sichere Maschinenapplikation vorstellen. „Solange sich alle Parameter innerhalb ihrer Grenzen bewegen, ist alles gut. Kommt einer darüber hinaus, übernimmt die Sicherheitssteuerung das Ruder und führt die Maschine in den definierten sicheren Zustand“, beschreibt Taxer das Prinzip. Der Vorteil daran: Wird an der Maschinenapplikation etwas geändert oder ergänzt, muss die Sicherheitshülle nicht verändert werden. „Es sind keine erneuten Validierungen oder Zertifizierungen notwendig. Mit unserer umfangreichen Hard- und Softwareplattform und einfach zu konfigurierenden Engineering-Bausteinen sind wir der optimale Technologiepartner, um Sicherheitslösungen für mobile Arbeitsmaschinen zu entwickeln“, ist Taxer überzeugt.

Kontakt:

B&R Industrie-Elektronik GmbH
Am Weidenring 56
61352 Bad Homburg
Tel.: +49 61724019–0
E-Mail: info @br-automation.com
www.br-automation.com


Maschinenrichtlinie 2006/42/EG

Die EU-Maschinenrichtlinie regelt, welche sicherheitstechnischen Maßnahmen Maschinenhersteller treffen müssen, damit keine Gefahr für den Bediener oder andere Menschen ausgeht. Die gelisteten und harmonisierten Normen sind im Wesentlichen die ISO 13849 zur Gestaltung der sicherheitsbezogenen Steuerung und die IEC 62061 für das Safety Integrity Level. Beide Normen sind auch außerhalb des europäischen Wirtschaftsraumes anerkannt. Die ISO 25119/EN 16590 für Traktoren und Maschinen der Agrar- und Forstwirtschaft konkretisiert Anforderungen für den jeweiligen Maschinentyp.

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