Zentraler Bestandteil der ISO 3691-4 ist die Definition konkreter Sicherheitsfunktionen. Diese werden systematisch aus einer Risikoanalyse abgeleitet, die Gefahren wie Kollisionen, unkontrollierte Bewegungen oder Fehlfunktionen bewertet. Die Norm beschreibt insgesamt 30 Sicherheitsfunktionen mit spezifischen Anforderungen an deren Performance Level (PL) gemäß ISO 13849. Zu den wichtigsten Funktionen zählt die Bremsfunktion (Safe Stop/Brake Control). Zum Schutz vor Kollisionen muss das AGV (Automated Guided Vehicle) jederzeit sicher zum Stillstand gebracht werden. Da ein reines Abschalten des Antriebs (STO) kein Bremsmoment erzeugt, sind zusätzliche Maßnahmen notwendig, etwa eine sichere Bremssteuerung kombiniert mit kontrollierten Stopp-Funktionen wie Safe Stop 1 (SS1).
Im Rahmen der Geschwindigkeitsüberwachung (Safe Speed Monitoring) wird diese dynamisch an die Umgebung angepasst. Ausschlaggebend sind dabei die normativ festgelegten zulässigen Höchstgeschwindigkeiten für die jeweiligen Bereiche, die kontinuierlich kontrolliert werden müssen. Während ein freier Bereich höhere Geschwindigkeiten ermöglicht, müssen diese in Gefahrenzonen oder bei eingeschränkter Sicht deutlich reduziert werden. Als weitere Sicherheitsfunktion erlauben sensorbasierte Schutzfelder im Bereich der Personenerkennung (Safe Detection) die sichere Interaktion mit Menschen. Je nach Erkennungszone reagiert das System durch eine Verringerung der Geschwindigkeit bis hin zu einem Sicherheitshalt. Diese Funktion ist typischerweise mit Performance Level d ausgelegt. Die ISO 13849 unterscheidet zudem Betriebsbereiche, Betriebsgefahrbereiche sowie eingeschränkte und geschlossene Bereiche. Daraus resultieren unterschiedliche Anforderungen an die Geschwindigkeit, Sensorik und Schutzmaßnahmen.
Safe Motion Monitoring zur Maschinenüberwachung und Fehlererkennung
Eine effiziente Implementierung der normativen Anforderungen erfordert geeignete Engineering‑Werkzeuge und zertifizierte Software-Komponenten. Hier setzt das offene Ecosystem PLCnext Technology von Phoenix Contact an. Für die Safety‑Programmierung stehen TÜV‑zertifizierte Funktionsbaustein-Bibliotheken zur Verfügung, die speziell auf industrielle Anforderungen abgestimmt sind. Sie umfassen unter anderem Safe Motion Monitoring sowie PLCopen Safety.
Das Safe Motion Monitoring beinhaltet zertifizierte Funktionsbausteine für die sicherheitsgerichtete Überwachung von Maschinen sowie die Detektierung von Fehlern in Bewegungsabläufen. Die Bibliothek enthält folgende Bausteine:
SF_StopPositionMonitoring dient der sicheren Positionsüberwachung im Stillstand. So wird sichergestellt, dass sich das Fahrzeug innerhalb vorgegebener Grenzwerte befindet. Im Fall einer Überschreitung und einer daraus folgenden gefährlichen Bewegung wird eine vom Anwender vorgesehene Fehlerreaktion – beispielsweise eine Bremsung oder STO - umgesetzt.
SF_SafeStopMonitoring kontrolliert die Verzögerung einer Bewegung im Rahmen einer Stopp-Anforderung, um das Antriebssystem sicher in den Stillstand zu überführen. Im Kontext von AGV überwacht der sichere Funktionsbaustein, ob ein Fahrzeug in einer definierten Rampenzeit vollständig zum Stillstand gekommen ist. Das erweist sich als essenziell für Wartungsarbeiten oder das sichere Betreten von bestimmten Bereichen. Die Stillstanderkennung basiert auf der Auswertung von Bewegungsdaten über einen festgelegten Zeitraum.
Mit SF_SpeedMonitoring wird die Geschwindigkeit eines Antriebs oder Rads kontrolliert. Bei einer Überschreitung bestimmter Grenzwerte löst eine sichere Reaktion aus, zum Beispiel STO, Not-Halt oder Sicherer Stopp
PLCopen Safety für die Umsetzung sicherheitsgerichteter Steuerungsfunktionen
Die PLCopen-Safety-Bibliothek umfasst zertifizierte Funktionsbausteine zur Realisierung sicherheitsgerichteter Steuerungsfunktionen. Darüber hinaus lassen sich Fehlerzustände in Maschinen und mobilen Systemen durch modular kombinierbare Bausteine für die Eingangsauswertung, Logikverknüpfung, Zeitüberwachung sowie sichere Aktorsteuerung zuverlässig feststellen. Ein besonderer Vorteil liegt darin, dass die PLCopen-Safety-Bibliothek bereits integraler Bestandteil der Entwicklungsumgebung PLCnext Engineer ist und dem Anwender zur Verfügung steht. Sie beinhaltet unter anderem folgende Bausteine:
SF_SafetyRequest zur Verarbeitung von Sicherheitsanforderungen beispielsweise aus Laserscannern oder Schutzfeldern. Im Kontext von AGVs wird dieser Baustein genutzt, um auf erkannte Hindernisse oder Personen im Fahrweg zu reagieren und entsprechende Sicherheitsmaßnahmen - wie Geschwindigkeitsreduzierung oder Stopp - einzuleiten.
