Sicherheitslichtvorhänge und -lichtgitter
Technologie

Technologie-Überblick - Sicherheitslichtvorhänge

Im Fokus der Maschinensicherheit steht, das Risiko von Personen- und Maschinenschäden zu reduzieren. Dies kann erreicht werden durch:

Risikovermeidung während der Konstruktionsphase der Anlage
Errichtung physischer Barrieren
Verwendung von Beschilderung und Schulung des Bedienpersonals
Verwendung von funktionalen Sicherheitseinrichtungen wie Sicherheitssensoren, Lichtvorhängen und Lichtgittern

Funktionale Sicherheit

Da es im verarbeitenden Gewerbe kein Nullrisiko gibt, gilt es das Risiko zu bewerten und ein akzeptables Restrisiko zu erreichen. Bei der „Funktionalen Sicherheit“ geht es darum festzustellen, wie viel Schaden eine Situation verursachen kann und dies mithilfe von sicherheitsgerichteten Einrichtungen zu kontrollieren.

ifm kann keine Risikobeurteilung von Applikationen durchführen.Wir bieten Lichtvorhänge und Lichtgitter, die den höchsten sicherheitstechnischen Anforderungen genügen:

Typ 4
SIL 3
SIL CL 3
PL e

Es existieren mehrere Normen zur Maschinensicherheit.

Die IEC 61508 ist eine internationale Norm zur Entwicklung von elektrischen, elektronischen und programmierbaren elektronischen Systemen.Sie definiert die Anforderungen, die Systeme hinsichtlich Konstruktion, Betrieb und Instandhaltung erfüllen müssen, um ein bestimmtes Sicherheits-Integritätslevel (SIL) zu erreichen. Sie versteht sich als Bezugsnorm, von der andere branchenspezifische Normen abgeleitet sind.
Die ISO 13849-1 definiert die Performance Level (PL) - Anforderungen für elektrische, elektronische und programmierbare elektronische Systeme speziell für Maschinen.
Die IEC 62061 definiert die Anforderungen an elektrische, elektronische und programmierbare elektronische Systeme sowie nicht-elektrische Systeme wie hydraulische und pneumatische Maschinen in Bezug auf die SIL-Anspruchsgrenze (Safety Integrity Level claim limit, SIL cl).
Die IEC 61511 definiert die SIL-Anforderungen für die Prozessautomatisierung.
IEC 61496-1 und -2 definieren die Anforderungen speziell für optoelektronische Geräte wie Lichtvorhänge und Lichtgitter (Typ).

Chart showing the functional safety standard breakdown by IEC and ISO standards

Terminologie

Sicherheitslichtvorhänge und -lichtgitter im Vergleich

Sicherheitslichtvorhänge besitzen ebenso wie optoelektronische Einweglichtschranken einen Sender und einen Empfänger. Mehrere Infrarotlicht-Strahlen umgeben den Gefahrenbereich. Werden sie unterbrochen, sendet der Lichtvorhang ein Signal an den Not-Aus-Kreis der Maschine. Ein Lichtvorhang besteht aus mehreren eng beieinanderliegenden Strahlen (14...90 mm Abstand je nach Auflösung), während ein Lichtgitter lediglich aus wenigen Strahlen (2, 3 oder 4) besteht, die deutlich weiter voneinander entfernt sind (300...500 mm). Je nach Auflösung können Lichtvorhänge für den Finger-, Hand- oder Körperschutz verwendet werden, während Lichtgitter ausschließlich für den Körperschutz eingesetzt werden.

Unterschiede zwischen Typ-2- und Typ-4-Lichtvorhängen und -gittern

Handelt es sich beim eingesetzten funktionalen Sicherheitssystem um eine optoelektronische Einrichtung wie einen Lichtvorhang oder ein Lichtgitter (im Gegensatz zu einem induktiven Näherungssensor), wird die Bezeichnung „Typ“ verwendet, um Anforderungen gemäß IEC 61496-1 und -2 zu definieren.

	Typ 2	Typ 4
Control reliable	Überprüfung auf Fehler während des Starts oder Neustarts.	Kontinuierliche Selbstüberwachung auf Fehler.
Effektiver Abstrahlwinkel (EAA)	5° EAA. Bei Installation in der Nähe von glänzenden Oberflächen kann der Lichtstrahl einen unsicheren alternativen Weg nehmen, auch „optischer Kurzschluss“ genannt.	2,5° EAA. Ein geringerer effektiver Abstrahlwinkel verringert das Risiko eines optischen Kurzschlusses.
Redundanter Schaltungsaufbau	Nicht erforderlich.	Beinhaltet doppelte kritische Komponenten und Schaltkreise, um bei Ausfall des primären Systems ein Backup-System bereitzustellen.
Erreichbare Sicherheitslevel	SIL cl 1 und PL c.	Erfüllt die höchsten erreichbaren SIL-Anforderungen gemäß IEC61496: SIL cl 3 und PL e.
Kosten	Geringere Kosten.	Im Normalfall höhere Kosten, der Preis der Typ-4-Lichtvorhänge von ifm ist jedoch mit Preis von Typ-2-Lichtvorhängen vergleichbar.

