Sicherheitslichtvorhang Typ 4: Leitfaden zur Auswahl und Standards

Leitfaden für Sicherheitslichtvorhänge vom Typ 4: Standards, Auswahl und Installation

Ein Bediener greift an einer Presse in einen Betriebspunkt Die Stoppzeit beträgt 200 ms. Wenn die Sicherheitsvorrichtung seine Hand nicht sieht und die Maschine in nur einem Scanzyklus zum Anhalten auslöst, wird die Maschine nicht rechtzeitig anhalten Genau das ist ein Szenario vom Typ 4 Sicherheitslichtvorhang Wurde gebaut, um – zu verhindern, weshalb der Unterschied zwischen Typ 2 und Typ 4 größer ist, als die meisten Spezifikationsblätter zeigen.

In diesem Artikel werden die technischen Grundsätze erläutert, die eine Typ-4-Klassifizierung unterstützen, die Kriterien für die Auswahl der Auflösung, die zum Auftrag passt, und die Umsetzungsfaktoren, die einem konformen System entsprechen, das tatsächlich sicher ist. Jede Tatsache wird entweder aus IEC/ISO-Standards oder veröffentlichten Lieferantendaten referenziert – keine Marketingsprache.

Was ist ein Sicherheitslichtvorhang vom Typ 4?

Eine optoelektronische Schutzvorrichtung (OEPD), auch Sicherheitslichtvorhang genannt, ist ein aktiver optischer Schnittpunkt, sie definiert mit Sätzen photoelektrischer Infrarotstrahlen ein unsichtbares Erfassungsfeld zwischen einem Sender und einem Empfänger, bricht die Lichtstrahlen, und der Sensor überträgt innerhalb von 20 ms oder weniger einen Stoppbefehl an die Sicherheitssteuerung der Maschine.

Was einen Sicherheitslichtvorhang “Typ 4” ausmacht, schreibt IEC 61496-1 vor, die internationale Primärnorm für elektrosensitive Schutzausrüstung (ESPE) Das bestimmende Merkmal von Typ 4: bei jedem einzelnen internen Fehler darf das Gerät nicht dazu führen, dass die Maschine weniger sicher wird Diese Anforderung führt zu einer redundanten internen Überwachung, einer Dual-Channel-Architektur und einer Selbstdiagnose, die über 99% bekannter interner Fehler überwacht.

Dank dieser internen Fehlertoleranz verdienen Typ-4-Geräte Kategorie 4 (oder PLe) unter ISO 13849-1, und SIL3 unter IEC 62061. Diese Gruppen schließen sich gegenseitig aus, basierend auf unterschiedlichen Standards Sie kommen jedoch alle durchweg zu diesem Schluss: Typ 4 ist die höchste optoelektronische Sicherheitskategorie.

Typ 2 vs. Typ 4: Wann benötigen Sie Typ 4 tatsächlich?

Beim Vergleich von Typ 2 und Typ 4 geht es nicht um “gut versus besser” Beide Typen sind sicher, wenn sie durch eine ordnungsgemäße Risikobewertung per ISO 12100. Der Unterschied besteht darin, wie jeder Typ interne Fehler behandelt. Dieser Unterschied bestimmt, vor welchen Gefahrenstufen jeder schützen kann.

Sicherheitslichtvorhänge vom Typ 2 beproben alle 500 m ihre internen Schaltkreise (wie z. B. den Sicherheitslichtvorhang Schneider XUSL2 E. Bis zu einem zweiten Selbsttest (zwischen den Zyklen – der Innenschaltkreis kann funktionsunfähig sein Sicherheitslichtvorhänge vom Typ 4 lösen dieses Problem, indem sie ein kaskadiertes automatisches Gegenprüfsystem präsentieren, das jedes Element der Schaltung bei jedem Scanzyklus überprüft Wenn ein interner Fehler auftritt, schaltet der Sicherheitsausgang innerhalb des Skips des nächsten verfügbaren Maschinenzyklus auf Safe um.

