Sicherheit ohne Kompromisse bei Ventilen

Es ist die Aufgabe des Maschinenherstellers, die Funktion seiner Maschine zu überprüfen und die Risiken zu bestimmen. Diese müssen durch Sicherheitsvorrichtungen oder nicht abschaltbare Sperrbereiche minimiert sowie durch die Auswahl geeigneter Komponenten für das Sicherheitskonzept und deren korrekte Installation gewährleistet werden. Vorhersehbare menschliche Fehler müssen ausgeschlossen oder reduziert werden.

Die Maschinenrichtlinie gibt Vorschriften vor und überprüft andere Normen auf Hinweise zur Einhaltung der Anforderungen. Das heißt, dass bei Fehlern in der Steuerung der Maschine oder infolge von Fehlbedienungen durch den Bediener keine gefährlichen Situationen auftreten.

Die Methodik zur Risikobeurteilung und -minderung ist in der Norm EN ISO 12100 beschrieben, die die Grundsätze und Verfahren zur Einhaltung der Sicherheit bei der Konstruktion von Maschinen enthält. Um die Vorschriften einzuhalten, ist der Hersteller verpflichtet, seine Maschine zu untersuchen, indem er die Risiken durch physische Sicherheitsvorrichtungen oder unüberwindbare Barrieren identifiziert und minimiert sowie die Komponenten des Sicherheitssystems und das Installationsschema richtig auswählt. Eine Reihe aufeinander abgestimmter Normen dient zur Eignungsprüfung der gewählten Lösungen. Dazu gehört die DIN EN ISO 13849-1, die die Sicherheitsanforderungen und Leitlinien zu den Gestaltungsprinzipien und zur Integration sicherheitsrelevanter Bauteile von Steuerungssystemen (SRP/CS) vorgibt.

Um die Ziele für Sicherheit und Funktion der Maschine zu erreichen, hilft ein strukturiertes Verfahren. Der erste Schritt ist die Risikoanalyse zur Bestimmung des Performance Levels der Sicherheitsfunktionen. Nach Auslegung der Sicherheitsfunktion wird geprüft, ob das erforderliche Performance Level erreicht wird. Das Schlüsselkonzept der Norm ist der Performance Level (PL). Er gibt den Grad der Gefährdung an, den die identifizierte Sicherheitsfunktion erfüllen muss, um das Risiko zu minimieren. Der von der Sicherheitsfunktion geforderte Performance Level kann mithilfe eines Risikoanalyse-Baumdiagramms berechnet werden, das die Schwere des Schadens, die Häufigkeit des Auftretens und die Möglichkeit, dass der Benutzer das Risiko vermeiden kann, berücksichtigt. Nach der Berechnung muss ein geeignetes sicherheitsrelevantes Bauteil des Steuerungssystems SRP/CS ausgewählt sowie sich das ergebende Performance Level (PL) errechnet und überprüft werden. Es muss größer oder gleich dem erforderlichen Performance Level (PLr) sein.

Die Berechnung des Performance Levels (PL) umfasst verschiedene Faktoren. Der erste ist die Kategorie des Regelkreises, der zweite Parameter ist die Mean Time To Failure, der dritte ist die Diagnostic coverage, der letzte Parameter ist der Common Cause Failure. Mit diesen Daten ermöglicht die EN ISO 13849-1 die Berechnung des Performance Levels (PL).

Die pneumatischen Komponenten von automatischen Maschinen unterliegen dieser Norm, da diese ein potenzielles Risiko für die Bediener sein können. Ebenso können zahlreiche Schaltungen und Funktionen integriert werden, um die in den Vorschriften festgelegten Sicherheitsstandards zu erfüllen. Einige Beispiele sind die Reduzierung von auftretenden Kräften und Geschwindigkeiten, Druckreduzierungen, das Stoppen und Verriegeln von Bewegungen oder schnelles Drucklos-Schalten der Systeme, wenn eine Notsituation eintritt.

Der Hersteller Camozzi Automation produziert seit mehr als fünfzig Jahren Komponenten für die pneumatische Automatisierung und bedient Maschinenbauer mit Produkten und Dienstleistungen, die die Konstruktion von Systemen und Subsystemen vereinfachen. Die neueste Sicherheitskomponente ist das Safemax-Ventil der Serie MX, eine Plug-and-play-Lösung, die der DIN EN ISO 13849-1 entspricht und sich als Bauteil in Steuerungssystemen zur Verwirklichung der Maschinensicherheit eignet. Es lässt sich einfach mit den Wartungsgeräten der Serie MX2 kombinieren.

Das MX-Safemax-Ventil ermöglicht dank seiner sehr hohen Durchflussrate eine sehr schnelle Entlüftung des Systems im Notfall. Um das Leistungsniveau des Systems zu erhöhen, ist das Ventil mit einem integrierten Sensor ausgestattet, der die Position des Schiebers erkennt und die sofortige Entlastung des Systems überprüft. Es sind zwei Versionen verfügbar: ein einkanaliges Ventil der Kategorie 2 mit einem Performance Level d und ein zweikanaliges Ventil der Kategorie 4 mit einem Performance Level e. Die typische Anwendung ist die Entlüftung einer Anlage: Das Ventil, entweder einfach oder redundant, erfüllt die Sicherheitsfunktion, indem es die pneumatische Versorgung unterbricht und die nachgeschaltete Pneumatik-Steuerung entlüftet. Unter normalen Betriebsbedingungen ist der auf dem Ventil montierte Vorsteuermagnet erregt und die Luft versorgt das System. Der Sensor, der das Auftreten von Fehlern im Inneren des Ventils prüft, muss sich im Zustand „Off“ befinden. Wenn ein Notfall eintritt und die Spule stromlos ist, schließt sich das Ventil und öffnet die Entlüftung, wodurch das System drucklos wird. Der Sensor wechselt ebenfalls den Zustand und geht in den „Ein“-Zustand über. Wenn Sensor und Spulenerregung nicht übereinstimmen, besteht ein mögliches Problem, auf welches das System entsprechend reagieren muss.

Das redundante Ventil ist ein zusätzliches Sicherheitsmerkmal. Wenn eines der beiden Magnetventile ausfällt und somit blockiert bleibt, setzt das andere seine Funktion der Druckentlastung der Pneumatik-Steuerung fort. Jedes Ventil ist mit einem eigenen Sensor ausgestattet, sodass das Diagnosesystem ständig den Status beider Magnetventile überwachen kann.