Sicherheitskonzept Automatisches Prüfsystem

[Ben Reiley]

Hallo an alle.

Ich beschäftige mich nun schon seit längere Zeit mit dem oben genannten Thema und komme nur wirklich langsam voran. Nach mühsamen durchforsten von Foren und anderen Seiten habe ich immer noch einen menge offener Fragen :(
Vielleicht kann mir ja von euch jemand helfen.

Zur Ausgangssituation: Ich muss ein automatisches Prüfsystem mit den erforderlichen Sicherheitseinrichtungen ausrüsten. Das Prüfsystem setzt sich aus folgenden Teilen zusammen:

-ein 19" Turm in dem Messgeräte, Spannungsquellen, Netzteile, PC... eingebaut sind und die Zuleitungen für Druckluft, Drehstromnetz, LAN angeschlossen werden.

-mehreren Adapterwagen, die je nach Prüfling verscheiden aufgebaut sind. Die Prüflinge werden Automatisch über Pneumatikzylinder oder Schrittmotoren kontaktiert.

Die Wagen werden an den Turm angedockt. So ist es möglich verschiedenste Prüflinge an dem selben System zu prüfen.
An dem Turm ist einen Not-Aus Taster angebracht, der den Turm über ein Schütz Spannungsfrei schaltet. Jetzt muss noch gewährleistet werden, dass der Bediener, der an dem Adapter arbeitet vor gefährlichen Spannungen und Schäden durch verfahrbare Teile geschützt wird. Dazu gibt es folgende Szenarien:

-Der Bediener öffnet den Deckel/ die Schublade des Adapters um einen Prüfling einzulegen. In diesem Fall muss(?) gewährleistet sein, dass keine Gefährlichen Spannungen an den Kontakt-Nadeln anliegen und das sich kein Zylinder oder Motor bewegen kann.

-Der Bediener dockt einen Adapterwagen ab. Die Schnittstelle von Turm zu Adapterwagen sind mehrere Steckverbindungen, die bei angedocktem Wagen offen liegen. Die Turm-Seite ist mit Steckern ausgeführt und die Wagen-Seite mit Buchsen. Somit muss auch hier sichergestellt sein, dass keine gefährlichen Spannungen an den Steckerpins anliegen.

Mein Gedanke war es nun, eine kleine PNOZmulti zu nehmen und diese in den Turm einzubauen. Diese würde dann alle relevanten Signale sammeln (Wagen Angedockt, Deckel zu, freigebe von PC, Not-Halt am Adapterwagen...) und ein Schütz schalten, dass erst die Spannungen auf die Stecker am Turm schaltet. Ebenso würde es ein Ventil schalten, dass die Druckluft auf den Stecker freigibt.

Nun zu den Fragen:
-Ist das vom Grundgedanke der richtige Weg?
-Das System wird nicht verkauft, sondern in unserer Fertigung eingesetzt. Was für Richtlinien oder Normen muss ich dabei beachten?
-Darf die Turmseite mit Steckern ausgeführt sein, wenn ich wie oben genannt sicherstelle, dass keine Spannungen anliegen? (1. Grund ist, dass die Wagen durch die Gegen gefahren werden und die Pins immer abbrechen würden, wenn man irgendwo anstößt, was umfangreichere Reparaturmaßnahmen mit sich führt)
-Müssen die Schütze spezielle Anforderungen erfüllen, wenn ich sie für diese Zwecke verwenden möchte (1000V AC/DC, 3A)?
-So wie oben beschrieben, hätte ein Öffnen der Schublade oder des Deckels immer zu Folge, dass das Schütz abfällt. Spricht etwas dagegen oder kann es in diesem Fall nur so sein?

Vielen Dank schon mal fürs Lesen ;) Hoffe ihr könnt mir helfen.

Grüße

[Peter(TOO)]

Hallo,

-Ist das vom Grundgedanke der richtige Weg?

Im Prinzip ja.

Grundsätzlich sollte man aber alles so einfach wie Möglich halten. Je komplexer ein System ist um so grösser ist die Möglichkeit von Fehlern.

Sichere Systeme arbeiten mit Redundanz, Teile sind also mindestens doppelt vorhanden. Bei doppelter Auslegung, weiss man bei einer Störung nicht, welches Teil einen Fehler erzeugt. Bei dreifacher Auslegeng hat die Mehrheit recht. Bei noch mehr parallelen System wird das das Gesamtsystem so komplex, dass es es störanfälliger als ein einfaches System ist.