Schutzfeldhöhe und -breite

Die Schutzfeldhöhe bezeichnet nicht die Gesamtlänge des Sicherheitslichtvorhangs oder -gitters, sondern den Bereich zwischen dem ersten und letzten Strahl.Bei ifm stehen Sicherheitslichtvorhänge mit Schutzfeldhöhen zwischen 160 und 1810 mm in 150 mm-Schritten und Sicherheitslichtgitter mit Schutzfeldhöhen zwischen 500 und 900 mm zur Verfügung.

Die Schutzfeldbreite ist der Abstand zwischen Sender und Empfänger. Man kann sie auch als Reichweite bezeichnen.Alle unsere Sicherheitslichtvorhänge und -gitter können mit hoher Lichtleistung betrieben werden, wodurch die Reichweite erhöht wird. Dies kann über die Verdrahtung konfiguriert werden. Einzelheiten siehe unten.

Unterschied zwischen Zugangsabsicherung und Gefahrbereichsabsicherung

Der Begriff Zugangsabsicherung bezieht sich auf Lichtvorhänge, die in unmittelbarer Nähe einer Maschine angebracht werden, um den Zugang zu Gefahrenbereichen abzusichern. Der Begriff Gefahrbereichsabsicherung bezieht sich auf Lichtvorhänge oder -gitter, die um die Maschine herum angeordnet werden, um den Zugang zum Gesamtbereich abzusichern.

Auflösung

Die Auflösung ist die Summe des Durchmessers einer Linse und des Mittenabstands zwischen benachbarten Linsen. Objekte, die die Auflösung überschreiten, können den geschützten Bereich nicht passieren, ohne einen Fehler zu verursachen. Je geringer die Auflösung, desto kleiner das vom Lichtvorhang erkennbare Objekt.

Muting-Applikationen

Beim Muting wird die Schutzfunktion vorübergehend überbrückt. In typischen Applikationen kann das zu produzierende Material den Lichtvorhang oder das Lichtgitter passieren, während Personen der Zugang zum unsicheren Bereich verwehrt bleibt. Die Muting-Funktion wird durch Kombination der ifm-Lichtvorhänge mit dem Sicherheitsrelais G2001S erreicht.

Eine Palletieranlage platziert eine Palette mit Fässern auf einem Förderband. Muting-Sensoren werden ausgelöst und die Palette darf den Bereich verlassen (sie bewegt sich im Bild von rechts nach links). Versucht ein Bediener, den Palettierbereich zu betreten, erkennt der Lichtvorhang dessen Anwesenheit und unterbricht die Stromzufuhr zur Maschine.

Blanking-Applikationen

Beim Blanking wird die Überwachung von bis zu drei benachbarten Strahlen aufgehoben, ohne dass dadurch der Sicherheitskreis unterbrochen wird. Diese Art von Lichtvorhängen wird typischerweise für die Materialzufuhr oder -ausfuhr verwendet. Bei der beweglichen Ausblendung (Floating Blanking) kann sich ein Gegenstand im Schutzfeld hin und her bewegen, während die Maschine in Betrieb bleibt. Andere Strahlen sind aktiv und bilden den Personenschutz. Beim Permanent Blanking kann ein Objekt permanent im geschützten Bereich verbleiben, ohne den Sicherheitskreis zu unterbrechen. Die Betriebsart der Blanking-Lichtvorhänge von ifm kann über die Verdrahtung gewählt werden.

Stahlplatten werden zu einer Stanzpresse befördert. Der untere Teil der Strahlen kann ohne Unterbrechung des Sicherheitskreises ausgelöst werden. Versucht hingegen eine Bedienperson in die Presse zu greifen, wird die Maschine sofort gestoppt.

Kaskadierende Applikationen

Durch Kaskadierung können mehrere Lichtvorhänge in Reihe geschaltet werden. ifm hat derzeit keine kaskadierenden Lichtvorhänge im Sortiment. Jeder Lichtvorhang benötigt ein eigenes Sicherheitsrelais.