Funktionale Sicherheit und deren Umsetzung für automatisierte Industrie-Cobots

Beispiel eines SRP/CS für einen Sicherheitsstopp mit Beispielkomponenten
Wie in Abbildung 1 dargestellt, umfasst ein Sicherheitssteuerungssystem drei Hauptstufen: Eingabe, Logik und Ausgabe.
Für die Steuerungssysteme kann ein breites Spektrum an Eingabegeräten verwendet werden, einschließlich optoelektronischer Sensoren wie Lichtvorhängen oder Scannern (Abbildung 2). Diese können den physischen Abstand zwischen einem menschlichen Bediener und dem Betriebsbereich des Roboters erkennen und geben ein Ausgangssignal aus, wenn Sicherheitsbedingungen verletzt werden. Drehmoment- oder Kraftsensoren an den Robotergelenken oder -antriebselementen können ebenfalls verwendet werden, um zu erkennen, wenn der Widerstand bei einer Roboterbewegung eine bestimmte Kraft überschreitet (z. B. durch Kontakt mit einem Bediener).

Abbildung 2: Beispiel für Sicherheitssteuerkreis mit Lichtvorhängen
(Quelle: http://www.isac.com.tr/panasonic/urundetay.php?id=325)

Die Logikfunktion des Steuerungssystems reagiert auf die vom Eingabegerät angezeigten Bedingungen und erzeugt auf der Grundlage der programmierten Logik eine Ausgabe. Für diese Funktion können eine Reihe von Geräten eingesetzt werden, von Relais bis hin zu speicherprogrammierbaren Steuerungen (SPS), wie z. B. den modularen und konfigurierbaren Steuerungen der Reihe PNOZmulti von PILZ (Abbildung 3). Diese Geräte sind softwareprogrammierbar und haben die PL-Einstufung e (SIL 3), womit sie für die Integration in Sicherheitssteuerungssysteme für Roboter geeignet sind.

Abbildung 3: Sicherheitssteuerung PNOZ von PILZ
(Quelle: https://www.distrelec.de/Web/Downloads/_t/ds/773400_eng_tds.pdf)

Zu den Ausgabegeräten eines Sicherheitssteuerungssystems gehören Schütze, Motorstarter, Ventile und andere Geräte, die Motoren und andere Komponenten steuern, welche in irgendeiner Form Bewegungen im System auslösen. Die Sicherheitsrelais der Serie G9SA von Omron (Abbildung 4) wurden speziell für Sicherheitsanwendungen entwickelt und eignen sich mit der PL-Einstufung e (SIL 3) für den Einsatz in Sicherheitsstopp-Anwendungen.