Sicherheit für mobile Maschinen

Heutige Anforderungen des Marktes für mobile Maschinen lassen sich mit mechanischen Lösungen nicht mehr umsetzen. Automatisierungstechnik kommt in den Arbeitsmaschinen für die Agrar-, Bau- und Kommunalbranche immer mehr zum Einsatz. Dazu müssen nicht zuletzt Themen wie sicheres Fahren und Lenken und (teil-)autonome Prozesse umgesetzt werden. Stefan Taxer, Produktmanager Mobile Automation bei B&R, unterstreicht: „Der Automatisierungsgrad mobiler Arbeitsmaschinen ist in den vergangenen Jahren sprunghaft angestiegen.“

Eines von vielen Beispielen für automatisierte Prozesse sind Drive-by-Wire-Antriebssysteme. Bei diesen werden zum Beispiel Informationen des Gaspedals nicht mechanisch, sondern elektrisch übertragen. Solche Systeme bieten viele Vorteile, bergen aber auch Risiken: „Hat die Antriebsregelung während der Fahrt eine Fehlfunktion, kann das zu schwerwiegenden Unfällen führen“, sagt Taxer. Daher muss die Antriebsregelung sicher ausgeführt sein.

Doch woher weiß der Hersteller einer mobilen Arbeitsmaschine, welche Anforderungen eine Sicherheitslösung erfüllen muss? Zuerst muss er prüfen, ob seine Anwendung unter die Bestimmungen der europäischen Maschinenrichtlinie fällt – die mittlerweile für nahezu jede mobile Arbeitsmaschine gilt. „Die Maschinenrichtlinie verpflichtet den Hersteller, anhand eines Risikographen eine Gefahrenanalyse und Risikobewertung durchzuführen, um das notwendige Level für die Sicherheitsfunktion zu bestimmen“, erklärt Taxer. Nach Taxers Erfahrung muss bei mobilen Arbeitsmaschinen in den meisten Fällen der Safety Integrity Level SIL2 beziehungsweise der Performance Level PLc erreicht werden.

Diese Sicherheitsniveaus lassen sich dem Experten für mobile Automatisierung nach mit programmierbarer Sicherheitstechnik einfach erreichen. „Dennoch schrecken viele Hersteller vor programmierbarer Sicherheitstechnik zurück, weil sie sie für zu komplex halten“, sagt Taxer. Das dies nicht der Fall sein muss, erläutert er am Beispiel des Produkt-Portfolios von B&R: „Es stehen für unterschiedlichste Safety-Funktionen vom TÜV vorzertifiziere Softwareblöcke zur Verfügung. Die eigentliche Safety-Programmierung reduziert sich so auf das einfache Konfigurieren und Verknüpfen der sicheren Softwareblöcke mittels Kontaktplan. Der Maschinenbauer muss dem TÜV gegenüber dann nur noch nachweisen, dass diese Arbeiten nach den Vorgaben für die sichere Entwicklung durchgeführt wurden.“ Das reduziert die Komplexität, den Arbeitsaufwand und die Zertifizierungszeit drastisch.

Als Technologie-Partner legt B&R großen Wert auf die Zukunftssicherheit seiner Plattformen. Sollten etwa in Zukunft für Funktionalitäten höhere Sicherheitsvorschriften gelten – SIL3 oder PLe – muss kein Redesign der Hardware für mobile Maschinen gemacht werden. Die Steuerung ist bereits für PLe vorbereitet. „Wir entwickeln in diesem Fall eine neue Optionsplatine mit den entsprechenden PLe-I/Os“, sagt Taxer. Diese Platine wird dann einfach in die X90-Steuerung integriert.

Zukunftssicher ist bei B&R auch das Zusammenspiel des nichtsicheren und sicheren Bereichs einer Maschinenapplikation. Die Safety-Lösung kann sich der Anwender wie eine sichere gelbe Hülle um die bestehende, nicht sichere Maschinenapplikation vorstellen. „Solange sich alle Parameter innerhalb ihrer Grenzen bewegen, ist alles gut. Kommt einer aber darüber hinaus, übernimmt die Sicherheitssteuerung das Ruder und führt die Maschine in den definierten sicheren Zustand“, erläutert Taxer das Prinzip. Der große Vorteil daran: Wird an der Maschinenapplikation etwas geändert oder ergänzt, muss die Sicherheitshülle nicht verändert werden. Taxer: „Es sind keine erneuten Validierungen oder Zertifizierungen notwendig.“

Autor: Carmen Klingler-Deiseroth, freie Fachjournalistin