Wichtig bei der Auslegung ist auch, dass z.B. auch ein Drahtbruch das System in einen sicheren Zustand fallen lässt.

Also an deine Schublade montiert man zwei Schliesskontakte, welche man in Serie schaltet. Ist einer defekt, schaltet immer noch der andere.
Dann wird alles erst unter Spannung gesetzt, wenn beide Kontakte geschlossen sind. Damit ist auch sichergestellt, dass bei einem Drahtbruch, keine Spannung anliegen kann.

Dein Hauptschütz legt auch nur Spannung an, wenn er angesteuert wird. Damit ist auch bei einem Stromunterbruch alles getrennt!

Wichtig ist noch das Wiedereinschalten! Bei einem Spannungsausfall oder einem sonstigen Ansprechen der Schutzeinrichtung, darf, nach Beseitigung der Störung, die Kiste nicht automatisch wieder starten! Das darf erst nach einer Quittierung geschehen. Besonders aufpassen muss man da bei einem Stromausfall. Eine probate Methode sind da selbsthaltende Schütze. Bei einem Spannungsausfall fällt der ab und muss, wenn die Spannung wieder anliegt, erst wieder neu betätigt werden.

Für mich ist eine PNOZ, auch wenn ausdrücklich erlaubt, schon eine Krücke. Ich würde also eine Lösung, welche im Kern die Aufgabe mit Schaltern und Schützen erfüllt, bevorzugen.



-Das System wird nicht verkauft, sondern in unserer Fertigung eingesetzt. Was für Richtlinien oder Normen muss ich dabei beachten?
Das sind die normalen Vorschriften nach DIN/EN für den Arbeitsschutz und sicherheitsrelevante Systeme. Je nach Branche gibt es noch zusätzliche Vorschriften von der Innung.


-Darf die Turmseite mit Steckern ausgeführt sein, wenn ich wie oben genannt sicherstelle, dass keine Spannungen anliegen? (1. Grund ist, dass die Wagen durch die Gegen gefahren werden und die Pins immer abbrechen würden, wenn man irgendwo anstößt, was umfangreichere Reparaturmaßnahmen mit sich führt)
Es muss lediglich sichergestellt werden, dass keine unter Spannung stehenden Teile berührt werden können. Das einfachste ist natürlich, wenn die Spannung an der Buchse anliegt. Wenn man aber garantieren kann, dass ein Stecker stromlos ist, wenn er berührbar ist, dann ist dies auch erlaubt.

Es gibt aber auch Stecksysteme, bei welchen die Pins geschützt sind. Zudem kann man da auch konstruktiv vorsorgen. z.B. eine verschiebbare Platte vor den Steckern, welche beim zusammenführen von der Gegenseite nach oben geschoben wird. An dieser Platte kann man dann auch gleich einen Kontakt anbringen, welcher das Einschalten nur erlaubt, wenn die Platte oben, also alles zusammengesteckt, ist.


-Müssen die Schütze spezielle Anforderungen erfüllen, wenn ich sie für diese Zwecke verwenden möchte (1000V AC/DC, 3A)?
JAIN ;-)

Grundsätzlich ist ein Schütz ein Relais, welches aber besondere sicherheitsrelevante Eigenschaften haben muss, andernfalls ist es kein Schütz!
Ein Schütz muss in JEDEM Fall, auch bei gebrochener Feder, verschweissten Kontakten usw., den Stromkreis sicher unterbrechen!

Bei einem einfachen Relais darf z.B. eine gebrochene Feder zwischen die Kontakte fallen und diese überbrücken.
Ähnliches gilt auch für die Schalter, welche du z.B. an der Schublade anbringen musst. Bei den einfachen ist nicht sichergestellt, dass sie bei einem mechanischen Defekt einen garantierten Zustand annehmen.



-So wie oben beschrieben, hätte ein Öffnen der Schublade oder des Deckels immer zu Folge, dass das Schütz abfällt. Spricht etwas dagegen oder kann es in diesem Fall nur so sein?

Das geht nur so!

Auch das Magnetventil für die Druckluft muss stromlos geschlossen sein.

