Absolutdrehgeber Auf Nummer sicher auch ohne SIL-Zertifizierung

Autor / Redakteur: Klaus Matzker* / Jan Vollmuth

Mit divers-redundant ausgelegten Drehgebern lässt sich im Rahmen der Normen ein sehr hohes Sicherheitsniveau erreichen – mit mehr Flexibilität und zu geringeren Kosten.

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(Bild: Posital)

Sicherheit geht vor: Zum Schutz von Mensch und Maschine werden in vielen Anwendungen redundante – doppelt abgesicherte – Safety-Systeme gefordert. Bei der Wahl der passenden Drehgeber für sicherheitskritische Einsätze lässt das Normensystem dem Anlagenbauer Spielraum.

SIL-zertifizierte Encoder sind rar

Als „Gold Standard“ gelten SIL-zertifizierte Encoder. Mit den ab Werk aufwändig zertifizierten Drehgebern bekommt der Anlagenbauer die Gewähr, dass auch das Gesamtsystem die Zertifizierung erfüllt. Ein Manko ist jedoch ihre sehr begrenzte Verfügbarkeit im Markt. Darüber hinaus sind 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 mit großem Aufwand und oft einer Neuzertifizierung verbunden.

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Hier setzt Posital mit neuen divers-redundanten Absolutgebern an, die das Safety-Portfolio des Sensorherstellers abrunden und den klassischen SIL-zertifizierten Encodern als preiswerte und flexible Alternative zur Seite gestellt wurden. Die neuen Encoder basieren auf Standardkomponenten und sind bestens für eine Vielzahl von Anwendungen geeignet, bei denen funktionale Sicherheit gefordert ist. Sie können im Safety System PL d Cat. 3 nach ISO 13849 erreichen.

Zwei unterschiedliche Messprinzipien

Redundanz heißt, dass zwei unabhängige Sensorsysteme installiert sind, deren individuell ermittelten Messwerte in der übergeordneten Sicherheits-SPS verarbeitet werden. Sind beide Werte (innerhalb festgelegter Toleranzen) gleich, wird von fehlerfreiem Betrieb ausgegangen. Bei Abweichungen löst die Steuerung Alarm aus – mit der Option, das komplette System kontrolliert herunterzufahren.

Buchtipp

Das Buch Industriesensorik beschreibt die Entwicklung und die praktische Anwendung der wichtigsten Sensoren. Durch anwendungsbezogene Fehleranalysen von Messsystemen, Sensoren und Sensorsystemen, jeweils ergänzt durch viele detaillierte, vollständig durchgerechnete Anwendungsbeispiele, eignet sich das Buch nicht nur für Studenten, sondern auch für Ingenieure und Techniker verschiedener Fachrichtungen.

Um auf Nummer sicher zu gehen, setzt Posital 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 den ersten Planungen legte man größten Wert auf diese konzeptionelle Auslegung. Mit der divers-redundanten Kombination von Optik und Magnetik können Fehler signifikant einfacher und umfassender aufgedeckt werden als in einem Aufbau mit zwei gleichartigen Messkanälen. Außerdem vereinfachen die komplett unterschiedlichen Messtechniken die kundenseitige Zertifizierung einer Anlage.

Platz- und kostensparender Tandem-Encoder

Statt die Redundanzsysteme in separaten Gehäusen zu verbauen, hat Posital eine All-in-One-Lösung gewählt. Die neuen Geräte gibt es als sogenannte Tandem-Encoder – platz- und kostensparend. Magnetische und optische Messtechnik sind in einem kompakten Gehäuse (58 mm Durchmesser) untergebracht, das sich leicht installieren lässt. So reduziert sich der Aufwand für Montage, Verkabelung und Lagerhaltung. Die Auflösung liegt bei 16 Bit pro Umdrehung.

Die Encoder sind mit einer Vielzahl mechanischer Optionen verfügbar. Das Spektrum reicht von robusten Gehäusen aus verzinktem Stahl oder Aluminium, die bis Schutzart IP66/IP67 ausgelegt sind, über verschiedenste Stecker bis zu einer Vielzahl von Flansch- und Wellenvarianten (Hohl- oder Vollwelle). Als Schnittstelle dient das etablierte CANopen-Interface.

Breites Einsatzfeld

Die Tandem-Encoder eignen sich 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 Absolutgeber, die den Positionswert im Single- wie im Multiturn-Modus erfassen – ganz ohne störanfällige Batterien. Das Einsatzfeld der divers-redundanten Safety-Encoder reicht von mobilen Maschinen über Krananlagen und schweres Baugerät bis zur Aufzugstechnik.

Im Vergleich zu teureren Drehgebern mit SIL-zertifizierten Sicherheitsfunktionen bieten die Tandem-Encoder deutlich mehr Flexibilität bei Nutzung und Verfügbarkeit der Anlage. 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 einer fehlerhaften Sicherheitsabschaltung und so zu einer unnötigen und teuren Einschränkung der Anlagenverfügbarkeit führen.

Auch SIL-zertifizierte Safety-Encoder werden weiterhin eine feste Größe im Posital-Portfolio bleiben. Ihr Metier 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.

* Klaus Matzker ist Product Officer bei Posital-Fraba GmbH in Köln

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