Sicherheitstechnik im Wandel der Norm Verdrahten versus Programmieren

Ab dem 1. Dezember 2009 muss die Sicherheitstechnik von Maschinen den Anforderungen der ISO 13849-1 bzw. IEC 62061 gerecht werden. Erstmals sind nun auch konkrete Bestimmungen für die Konfiguration bzw. Programmierung der elektrischen und elektronischen Systeme in einer für den Maschinenbau relevanten Norm festgelegt. Grund genug, sich mit ihren Inhalten und Auswirkungen auseinander zu setzen.

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Elektrische und elektronische Sicherheitsprodukte sind die wesentlichen Komponenten in der Sicherheitskette einer Maschine. Mit steigender Komplexität der Maschinenautomatisierung und den erhöhten Anforderungen an die Sicherheitstechnik in Bezug auf Manipulationssicherheit, Prozessbeobachtung und Konfigurationssicherheit finden zunehmend programmierbare und konfigurierbare elektronische Systeme ihren Einsatz. Ihre Vorteile in der Flexibilität ihrer Reaktionen auf unterschiedliche Anforderungen und die einfache Anwendung überzeugen die Entscheidungsträger in den Entwicklungs- und Konstruktionsabteilungen. So wundert es nicht, dass schon heute eine Vielzahl solcher Systeme am Markt angeboten werden und beinahe monatlich neue Produkte für diesen Anwendungsbereich hinzukommen. Wodurch unterscheiden sich diese Produkte? Worin sind die essentiellen Vor- bzw. Nachteile begründet?

Im Sinne einer besseren Lesbarkeit beschränkt sich dieser Artikel auf die ISO 13849-1, da zu den hier gemachten Aussagen die Anforderungen der IEC 62061 meist identisch oder zumindest vergleichbar sind

Wartung versus Sicherheit

Die ISO 13849-1 fordert bei der Identifikation und Spezifikation der Sicherheitsfunktionen unter anderem die Berücksichtigung der Wechselwirkung verschiedener Arbeitsprozesse und manueller Aktionen wie Reparatur, Einrichten, Reinigung, Fehlersuche usw. auf die Sicherheit. Das heißt, vorhersehbare Fehlanwendungen bei der Reparatur und Wartung der Maschinen müssen im Sicherheitskonzept berücksichtigt und entsprechende Gegenmaßnahmen festgelegt werden.

Besonders Störfälle und die daraus resultierenden Wartungseinsätze zu jeder Tages- und Nachtzeit bergen eine Vielzahl von Gefahren, die in der Folge die Sicherheit der Maschine negativ beeinflussen können. Der Wartungstechniker muss Teile austauschen. Er alleine trägt damit die Verantwortung, dass das Ersatzteil wieder korrekt im Sinne der Sicherheitsfunktion verschaltet wird. Vertauschungen in der Verdrahtung werden in der Regel erkannt, aber kann man sich wirklich in jeder Situation darauf verlassen? Angenommen die Signale zweier ähnlich agierender Lichtgitter werden vertauscht? Wird der vorgeschriebene Verdrahtungstest wirklich mit der notwendigen Sorgfalt ausgeführt, um diesen Fehler aufzudecken? Oder welche Konsequenzen hat es, wenn am Mäuseklavier des sicheren Drehzahlwächters ein einzelner DIP-Schalter die falsche Stellung aufweist. Als Folge wirkt womöglich ein anderer Grenzwert für die sicherere niedere Geschwindigkeit, dessen Wert um ein Vielfaches den korrekten Wert übersteigt. Eventuell hat sich dieser Fehler schon beim letzten Tausch eingeschlichen und der Wartungstechniker macht wirklich die „gleichen Einstellungen“ wie am getauschten Modul — nur eben die falschen. Und was kann passieren, wenn ein Sicherheitsschaltgerät für 6 A durch ein 4 A Gerät getauscht wird, weil im Lager aktuell kein 6 A Gerät vorhanden ist. Auch dieser Fehler bleibt sicher unerkannt, aber die sicherheitstechnische Funktion im Sinne eines Performance-Levels und der damit verbundenen sehr geringen Wahrscheinlichkeit eines gefahrbringenden Ausfalls ist aber gewiss nicht mehr gegeben.

Der Wartungstechniker als Sicherheitsexperte

Kurzum, die gängige Praxis, aufgrund des Produktionsdrucks mit Wartungsszenarien in dieser Form umzugehen, führt dazu, dass der Wartungstechniker zum Ausführenden für das Konfigurieren der Sicherheitsapplikation wird und er somit die volle Verantwortung für die ordnungsgemäße Funktion der Sicherheitstechnik trägt. Und das bei jedem Wartungsfall unabhängig von der Tageszeit. Bei sehr einfachen Sicherheitsanwendungen lassen sich diese Fehlerszenarien unter Umständen noch bewältigen, in anderen Situationen jedoch ist der Einsatz von Systemen mit integriertem Konfigurationsmanagement das Gebot der Stunde. Dabei überwacht ein zentrales Sicherheitsgerät – in der Regel eine Sicherheitssteuerung mit austauschbarem Konfigurationsspeicher — die gesamte, sicherheitstechnische Konfiguration. Inkompatible Gerätetypen oder falsche Einstellungen werden damit vom System aufgedeckt und der Wiederanlauf sicherheitstechnisch verriegelt. Zudem bieten manche Systeme abnehmbare Klemmen, wodurch der Gerätetausch ohne Öffnen der Verkabelung ermöglicht wird. Erst mit diesen Technologien wird der Wartungstechniker in seiner Verantwortung wirklich spürbar entlastet.

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