Die übergeordneten Sicherheits-SPS verarbeitet die Messwerte zweier unabhängige Sensorsysteme und ermittelt so, ob der Betrieb fehlerfrei ist.

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Absolutdrehgeber für sicherheitskritische Anwendungen Safety first; aber clever!

01.09.2020

In sicherheitskritischen Motion Control-Systemen wie bei schwerer Robotik, mobilen Maschinen oder Krantechnik sind aufwendig zertifizierte SIL-Safety-Encoder notwendig. Mit neuen „divers-redundant“ ausgelegten Drehgebern lässt sich jetzt ebenfalls ein sehr hohes Sicherheitsniveau erreichen – zu deutlich geringeren Kosten.

Zertifizierungen in der Sicherheitstechnik sind aufwendig, erfordern Zeit und treiben somit auch die Kosten hoch. Und in vielen Anwendungen werden zum Schutz von Mensch und Maschine aber entsprechend zertifizierte Safety-Lösungen gefordert; und das aus gutem Grund – Safety first! Hierfür bietet der Sensorhersteller Posital auch sein klassisches Angebot zertifizierter SIL-Safety-Encoder an.

Zusätzlich hat Posital jetzt mit „divers-redundanten“ Absolutgebern eine preiswerte und flexible Alternative im Angebot. Die Lösungen basieren auf nicht-zertifizierten Standardkomponenten und eignen sich bestens für eine Vielzahl von Anwendungen, bei denen funktionale Sicherheit gefordert ist. Die neuen Drehgeber können im Safety System PL d, Cat. 3 nach ISO 13849 erreichen.

Redundanz bedeutet, dass zwei unabhängige Sensorsysteme installiert sind, deren individuell ermittelten Messwerte in der übergeordneten Sicherheits-SPS verarbeitet werden. Sind beide Werte (innerhalb festgelegter Toleranzen) gleich, wird von fehlerfreiem Betrieb ausgegangen. Kommt es zu Abweichungen, schlägt die Steuerung Alarm – mit der Option, das komplette System kontrolliert herunterzufahren.

Um auf Nummer sicher zu gehen, setzt Posital bei der Redundanz gezielt auf unterschiedliche Messprinzipien. Divers-redundant lautet der Schlüsselbegriff. Er steht für die Kombination von magnetischer und optischer Abtasttechnik. Das Einsatzspektrum der neuen Safety-Encoder reicht von schwerem Baugerät und mobilen Maschinen über Krantechnik und Aufzüge bis zu komplexer Bühnentechnik für aufwändige Inszenierungen.

Effiziente All-in-One-Lösung

Statt die Redundanzsysteme in separaten Gehäusen zu verbauen, hat Posital eine clevere All-in-One-Lösung gewählt. Die neuen Geräte gibt es als sogenannte Tandem-Encoder – platz-, raum- und kostensparend. Magnetische und optische Messtechnik sind in einem kompakten Gehäuse (58 mm Durchmesser) untergebracht, das sich leicht installieren lässt. Die Auflösung liegt bei 16 Bit pro Umdrehung.

Die Encoder sind – typisch für das modular aufgebaute Posital-Portfolio – mit einer Vielzahl mechanischer Optionen verfügbar. Das Spektrum reicht von robusten Gehäusen aus vernickeltem Stahl oder Aluminium, die bis Schutzart IP67 ausgelegt sind, über verschiedenste Steckertypen bis zu einer Vielzahl von Flansch- und Wellenvarianten (Hohl- oder Vollwelle). Schnittstelle ist das etablierte CANopen-Interface.

Die neuen Safety-ready-Encoder eignen sich für raue Umgebungen und einen breiten Temperaturbereich. Während magnetische Messtechnik von Haus aus robust ausfällt, wurde die Optik etwa durch eine zusätzliche Membran gezielt vor Betauung geschützt. Beide Sensoren, optisch und magnetisch, sind Absolutgeber, die den Positionswert im Single- wie im Multiturn-Modus erfassen – ganz ohne störanfällige beziehungsweise wartungsintensive Batterien.

Redundant diversitärer Aufbau

„Bereits bei unseren ersten Planungen legten wir größten Wert auf die diversitäre Auslegung“, unterstreicht Jörg Paulus, als General Manager Sales für das Europa-Geschäft von Posital zuständig. „Durch den Einsatz komplett verschiedener Mess­techniken wollten wir unseren Kunden die Zertifizierung Ihrer Gesamtanlage möglichst vereinfachen.“

Mit einem redundant diversitären Aufbau können Fehler signifikant einfacher und umfassender aufgedeckt werden als in einem gleichartigen Aufbau von zwei Messkanälen. Beide Messsysteme – Optik und Magnetik – basieren auf etablierten Encodertechnologien, die seit Jahrzehnten die Kernkompetenz des Drehgeberherstellers Posital prägen.

Nachdem man in den 1960’er Jahren zu den Wegbereitern von optischen Absolutgebern für Präzisionseinsätze gehörte, ist der Sensorspezialist in den letzten 15 Jahren – nicht zuletzt dank Rechenpower und innovativer Algorithmen – zum Trendsetter für magnetische Drehgeber geworden, die sich durch Robustheit, geringe Baugröße, energieautarke Multiturnfunktionalität sowie hervorragende Dynamik und Genauigkeit auszeichnen.

Flexibler und günstiger

Geeignet sind die neuen Geber für Einsätze, deren Schutzeinrichtungen bis Performance Level/ PL d, Cat. 3 der ISO 13849 ausgelegt sein müssen. Im Unterschied zu Drehgebern mit SIL-zertifizierten Sicherheitsfunktionen sind sie kostengünstiger und bieten deutlich mehr Flexibilität bei Nutzung und Verfügbarkeit der Anlage. Einzelne Parameter – etwa die genauen Vorgaben für die Aktivierung der ‚Safe State’-Funktion – sind dadurch vom Anlagenbauer in der SPS festlegbar.

„Klar ist, dass auch SIL-zertifizierte Safety-Encoder, die nach dem Inkrafttreten der europäischen Maschinenrichtlinie 2006 auf breiter Front auf den Plan gerufen wurden, auch weiterhin eine feste Größe bleiben“, so Paulus. „Ihr Metier sind und bleiben Applikationen, bei denen der Anwender sehr schnell eine Safety-Anwendung, mit einer zumeist geringen Stückzahl an Encodern, realisieren möchte – und hierfür bereit ist, etwas mehr für Safety-zertifizierte Drehgeber auszugeben.“

Bildergalerie

  • Es muss nicht immer SIL sein: Die neuen divers-redundanten Drehgeber von Posital sind eine interessante Option für sicherheitskritische Anwendungen.

    Bild: Posital

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