Ratgeber
In Produktionsumgebungen steht elektrische Sicherheit an erster Stelle. Das betrifft vor allem den Schutz des Personals vor körperlichen Schäden.
Die Absicherung der mit Elektrizität betriebenen Maschinen erfolgt üblicherweise durch Leitungs- und Fehlerstromschutzschalter, die bei Kurzschluss oder zu hohen Strömen das Gerät von der Energieversorgung trennen. Noch deutlich verbessern lässt sich der Schutz durch Sicherheitsschaltgeräte in Verbindung mit den vorgenannten Schutzschaltern und sicherheitsrelevanten Relais.
In unserem Ratgeber erfahren Sie, wie diese funktionieren, welcher Einsatz typisch ist und worauf bei der Beschaffung geachtet werden sollte.
Prinzipiell sind Sicherheitsschaltgeräte Relais zur Überwachung anderer sicherheitsrelevanter Schutzeinrichtungen. Wenn bei diesen ein Fehler auftritt, löst das Schaltgerät eine Aktion aus, in der Regel das Trennen der Energiezufuhr zur betroffenen Maschine oder Anlage. Da Sicherheitsschaltgeräte bestimmte Funktionen übernehmen können, ist durch die Verbindung mit anderen Schaltgeräten eine vollständige Maschinen- oder Anlagenüberwachung realisierbar.
Zu den wichtigsten Funktionen gehören beispielsweise ein kontrolliertes und sichereres Anhalten einer Bewegung, das Überwachen der Stellung von beweglichen Schutzeinrichtungen, das Unterbrechen einer Schließbewegung während des Zugangs sowie die Funktion als Not-Aus- beziehungsweise Stop-Schalter.
Schutzeinrichtungen wie Leitungs- und Fehlerstromschutzschalter enthalten üblicherweise elektromagnetische Relais, deren Kontakte sich öffnen, wenn ein gefährlicher elektrischer Zustand erreicht wird. So unterbrechen Leitungsschutzschalter den Stromfluss bei zu hohen Strömen oder einem Kurzschluss, um Geräte zu schützen und die Gefahr eines Brandes zu verhindern.
Fehlerstrom- oder FI-Schutzschalter trennen automatisch einen Stromkreis, wenn der Strom zwischen dem Hin- und dem Rückleiter unsymmetrisch ist. Jede Differenz zwischen den Strömen in diesen Leitern deutet auf Leckstrom hin, der eine Gefahr für einen Stromschlag darstellt. Diese Schutzschalter sind so konzipiert, dass sie die leitenden Verbindungen schnell genug unterbrechen, um schwere Verletzungen von Menschen und Schäden an elektrischen Geräten zu verhindern.
Nachteil dieser Sicherheitskomponenten und ähnlicher Einrichtungen: Relais-Kontakte können durch die Lichtbogenbildung beim Öffnen miteinander verschweißen, besonders dann, wenn starke Ströme im Spiel sind. Das ist zum Beispiel bei hohen induktiven Lasten wie großen Transformatoren oder leistungsstarken Elektromotoren der Fall. Die Schutzfunktion der Relais wäre damit hinfällig. Genau diese Sicherheitslücke können Sicherheitsschaltgeräte schließen.
Die wichtigste Eigenschaft ist die eingebaute Selbstüberwachungsfunktion. Das heißt, wenn seine eigenen Relais-Kontakte verschweißen oder verklemmen, schaltet das Sicherheitsschaltgerät den Kontakt sowohl auf der Eingangs- als auch auf der Ausgangsseite automatisch ab. Durch die kontinuierliche Überprüfung wird sichergestellt, dass seine Funktion auch bei einem Ausfall der internen Komponenten funktioniert.
Sicherheitsschaltgeräte sind natürlich in erster Linie dazu da, Fehler im Eingangsstromkreis zu erkennen, also andere elektrische Komponenten auf einwandfreie Funktion zu überprüfen. Das Schaltgerät erkennt zum Beispiel Drahtbrüche und fehlerhafte Schütze oder Betätiger, indem es elektrische Impulse durch die Verdrahtung sendet. Durch Messen des Stromflusses sind auch verschweißte Kontakte erkennbar.