Einfache Entscheidung: Führen Sie zuerst die Risikobewertung durch, wenn sich erwartungsgemäß das angegebene Leistungsniveau als PLd oder PLe herausstellt, oder die Risikobewertung angibt, dass Architektur Kategorie 3 oder 4 sein muss, dann ist Typ 4. Mit einer PL a durch SPS angegeben und Architektur der Kategorie 1 oder 2 kann Typ 2 gerechtfertigt werden Unsere eigene elektrisch äquivalente Linie von Sicherheitslichtvorhängen des Typs 4 sollte in Betracht gezogen werden, wenn die Ergebnisse der Risikobewertung dies erfordern.

Funktionsweise des Erkennungssystems

Ein Sicherheitslichtvorhang arbeitet als gepaarte Einheiten: ein Emitter (Sender) und ein Empfänger, montiert auf gegenüberliegenden Seiten der Gefahrenzone Modulierte Infrarotstrahlen ragen vom Emitter über das geschützte Feld, Auf der Empfangsseite erkennt ein passendes Array aus fotoelektrischen Sensoren jeden Strahl der Reihe nach.

Das Scannen erfolgt sequentiell, nicht gleichzeitig Strahl 1 feuert, der Empfänger bestätigt den Empfang, dann Strahl 2 und so weiter durch das gesamte Array Ein vollständiger Sweep bildet einen einzelnen Scanzyklus, und die Reaktionszeit skaliert direkt mit der Strahlzahl.

Reaktionszeit in der Praxis

Die Reaktionszeit misst, wie schnell der Sensor dem Sicherheitsregler nach einer Strahlunterbrechung signalisiert Typische Zahlen aus Datenblättern der Keyence GL-R-Serie:

Allgemeine Formel: T_Sensor = (N_Balken × T_{Scan pro Strahl}) + T_Verarbeitung. Aber die Reaktionszeit des Sensors allein bestimmt nicht die Gesamtbremsleistung Entscheidend ist:

T_Gesamt = T_Sensor + T_{Schnittstelle} + T_{Maschinenstopp}

Alle drei Werte fließen direkt in die im nachstehenden Installationsabschnitt behandelte Sicherheitsabstandsberechnung ein.

Verkabelung und Konnektivität

Sicherheitslichtvorhänge vom Typ 4 112-Anschlüsse verwenden M12-Anschlüsse, Standard-Industrie-Rundanschluss. Ein 5-poliger M1-Anschluss übernimmt den Grundbetrieb (+ Sicherheitsausgänge). Ein 8-poliger M1-Anschluss fügt Funktionalität für EDM-Feedback, mutierende Eingaben und Anzeigesignale hinzu. Die 8-polige Konfiguration ist die Standardwahl für Typ-4-Installationen, bei denen eine externe Geräteüberwachung obligatorisch ist.

Sicherheitsstandards hinter der Typ-4-Klassifizierung

Sicherheitsvorhänge vom Typ 4 befinden sich an der Schnittstelle mehrerer internationaler Standards. Kein einziges Dokument deckt alles ab. Die Klassifizierung des Sicherheitslichts, das Steuerungssystem und die physische Installation fallen jeweils unter separate Standards, die sich gegenseitig beziehen. Das Verständnis, wie diese Standards ineinandergreifen, ist ein Schlüsselmerkmal des kompetenten Maschinenschutzdesigns.

IEC 61496-1 (aktuelle Ausgabe: 2020) legt sowohl gemeinsame Anforderungen für alle ESPE-Typen als auch die spezifischen Kriterien fest, die Typ 2 vom Typ 4 trennen. Teil 2 (IEC 61496-2) verengt den Fokus auf aktive optoelektronische Schutzgeräte in der Kategorie, die Sicherheitslichtvorhänge, Lichtschranken, Lichtgitter und Lichtgitter umfasst.

Für in der Europäischen Union verkaufte Maschinen erfordert die CE-Kennzeichnung die Einhaltung der Maschinenrichtlinie (2006/42/EG), die für die Gestaltung von Sicherheitskontrollsystemen auf ISO 13849-1 verweist In den Vereinigten Staaten ist, OSHA 1910.212 Schreibt die Bewachung am Einsatzort vor, schreibt jedoch keine bestimmten Gerätetypen vor, keine mechanischen Schutzvorhänge oder leichte Vorhänge Sicherheitslaserscanner Sind alle je nach Risikobewertung gültig.