MfG Peter(TOO)

[Tomy83]

wäre nicht ein Sicherheitsschaltgerät das richtige für dich. Es gibt welche die 3 Phasig abschalten können, und mehrer Überwachungskreise haben. So kannst du in einen Kreis deine Schublade und andere Sicherheitsschalter ( z.B. Schmersal) überwachen, und im anderen Kreis den Pnotz. Die Geräte überwachen selbsständig auf Drahtbruch, Überbrückung (muss geschalten werden) usw. Die Gibts von Pilz oder Siemens...
https://www.pilz.com/de-DE/eshop/A0011B0018/Sicherheitsrelais-Sicherheitsschaltgeraete

[i_make_it]

PNOZmulti ist von Pilz und ist ein Sicherheitsschaltgerät.
Da die Module bewegt werden, wäre eine mechanische Verriegelung der beweglichen Komponenten in Grundstellung zu überdenken. Einfach spannungsfrei schalten, heist auch das die Motoren kein Haltemoment mehr haben und den Gesetzten von Schwerkraft und Massenträgheit folgen.

Bei elektrischen Steckverbindern such Systeme mit voreilenden Kontakten (Längere Pins) für den Potentialausgleich und Notausschleife. Die werden dann als erstes verbunden und als letztes getrennt.

Plan in jedem Stecker 2 bis 4 Kontakte für eine Meldeschleife ein. Somit gibt es bei Steckertrennung sofort eine Unterbrechung und somit einen auswertbaren Alarm. Bei langen (breiten) Steckern an jedem Ende eine Meldeschleife dann wird sogar verkantetes/ nur einseitiges Aufstecken erkannt.
Beispiel: ein 3 Reihiger 96 Pol Sub-D Stecker kann durch seine Länge am einen Ende voll eingesteckt sein und gleichzeitig am anderen Ende keinen Kontakt haben.

Man kann den Prüfling auch auf eine ausziehbare Schublade positionieren, dann muß der Bediener nie in die Messeinheit fassen. Sondern der Prüfling wird zum Be- und Entladen aus dem System mit einer "Wechselpalette" bewegt. mit einem System das durch die Meßeinheit geht, kann man sogar noch die Nebenzeiten (Be- und Entladen) verkürzen. Platz 1 in Messposition Platz 2 rechts aus dem System draußen in Beladeposition. Wird Platz 2 in Messposition gebracht, wird zwangsweise Platz 1 links aus der Meßeinheit geschoben. Das entnehmen und einsetzen des Prüflings in eine Aufnahme kann so parallel zu Messung erfolgen und verkürzt so die Stückzeit erheblich.

[Ben Reiley]

Erstmal vielen Dank für die vielen Antworten ::Strahl


Also an deine Schublade montiert man zwei Schliesskontakte, welche man in Serie schaltet.
An die Schublade und die Türen sind bereits Sicherheitsschalter von Pilz montiert. Was noch geändert werden muss, ist die Abfrage eines geschlossenen Deckel bei den Klappadaptern. Das geschieht momentan über einen normalen Induktiven Näherungsschalter. Gibt es solche auch als "sichere" Ausführung?

Wichtig ist noch das Wiedereinschalten! Bei einem Spannungsausfall

Für mich ist eine PNOZ, auch wenn ausdrücklich erlaubt, schon eine Krücke.
Da ich die Quittierung einmal durch den Bediener über einen Taster und zum anderern über eine Freigabe vom PC machen will/muss und weil ich die Information der Zustände (an den Sicherheitsschaltern)
auch am PC auswerten möchte, wollte ich die PNOZmulti nehmen, weil ich mit ihr Kommunizieren kann.

Auch das Magnetventil für die Druckluft muss stromlos geschlossen sein.
Was meinst du damit? Ich hätte ein Monostabiles Ventil genommen, welches im Not-Halt- oder Tür-, Deckel-, Schublade-Auf- Fall abfällt und das System entlüftet, so das alle Pneumatischen Zylinder "frei" wären?! Müssen das besondere Ventile sein?


wäre nicht ein Sicherheitsschaltgerät das richtige für dich
das Problem hierbei ist, dass die Verbauten Spannungsquellen (3 Phasen+N AC und L(+) + N(-) AC/DC) ca. 1000V und 3A Liefern können, bzw ca. 1000W \ 800VA.


