Divers-redundante Absolutgeber als Alternative zu SIL-zertifizierten Encodern
Safety First
In sicherheitskritischen Motion-Control-Einsätzen sind aufwendig und teuer zertifizierte SIL Safety Encoder schon länger eine feste Größe. Eine Alternative sind divers-redundant ausgelegte Drehgeber aus Standard-Komponenten. Auch sie ermöglichen im Rahmen der vorgegebenen Normen ein hohes Sicherheitsniveau - und sollen gleichzeitig flexibel und preisgünstiger sein.
Safety Ready – Divers-redundanter TCR Encoder/ Composing mit Anwendung
Safety Ready – Divers-redundanter TCR Encoder/ Composing mit AnwendungBild: Posital-Fraba GmbH

Zum Schutz von Mensch und Maschine sind in vielen Anwendungen redundante – doppelt abgesicherte – Safety-Systeme gefordert. Bei der Wahl der passenden Drehgeber für sicherheitskritische Einsätze lässt das Normensystem dem Anlagenbauer Spielräume. Als Gold-Standard gelten SIL-zertifizierte Encoder. Mit den aufwendig zertifizierten Drehgebern bekommt der Anlagenbauer die Gewähr, dass auch das Gesamtsystem die Zertifizierung erfüllt. Ein Manko ist allerdings ihre limitierte Verfügbarkeit im Markt. Darüber hinaus sind die SIL-approbierten Sensoren vergleichsweise teuer und setzen enge Grenzen bei der Auslegung spezifischer Anlagen-Parameter. Bei SIL-zertifizierten Komponenten ist eine Anpassung an die Anforderungen der Applikation in der Regel mit viel Aufwand und oft sogar einer Neuzertifizierung verbunden.

Exakt hier setzt Posital mit divers-redundanten Absolutgebern an. Seit kurzem runden sie das vorhandene Safety-Portfolio ab und wurden den klassisch SIL-zertifizierten Encodern als preiswerte Alternative zur Seite gestellt. Die Encoder basieren auf Standardkomponenten und sind für eine Vielzahl von Anwendungen geeignet, bei denen funktionale Sicherheit gefordert ist. Sie können im Safety System PLd Cat.3 nach ISO13849 erreichen. Redundanz bedeutet, dass zwei unabhängige Sensorsysteme installiert sind, deren individuell akquirierten Messwerte in der übergeordneten Sicherheits-SPS verarbeitet werden. Sind beide Werte (innerhalb festgelegter Toleranzen) gleich, wird fehlerfreier Betrieb gemeldet. Bei Abweichungen schlägt die Steuerung Alarm – mit der Option, das komplette System kontrolliert herunterzufahren.

Innenleben der divers-redundanten Safety Geber
Innenleben der divers-redundanten Safety Geber Bild: Posital-Fraba GmbH

Optik und Magnetik im Doppelpack

Um auf Nummer sicher zu gehen, setzt der Hersteller bei der Redundanz seiner neuen Geber gezielt auf unterschiedliche Messprinzipien. Diversitär lautet der Schlüsselbegriff. Er steht für das Zusammenspiel von magnetischer und optischer Abtasttechnik. „Bereits bei unseren ersten Planungen legten wir größten Wert auf diese konzeptionelle Auslegung“, so Jörg Paulus, Geschäftsführer Europa bei Posital. „Mit der divers-redundanten Kombination von Optik und Magnetik lassen sich Fehler signifikant einfacher und umfassender aufdecken als in einem Aufbau mit zwei gleichartigen Messkanälen. Außerdem vereinfachen die komplett unterschiedlichen Messtechniken die kundenseitige Zertifizierung einer Anlage.“

Statt die Redundanzsysteme in separaten Gehäusen zu verbauen, wurde eine All-in-One-Lösung gewählt. Die Geräte gibt es – platz- und kostensparend – als sogenannte Tandem-Encoder. Dabei sind magnetische und optische Messtechnik in einem kompakten Gehäuse (d = 58mm) verbaut, das sich leicht installieren lässt. Wirksam reduziert dies den Aufwand für Montage, Verkabelung und Lagerhaltung.

Die Encoder, deren Auflösung bei 16Bit pro Umdrehung liegt, gibt es mit einer Vielzahl mechanischer Optionen. Das Spektrum reicht von robusten Gehäusen aus verzinktem Stahl oder Aluminium, die bis Schutzart IP66/IP67 ausgelegt sind, über diverse Stecker bis zu einer Vielzahl von Flansch- und Wellenvarianten (Hohl- oder Vollwelle). Als Schnittstelle dient das CANopen-Interface. Ebenfalls geeignet sind die Tandem-Encoder für raue Umgebungen und einen breiten Temperaturbereich. Während magnetische Messtechnik von Haus aus robust ausfällt, wurde die Optik durch eine zusätzliche Membran gezielt vor Betauung geschützt. Beide Systeme, optisch und magnetisch, sind Absolutdrehgeber, die den Positionswert im Single- wie im Multiturn-Modus erfassen – und das ohne störanfällige Batterien. Das Einsatzspektrum der divers-redundanten Safety-Encoder reicht von mobilen Maschinen über Krananlagen und schweres Baugerät bis zur Aufzugstechnik.

Flexibilität als großes Plus

Im Vergleich zu teureren Drehgebern mit SIL-zertifizierten Sicherheitsfunktionen sollen die Tandem-Encoder so deutlich mehr Flexibilität bei Nutzung und Verfügbarkeit der Anlage bieten. Einzelne Parameter – etwa die genauen Vorgaben für die Aktivierung der Safe-State-Funktion – sind vom Anlagenbauer in der SPS festlegbar. Zu enge Toleranzen können etwa zu fehlerhaften Sicherheitsabschaltungen und so zu unnötigen Einschränkungen bei der Anlagenverfügbarkeit und teuren Stillständen führen.

„Klar ist, dass auch SIL-zertifizierte Safety Encoder, die nach dem Inkrafttreten der europäischen Maschinenrichtlinie 2006 auf den Plan traten, weiterhin eine feste Größe in unserem Portfolio bleiben“, so Paulus. „Ihr Terrain 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.“

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