Sicherheit neu definiert

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Absolut-Positionierung nach
SIL 3/PL e mit nur einem Sensor

Archiv | 13.03.2019 | Mit innovativen Produkten neue Maßstäbe zu setzen hat bei Pepperl+Fuchs in Mannheim Tradition. Eine wegweisende Lösung ist dem Unternehmen nun auch mit der neue Generation von Positioniersystemen gelungen: Der safePGV und der safePXV ermöglichen erstmals die sichere Absolut-Positionierung nach SIL 3/PL e mit nur einem einzigen Sensor.

In puncto Positioniersysteme geht man bei Pepperl+Fuchs bereits seit 2011 neue Wege und hat die innovative Technologie seither kontinuierlich weiterentwickelt. Da sich in der Praxis aber immer wieder zeigte, dass es an effizienten Safety-Lösungen für die Absolut-Positionierung und sichere Navigation fehlte, hat das Unternehmen nun auch diese Lücke geschlossen. Denn von Maschinen und Anlagen, die durch elektrische oder elektronische Systeme und Sensoren gesteuert werden können Gefahren für den Menschen ausgehen. Um Personen, die in diesen Bereichen arbeiten zu schützen, müssen hohe gesetzliche Auflagen erfüllt werden. Formuliert sind sie im Rahmen der Maschinenrichtlinie und gewährleisten, dass alle in Verkehr gebrachten Maschinen sowie Anlagen sicher sind. Mit dem safePGV und dem safePXV hat Pepperl+Fuchs jetzt eine neue Generation von Positioniersystemen entwickelt, die den dort geforderten Level SIL 3/PL e erstmals mit einem einzigen Sensor erreicht – hoch effizient und einzigartig sicher.

Die neuen, innovativen Safety-Lösungen


Bislang war es Anlagenbetreibern kaum möglich, die sichere Absolut-Positionierung nach SIL 3/PL e zu realisieren. Zu hoch waren der Aufwand und die damit verbundenen Kosten, da redundante Systeme mit unterschiedlichen Sensoren beziehungsweise unterschiedlicher Technologie aufgebaut werden mussten. Hinzu kam die notwendige Plausibilitätsprüfung der Daten in der sicheren Steuerung, außerdem musste die gesamte Entwicklung vom TÜV begleitet sowie abschließend abgenommen werden.

Beim neuen safePGV und dem safePXV von Pepperl+Fuchs leistet all das ein Positioniersystem mit nur einem einzigen Sensor. Diese neue Generation von Sicherheitslösungen, basiert im Grunde auf einer seit Jahren bewährten Technologie: Der besonders zuverlässigen Kombination, aus einem 2-D-Lesekopf und dem DataMatrix-Code. Neu bei der Safety-Variante ist allerdings, dass zwei sich überlagernde DataMatrix-Codes in Rot und Blau zum Einsatz kommen. Dem entsprechend ist auch der 2-D-Lesekopf mit unterschiedlich farbigen LED-Ringen – ebenfalls in Rot und Blau – ausgestattet. Die zweifarbigen Codes in Verbindung mit der zweifarbigen Beleuchtung sind Grundlage dieser einzigartigen Sicherheitslösung. In jedem einzelnen Code befinden sich Positions- und Sicherheitsinformationen, die durch die LED-Beleuchtung in Rot beziehungsweise Blau sichtbar gemacht werden und auf diese Weise von der Kamera auslesbar sind.

Eigentliches Gehirn der Positioniersysteme ist die innovative neue Firmware. Sie steuert die unterschiedlichen LED-Farben mit einem als sicher bewerteten Algorithmus an. Im Sicherheitsteil des Sensors wird dann jeder Code direkt auf Plausibilität überprüft. Die mathematisch zufällige Blitzfolge muss dabei jeweils mit der tatsächlichen Position übereinstimmen. Da die unterschiedlichen LEDs über den Sicherheitsteil angesteuert werden, weiß die Kameraauswertung nie, mit welcher Beleuchtungsfarbe gerade aufgenommen wird. Die tatsächlich aufgenommenen Daten des Codes gleicht sie daher lediglich mit dem Erwartungswert ab.

Beständig wird auf diese Weise geprüft und gewährleistet, dass die Software in der Kamera noch korrekt funktioniert. So plausibilisiert die Firmware des Systems alle Daten bereits im Sensor selbst und gibt sie erst dann über PROFIsafe an die sichere Steuerung weiter. Dort kann die sichere X-Position ohne zusätzliche Prüfung direkt weiterverarbeitet und zur Prozesssteuerung verwendet werden. Die innovative Sensor-Technologie kontrolliert sich also permanent selbst und steht damit für absolute Zuverlässigkeit. Vor allem aber ist so erstmals ein System verfügbar, das die hohen Sicherheitsanforderungen nach SIL 3/PLe mit nur einem Sensor erfüllt.