So wählen Sie die richtige Auflösung aus: 14 mm, 30 mm und 90 mm

Auflösung bestimmt das kleinste Objekt a Sicherheitslichtvorhang Erkennen kann Es ist der Abstand zwischen den optischen Achsen benachbarter Strahlen, und es definiert direkt, vor welchem Körperteil das Gerät schützen kann Wenn Sie die Auflösung falsch machen, kann das Sicherheitssystem die Gefahrenexposition, zu deren Vermeidung es installiert wurde, nicht erkennen.

Die minimale nachweisbare Objektgröße wird aus der Auflösung unter Verwendung einer in IEC 61496-2: definierten Formel berechnet

Checkliste für die Produktauswahl

Stellen Sie sich diese fünf Fragen, bevor Sie Ihre Auflösung auswählen Jede einzelne wird einige Optionen eliminieren:

• ✔
  Welcher Körperteil könnte die Gefahr erreichen? = 14 mm, Hand = 30 mm, Körper = 90 mm
• ✔
  Wie hoch ist die maximale Anfluggeschwindigkeit? 2,00 mm/s; Gehweg: 1.600 mm/s. Beeinflusst den Sicherheitsabstand
• ✔
  Benötigt der Prozess eine Materialdurchführung. Wenn ja, ist eine Muting-Funktionalität erforderlich
• ✔
  Gibt es feste Hindernisse im Erkennungsfeld? Wenn ja, ist eine Austastkonfiguration erforderlich
• ✔
  Was ist die Umgebung? (IP69K), staubig (IP67), oder Standard-Innenraum (IP65) Passt auch Temperaturbereich und ob das kompakte Gehäuse Räume

Eine Einheit mit einer Auflösung von 30 mm ist die gebräuchlichste für industrielle Maschinenschutzanwendungen, bei denen Bediener Teile von Hand laden und entladen. Sie bietet eine Handerkennung zu geringeren Kosten als die Fingererkennung von 14 mm, und der größere Strahlabstand toleriert mehr Umweltverschmutzung. Abdeckung eines weiten Bereichs Geschützte Höhen von 10 mm bis über 1,800 mm, 30 mm, Abdeckung der meisten Standardmaschinenschutzeinheiten. Für Anwendungen, die häufigen Zugriff auf die Gefahrenzone erfordern, verringert die schnelle Reaktionszeit von Einheiten mit kürzerer Höhe (unter 10 m) den erforderlichen Sicherheitsabstand und ermöglicht eine engere Montage.

Stummschalten, Entbleichen und Kaskaden erklärt

Ein Sicherheitslichtvorhang in seiner Standardkonfiguration stoppt den Maschinenbetrieb, wenn ein Strahl unterbrochen wird. Für viele Anwendungsfälle der industriellen Automatisierung ist dies das gewünschte Ergebnis. Selbst wenn dies nicht der Fall ist, sind manchmal kontrollierte Ausnahmen erforderlich und können Folgendes umfassen:

Drei integrierte Funktionen befassen sich mit diesen Szenarien:

Stummschaltungskonfiguration

Stummschalten eines Lichtvorhangs Externe Stummschaltungssensoren erfordert typischerweise zwei fotoelektrische Sensoren in einem L-Muster Kreuzmuster angeordnet oder die das sich nähernde Material erkennen, bevor es den Lichtvorhang erreicht Die Stummschaltungssensoren müssen in dem gefährlichen Bereich jenseits des Lichtvorhangs positioniert werden, nicht zwischen Bediener und Gefahr, erst wenn beide Stummschaltungssensoren ein Objekt innerhalb eines definierten Zeitfensters erkennen, setzt der Lichtvorhang seine Sicherheitsleistung vorübergehend aus.

Dieses Zeitfenster ist ein Parameter für die Sicherheit Wenn die Muting-Sensoren durch etwas anderes als das vorgesehene Material ausgelöst werden, sollte die kritische Person, zum Beispiel die Timing - und Größenvalidierung, die Muting-Aktivierung blockieren Konfigurieren Sie das Muting-Timeout so, dass es der maximal erwarteten Materiallaufzeit entspricht, und überprüfen Sie, ob der Wechsel zurück zum aktiven Schutz automatisch erfolgt, wenn das Material das Erkennungsfeld löscht.