SF_EmergencyStop für die Umsetzung einer normgerechten Not‑Halt-Funktion. Dieser Funktionsbaustein verarbeitet die sicherheitsrelevanten Eingangssignale und sorgt für die sofortige Überführung in einen sicheren Zustand. Im AGV-System bedeutet dies zum Beispiel das kontrollierte Stillsetzen des Fahrzeugs und das Abschalten der Antriebsenergie im Gefahrenfall.
SF_EDM (External Device Monitoring) zur Überwachung externer Schaltgeräte wie Schütze oder Leistungsschalter. Im Kontext der AGV wird so geprüft, ob die Antriebsabschaltung tatsächlich erfolgt ist. Bleibt beispielsweise ein Schütz in geschlossener Stellung, stellt der Baustein diese Fehlfunktion fest und verhindert ein erneutes Anlaufen des Fahrzeugs.
Verringerung des Engineering-Aufwands
Durch den Einsatz vorgeprüfter und zertifizierter Funktionsbausteine wird die Implementierung sicherheitsgerichteter Anwendungen signifikant vereinfacht. Denn grundlegende Sicherheitsmechanismen sind bereits validiert und normkonform ausgeführt. Das verringert den Engineering-Aufwand erheblich. Entwickler können ihren Fokus gezielt auf applikationsspezifische Anforderungen des AGVs richten.
Die Steuerungsplattform SPLC 1000 von Phoenix Contact ermöglicht den Aufbau modularer und skalierbarer Sicherheitsarchitekturen. In Verbindung mit einem leistungsfähigen Engineering-Tool, umfangreichen Safety-I/O-Portfolio sowie der Unterstützung sicherer Kommunikationsprotokolle wie Profisafe und Failsafe over Ethercat (FSoE) entsteht eine durchgängige Systemlandschaft. Sie erlaubt die konsistente und normgerechte Vernetzung von sicherheitsrelevanter Sensorik, zum Beispiel Laserscannern, der Antriebstechnik sowie übergeordneten Steuerungssystemen. Damit ist die Grundlage für leistungsfähige und gleichzeitig flexible sichere Automatisierungslösungen im Bereich fahrerloser Transportsysteme gelegt.
Vorteile für Hersteller und Betreiber
Insbesondere AGV-Hersteller profitieren von verschiedenen Vorteilen. Zertifizierte Bausteine verkürzen Entwicklungszeiten, weil sicherheitsrelevante Funktionen nicht neu entwickelt und validiert werden müssen. Die Abbildung der Anforderungen aus der ISO 3691-4 in Software-Bibliotheken minimiert das Risiko von Fehlinterpretationen und aufwendige Nacharbeiten im Zulassungsprozess. Zudem können unterschiedliche AGV-Typen auf einer einheitlichen Basis entwickelt werden. Wiederverwendbare Funktionsmodule ermöglichen eine zügigere Projektierung und Inbetriebnahme neuer Systeme.
Auch Betreiber ziehen unmittelbare Vorteile aus diesen Konzepten. So senken die zuverlässige Personenerkennung, sichere Bremsfunktionen und eine adaptive Geschwindigkeitsregelung die Unfallrisiken deutlich. Klar definierte und validierte Sicherheitsfunktionen reduzieren Gefahren durch Fehlfunktionen und verringern Stillstandzeiten. Aufgrund der zonenbasierten Sicherheitslogik lassen sich die AGVs effizient in verschiedenen Betriebsbereichen nutzen.
Die ISO 3691‑4 liefert somit einen strukturierten Rahmen für die sichere Auslegung von AGV‑Systemen und mobilen Plattformen in modernen Intralogistikprozessen. Die Kombination aus festgelegten Sicherheitsfunktionen, Performance‑Level‑Anforderungen und einer systematischen Validierung stellt sicher, dass autonome Fahrzeuge zuverlässig in komplexen Umgebungen arbeiten können. In Verbindung mit der PLCnext Technology und zertifizierten Safety-Bausteinen lassen sich schwierige Sicherheitsanforderungen wirtschaftlich, skalierbar und zukunftssicher realisieren. Kürzere Entwicklungszeiten, eine hohe Betriebssicherheit und flexible Systeme sind das Resultat, um den steigenden Anforderungen automatisierter Produktions- und Logistikumgebungen gerecht zu werden.
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