Sicherheit

Personenschutz hat Vorrang  

VDI nachrichten, Nürnberg, 2. 12. 05 – Das Thema Sicherheit spielt für automatisierte Maschinen und Anlagen eine immer größere Rolle. Integrierte Sicherheits-Steuerungen, -Bussysteme, berührungslose Sensoren und sichere Antriebssysteme sollen den Umgang mit Maschinen künftig risikoloser machen, wie die SPS/IPC/Drives zeigte.

Gefahren lauern überall. Betriebspersonal und Nutzer sind heute permanent umgeben von komplexer Technik – ob in Beruf oder Freizeit, bei Tag und bei Nacht. Technische Geräte wie Heckenschere oder Auto müssen für ihre Nutzer genauso unkompliziert und sicher bedienbar sein wie Werkzeugmaschinen oder Presswerke. Die Sicherheit in der Automation war deshalb Ende November ein wichtiges Thema auf der Fachmesse in Nürnberg.

Bei jeder tausendsten Handlung eines Menschen kommt es zu einer Fehlhandlung, die die Sicherheit des Personals gefährden kann, hat Carsten Gregorius von Pilz, Anbieter sicherer Automatisierungslösungen, festgestellt. Nicht selten treten solch kritische Situationen unter Zeitdruck auf, etwa weil zur Störungsbeseitigung an einer Anlage der gesamte Prozess angehalten werden muss. Dann werden schnelle Auswege gesucht. Dies schließt schon mal das Umgehen einer Verriegelungseinrichtung mit ein, wenn sich durch Entfernen eines verklemmtes Teils im laufenden Betrieb der komplizierte Wiederanlauf der Anlage umgehen lässt. Es sei daher nur eine Frage der Zeit, bis ein Unfall passiert.

Eine Unfallstatistik des Hauptverbandes der gewerblichen Berufsgenossenschaften (HVBG) ergab, dass sich mehr als 60 % aller Unfälle an stationären Be- und Verarbeitungsmaschinen beim Bedienen von vermeintlich fehlerfreien Maschinen ereignen. Ursachen sind meist unzureichend oder falsch abgesicherte Gefahrenstellen, Fehlbedienungen bis hin zur Manipulation von Sicherheitseinrichtungen. Der Konstrukteur sollte also keinesfalls den Einfallsreichtum und das Geschick von Maschinenarbeitern unterschätzen, rät Gregorius, der schon Versuche beobachtet hat, Fehler im Konzept und in der Konstruktion an Maschinen oder Anlagen im Nachhinein mit aufwändigen Sicherheitseinrichtungen zu kompensieren. Allein auf Fehler bei Spezifikation und Entwurf sind nach Untersuchungen der englischen Health & Safety Executive (HSE) knapp 60 % aller Zwischenfälle zurückzuführen.

Während bisher sicherheitskritische Automatisierungslösungen meist auf rein kontaktbehafteter Steuerungstechnik basierten, ist ein Wandel von elektromechanischen, verdrahteten Geräten hin zu elektronischen, vernetzten Geräten feststellbar: „Sicherheitssteuerungen, Sicherheitsbussysteme, berührungslose Sensoren und sichere Antriebssysteme stellen sozusagen die Instrumente eines Orchesters dar“, schildert Dr. Michael Huelke vom Berufsgenossenschaftlichen Institut für Arbeitsschutz (BGIA). „Jedoch erst ihre Konfiguration und Anwendungsprogrammierung machen die Musik einer individuellen Sicherheitslösung aus.“

Die Zukunft gehört zweifellos den sicheren Feldbussystemen, glaubt Torsten Gast von Phoenix Contact. Bei der busgestützten Sicherheitstechnik werden die Daten von sicheren und nicht-sicheren Komponenten mit sehr kurzen und bestimmbaren Reaktionszeiten über eine einzige Busleitung übertragen. Durch das Zustimmprinzip muss die sichere Steuerung den relevanten Standard-Ausgangsdaten lediglich „zustimmen“. Das Prinzip erfülle sogar die Sicherheitskategorie 4. Neben den mechanischen Anforderungen verringert sich damit auch der Platzbedarf. Denn aufgrund der kurzen Reaktionszeiten können z. B. Schutzgitter näher an der Maschine angebracht werden.

Für sichere Anwendungen eignen sich aber auch berührungslose Sensoren – etwa zur Bereichsüberwachung von in Montageprozessen eingesetzten Robotern. Der Vorteil: Es gibt keine mechanische Abnutzung. Ein wichtiges Kriterium, denn „bei entsprechender Auslastung des Roboters werden schnell über 25 000 Schaltzyklen pro Tag erreicht“, wie Heiko Krebs vom Sensorhersteller Sick berichtet.

Sind Arbeiten an laufenden Maschinen durchzuführen, muss die Geschwindigkeit sicher begrenzt oder überwacht werden. Daher haben inzwischen auch die Antriebshersteller reagiert und einen Teil der Sicherheitsfunktionen in den Antrieb integriert. Die Deutsche Kommission Elektrotechnik (DKE) hat dazu jetzt ein Positionspapier erstellt, das die Sicherheitsfunktionen eines Antriebs wie „sicheres Stillsetzen“, „sicherer Halt“ oder „sicher reduzierte Geschwindigkeit“ erläutert. So muss mittlerweile die Energiezufuhr zum Motor bei „sicherem Stillsetzen“ oder „sicherem Halt“ nicht mehr über ein separates Schaltelement zwischen Antrieb und Motor aufgetrennt werden, dies kann leistungslos intern über eine sichere Impulssperre erfolgen.

Weitere Komponenten zeitgemäßer Automatisierungseinrichtungen sind frei programmierbare Sicherheitssteuerungen. Die gebräuchlichsten Safety-Funktionen werden dort inzwischen als zertifizierte Bibliothek einer PC-basierten Entwicklungsumgebung mitgeliefert. Ein Signal, das nach dem klassischen Ruhestromprinzip arbeitet, sucht man dort vergebens.

Im Gegensatz zu Hardware hat die Software den Vorteil, dass sie während ihrer Lebensdauer nicht wegen Alterung ausfallen kann. Ein weiterer Trend der SPS-Software: „Sicherheitsfunktionen werden zunehmend stärker vom Hersteller auf den Anwender verlagert“, weiß Unfallverhütungsspezialist Huelke. Einen ersten Standard für solche Sicherheits-Funktionsbausteine erarbeiten derzeit mehrere Interessensgruppen im Bereich „Safe Software“ der PLCopen, in dem fast alle führenden Anbieter von Sicherheitssteuerungen und Programmiertools sowie Prüfstellen vertreten sind. Probleme könnte es jedoch bei der Mitarbeiterqualifikation geben: „Da der Trend in der Berufsausbildung eher weg von technischen Berufen geht, könnte es durchaus zu einer erneuten ,Software-Krise“ für Sicherheitsanwendungen kommen“, vermutet Huelke. Immer wichtiger werde, dass die Fehlervermeidung künftig in der Anwenderprogrammierung liegt. Deshalb fordert er unabhängige Prüfer bei einer freiwilligen oder sogar verpflichtenden Maschinenabnahme.

Pilz-Mann Gregorius ist überzeugt: „Trotz aller Bemühungen werde eine absolut sichere Maschine immer illusorisch bleiben, weil sie sich kaum vernünftig bedienen ließe.“ E. LANGE

Von E. Lange

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