Erprobte Technologie, beständig weiterentwickelt


Die innovative Technologie der Absolut-Positionierung hat man bei Pepperl+Fuchs auf der Basis jahrelanger Erfahrung beständig optimiert. Beispielhaft dafür steht das Lesefenster der neuen Safety-Genreration. Es wurde deutlich vergrößert und misst nun 120 x 80 Millimeter. In der Praxis ermöglicht diese Weiterentwicklung gleich mehrfache Redundanz. Denn so ist nicht nur jeder einzelne Code in sich redundant in Bezug auf die enthaltenen Daten. Durch die Größe des Fensters können auch stets bis zu fünf DataMatrix-Codes gleichzeitig erfasst werden. Auf diese Weise ist auch bei stark verschmutzten oder beschädigten Codes die optimale Funktionalität zu jeder Zeit sichergestellt. Damit sind der neue safePGV und der safePXV die derzeit zuverlässigsten und sichersten Systeme auf dem Markt. Gerade im Hinblick auf die Effizienz und Verfügbarkeit von Anlagen ist das ein ganz entscheidender Vorteil.

Das deutlich größere Lesefenster bietet aber auch in anderer Hinsicht ein erhebliches Plus: kombiniert mit dem enormen Tiefenschärfebereich steht es für optimale Lesbarkeit und damit für höchste Toleranz bei der Streckenführung. Absolut problemlos sind so engste Kurvenradien, Steigungen und Gefälle sowie Entfernungen von bis zu 100.000 Metern realisierbar. Die Codebänder dürfen dabei bis zu 75 Millimeter unterbrochen sein, ohne dass es die geringste Auswirkung auf die Performance hat. Von großer Bedeutung ist das insbesondere für Anlagen mit extrem langen Streckenverläufen. Hier können beispielsweise Dehnungsfugen in Gebäuden ohne jede Störung überbrückt werden.

Einfaches Handling, branchenübergreifender Einsatz


Bei der Entwicklung der neuen Systeme war neben Sicherheit und Zuverlässigkeit auch die einfache Handhabung von enormer Bedeutung. Die Montage ist daher besonders schnell und unkompliziert möglich. So wird das Codeband bereits in passender Länge geliefert und muss lediglich aufgeklebt werden. Der Lesekopf wird dann einfach grob darauf ausgerichtet und mittels PROFINET-GSDML-Datei kann die weitere Parametrierung direkt über die Sicherheitssteuerung vorgenommen werden.

Der neue safePXV ist insbesondere für die sichere Absolut-Positionierung von Elektrohängebahnen (EHB) in der Automobilbranche optimal geeignet. Gerade bei Schwerlast EHB mit einer Hubeinrichtung wird in Abhängigkeit der sicheren Position das Hubwerk auf- und abwärts bewegt. Dank der innovativen Sicherheitslösung muss hier nicht mehr jede einzelne Hubeinrichtung mit redundanten Systemen ausgerüstet werden – ein einziges Positioniersystem genügt. Und auch bei der Inbetriebnahme steht der neue safePXV für erhebliche Zeit- und Kostenersparnis, da nicht mehr jede Abzweigung und alle Steigungen oder Gefälle aufwendig von Hand in der sicheren Steuerung hinterlegt werden müssen. Weitere wichtige Einsatzbereiche für den safePXV sind Regalbediengeräte in der Lager- und Fördertechnik, Drehtische im Maschinenbau sowie der Aufzugsbau und Windräder im Bereich erneuerbarer Energien.

Der neue safePGV ist die optimale Lösung zur Navigation von fahrerlosen Transportsystemen (FTS) in der Lager- und Fördertechnik, der Zuführung und der Produktion. Dafür liefert der Sensor neben der sicheren X-Position auch alle Werte, die für eine zuverlässige Fahrzeugsteuerung erforderlich sind. In der Automobilfertigung kann so beispielsweise jederzeit ein Mindestabstand zwischen den Fahrzeugen gewährleistet und der Schutz aller daran beschäftigten Mitarbeiter sichergestellt werden. Neben den sicheren Daten kann der Anlagenbetreiber auch auf Winkel und Y-Positionen zugreifen, daher können Spurabweichungen jederzeit problemlos korrigiert werden. Das neue Positioniersystem ist somit für alle Navigationsoptionen gerüstet und auch eine absolut sichere Investition in die Zukunft.

Die Beispiele zeigen nur ein kleiner Ausschnitt der großen Bandbereite an Anwendungsmöglichkeiten. Tatsächlich ist die innovative Sicherheitstechnologie von Pepperl+Fuchs branchenübergreifend einsetzbar. Mit der neuen Generation von Positioniersystemen ist nun erstmals die sichere Absolut-Positionierung nach SIL 3/PL e mit nur einem einzigen Sensor möglich. Ein entscheidender Schritt, um den zuverlässigen Schutz von Mensch und Anlagen sicherzustellen – einfach und hoch effizient.


Rubriken: Positioniersysteme

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