Plan in jedem Stecker 2 bis 4 Kontakte für eine Meldeschleife ein.
Die Idee Hatte ich auch schon aber da stellt sich mir die Frage ob es reicht einfach einen Kontakt (Brücke im Stecker) zu öffnen oder ob dort auch ein Sicherheitsschalter angebracht werden muss um festzustellen, dass der Wagen angedockt ist?! Wenn nicht, dann hatte ich diese Funktionalität bereits über die anderen Sicherheitsschaltern am Wagen. Denn wenn man den Wagen abdockt, trenne ich ja auch die Verbindungen zum Turm und zu der darin verbauten Auswerteeinheit (evtl. PMOZmulti), oder?


Man kann den Prüfling auch auf eine ausziehbare Schublade positionieren, dann muß der Bediener nie in die Messeinheit fassen. Sondern der Prüfling wird zum Be- und Entladen aus dem System mit einer "Wechselpalette" bewegt.
Wir haben bereits einen Solchen Adapter für das System gebaut. Der Prüfling wird auf einen Schublade gesteckt und den erst reingefahren. Dort wird er dann von unten ausgehoben und in die Kontaktiereinheit gefahren. Die Konstruktion ist leider so, dass ich bei offener Schublade in den Adapter greifen kann. Ein Klappe oder einen Tunell kann man da leider nicht ohne weiteres integrieren.

Ich hoffe auf weitere Informationen und Anregungen von euch ;)

[Peter(TOO)]

Hallo,

Die Idee Hatte ich auch schon aber da stellt sich mir die Frage ob es reicht einfach einen Kontakt (Brücke im Stecker) zu öffnen oder ob dort auch ein Sicherheitsschalter angebracht werden muss um festzustellen, dass der Wagen angedockt ist?! Wenn nicht, dann hatte ich diese Funktionalität bereits über die anderen Sicherheitsschaltern am Wagen. Denn wenn man den Wagen abdockt, trenne ich ja auch die Verbindungen zum Turm und zu der darin verbauten Auswerteeinheit (evtl. PMOZmulti), oder?

Je einfacher die Konstruktion umso weniger Möglichkeiten für ein Versagen gibt es!

Das Problem bei einem Sicherheitsschalter ist eben, dass man konstruktiv gewährleisten muss, dass auch bei einem Defekt des Bauteils, man auf die Sichere Seite fällt.

Wenn dein Stecker korrodiert oder verbogen ist, bekommst du keinen Kontakt und das System ist blockiert, also sicher.

Ein Schütz darf auch bei einem Defekt alles, aber er muss in jedem Fall den Hauptstromkreis sicher unterbrechen!

MfG Peter(TOO)

[i_make_it]

Abfrage eines geschlossenen Deckel bei den Klappadaptern. Das geschieht momentan über einen normalen Induktiven Näherungsschalter. Gibt es solche auch als "sichere" Ausführung?

Ein rein induktiver Näherungsschalter gibt das nicht her, es gibt aber Schalter die mit RFID arbeiten, Da ist ein Plättchen, das man an eine Fläche klebt oder nietet und nur wenn das deckungsgleich auf dem Sensor liegt schaltet der. Alles andere ignoriert der Sensor.



da stellt sich mir die Frage ob es reicht einfach einen Kontakt (Brücke im Stecker) zu öffnen

Brücke reicht, da die einzige Aufgabe ist, zu überwachen ob der Stecker richtig sitzt. Dann erst schaltet die Steuerung Signale und Spannungen durch.



Die Konstruktion ist leider so, dass ich bei offener Schublade in den Adapter greifen kann. Ein Klappe oder einen Tunell kann man da leider nicht ohne weiteres integrieren.


Eventuell ist noch Platz für einen mini Lichtvorhang.
Z.B.:
http://img.directindustry.de/images_di/photo-g/sicherheits-lichtvorhang-typ-4-7106-5604319.jpg

[Ben Reiley]

Eventuell ist noch Platz für einen mini Lichtvorhang.
Daran habe ich auch schon gedacht, allerdings ist die Öffnung, welche bei offener Schublade freigegeben wird so groß wie der Prüfling selbst (ca. 100x200mm)
Somit würde ich den Lichtvorhang beim Heraus- und Hereinfahren immer zwei mal mit dem Prüfling unterbrechen. Hätte also nichts gewonnen (bezogen auf das Schalten des Schützes)

[i_make_it]

Mach eine Schublade die aus Boden, Front und Rücken besteht. Der Lichtvorhang läuft zwichen Front und Rücken, an den beiden Seiten und oben quasi als Deckel. Ein Kontakt in der inneren Endlage der Schublade und einer in der äußeren schalten jeweils den Vorhang ab. Dazwichen ist er aktiv.