Installationsfehler, die die Sicherheit gefährden

Ein Lichtvorhang vom Typ 4 ist nur so effektiv wie seine Installation. Der Sicherheitsvorhang selbst kann PLe- und SIL3-Bewertungen tragen, aber diese gelten für das Sensorrisikogerät, nicht für das vollständige Schutzsystem. Eine falsche Montage, ein falscher Sicherheitsabstand oder fehlende EDM-Verkabelung können das effektive Sicherheitsniveau des Systems verringern. Was die Bewertung erfordert, und zu den Folgen gehören schwere Verletzungen von Bedienern, die dem Schutz vertrauen.

Top 5 Installationsfehler

1. Falscher Sicherheitsabstand „Das Bewegen des Lichtvorhangs zu nah an der Gefahrenzone. Die Maschine hält nicht an, bevor eine Hand den Gefahrenpunkt erreichen könnte. Dies ist der häufigste und gefährlichste Fehler.
2. Reflektierende Oberflächen in der Nähe von Poliertem Metall oder Glas in der Nähe des Strahlengangs verursachen falsche Auslöser oder schlimmer noch eine Strahlreflexion, die die Erkennung umgeht Ein reflektierter Strahl kann den Empfänger erreichen, ohne die eigentliche Schutzzone zu durchqueren, wodurch eine unsichtbare Schutzlücke entsteht.
3. Reichweite um Lücken herum Maschinengeschützter Raum zwischen der Kante des Lichtvorhangs und dem Rahmen Ein Bediener kann um das Erkennungsfeld herumgreifen und auf die Gefahr zugreifen, ohne den Strahl zu unterbrechen. Um diese Lücken zu schließen, sind Seitenschutz, zusätzliche Schutzvorrichtungen oder Montagehalterungen erforderlich.
4. Umweltinkongruenz 65-rated-Einheit in einer Abwaschumgebung, die IP69 K-Schutz benötigt Feuchtigkeit dringt in die optischen Oberflächen ein, verursacht zunächst Störungsauslösungen und potenzielle Erkennungsausfälle im Laufe der Zeit. Passen Sie die IP-Einstufung des Gehäuses und die dauerhafte Konstruktion an die tatsächliche Umgebung an, nicht an die saubersten Bedingungen, die die Maschine jemals sehen wird.
5. Überspringen der EDM-Verkabelung „Eine Geräteüberwachung bleibt unverbunden. EDM überprüft, ob die endgültigen Schaltvorrichtungen der Maschine (Schaltvorrichtungen, Ventile) tatsächlich auf die Sicherheitsleistung reagiert haben. Ohne EDM könnte ein geschweißter Schütz die Maschine auch dann in Betrieb halten, wenn der Lichtvorhang ein Stoppsignal sendet. Für Typ 4 ist EDM obligatorisch und nicht optional.

Berechnung des Sicherheitsabstands

Die kritischste Einbauentscheidung ist, wo der Lichtvorhang relativ zur Gefahr zu montieren ist Zu nah und die Maschine kann nicht anhalten, bevor die Hand des Bedieners die Gefahrenzone erreicht Zu weit und die bewachte Öffnung wird unpraktisch groß. ISO 13855 Formel liefert:

Modusauswahl neu starten

Nachdem ein Lichtvorhangstrahl gelöscht wurde, kann die Maschine entweder automatisch neu starten oder einen manuellen Rücksetzvorgang erfordern. Die Wahl hängt von der Anwendungsgefahr ab und davon, ob Bediener nach dem Freigeben des Lichtvorhangfelds in der Gefahrenzone bleiben können.

Für die meisten Typ 4 Schutzpunkt-Betrieb Gefahren ist manuelle Neustart die geeignete Konfiguration Auto-Neustart ist nur akzeptabel, wenn die Risikobewertung bestätigt, dass keine Person in der Gefahrenzone bleiben kann das Erkennungsfeld wird in der Regel in vollautomatischen Zellen mit keinem Bedienerzugang während des Maschinenzyklus freigesetzt Branchenpraktiker berichten häufig Druck, um Auto-Neustart für Produktivität zu konfigurieren, aber diese Entscheidung muss aus der Risikobewertung kommen, nicht Produktionsziele.

Häufig gestellte Fragen