Zu den häufigsten Einsatzbereichen gehören:
Lichtschranken
Lichtschranken wirken als eine Art Stolperdraht, sie dienen dem Schutz von Personen in der Nähe von sich bewegenden Maschinen, die Schaden anrichten können. Werden die von einer Lichtschranke erzeugten Infrarotstrahlen unterbrochen, sendet das Schaltgerät ein Not-Halt-Signal an die betreffende Anlage. Einige Schaltgeräte können auch mit einer Muting-Funktion ausgestattet sein, die eine vorübergehende Deaktivierung der Sicherheitsfunktion ermöglicht.
Schaltmatten
Die druckempfindlichen Sensoren in einer Schaltmatte lassen sich mit einem Sicherheitsschaltgerät verbinden und so konfigurieren, dass beispielsweise beim Betreten ein Alarm ausgelöst und eine Maschine angehalten wird.
Zweihand-Steuergeräte
Eine Zweihandsteuerung ist unerlässlich für Arbeiten, die ein sehr hohes Maß an Sicherheit erfordern. Dabei muss der Bediener gleichzeitig mit beiden Händen bestimmte Knöpfe drücken, Griffe betätigen oder zwei Joysticks in bestimmte Richtungen bewegen. Solche Vorrichtungen sind wichtig, wenn verhindert werden soll, dass der Bediener zum Beispiel in den Gefahrenbereich greifen kann. Ein Sicherheitsschaltgerät lässt sich verwenden, um diese Zweihand-Steuerung zu überprüfen und gegebenenfalls die Maschine anzuhalten.
Magnetische Schalter
Ein Magnetschalter eignet sich für Anwendungen, bei denen beispielsweise eine Tür oder eine Luke geschlossen sein muss. Geht der Kontakt zwischen den Sensoren an der Tür und der Öffnung verloren, kann das Sicherheitsschaltgerät ein Not-Aus-Signal an das entsprechende Magnetschalter-Relais senden, um den Betrieb der Maschine sicher zu stoppen.
Berührungslose Sicherheitssensoren
Ähnlich wie ein Magnetschalter lässt sich auch ein berührungsloser Sicherheitssensor an das Schaltgerät anschließen, wenn die Segmente unbedingt ausgerichtet sein müssen, aber im Gegensatz zu einem Magnetschalter nicht in direktem Kontakt stehen dürfen. Bei einigen Schaltgeräten lassen auch mehrere Sensoren zusammen verwenden, sodass bei Bedarf eine präzisere Konfiguration möglich ist.
Wie bei allen elektrischen Schutzschaltungen spielen auch bei Sicherheitsschaltgeräten die Parameter für Spannung und Strom die wesentliche Rolle. Die meisten Schaltgeräte sind für 24 Volt Gleich- oder Wechselstrom (DC und AC) ausgelegt, es gibt außerdem Typen für 110, 115 und 240 Volt Wechselstrom sowie für 230 Volt Gleichstrom. Der übliche Nennstrom liegt bei 5 Ampere.
Wichtiges Auswahlkriterium sind außerdem die Anzahl der Öffner, Schließer und Wechsler, die Anzahl der Ein- und Ausgänge sowie die Eignung für bestimmte Überwachungsaufgaben. Dazu zählen im Wesentlichen die Überwachung von Positionsschaltern, von Magnetschaltern, von Not-Aus-Kreisen und von optoelektronischen Schutzeinrichtungen wie beispielsweise Lichtschranken.
Häufig sind die Geräte sind mit Relais- oder Halbleiterausgängen, unverzögert oder verzögert – jeweils mit verschiedenen Zeitbereichen – sowie durchgängig mit Push-in-Schraub- oder Federzuganschluss erhältlich. Zum Zubehör gehören oft Plombierabdeckungen, Einstecklaschen für die Wandmontage und Kodierstifte.
Ein- und Ausgangserweiterungen und eine eigene Stromversorgung lassen sich über Geräteverbinder ohne zusätzlichen Verdrahtungsaufwand verwenden. Im Gegensatz zu üblichen elektrischen Schaltkomponenten erlauben die meisten Sicherheitsschaltgeräte allerdings keine Montage auf üblichen Tragschienen.