Veiligheidslichtschermen en inloopbeveiligingen
Technologie

Technologie-overzicht - veiligheidslichtschermen

Bij de machineveiligheid staat de risicoverlaging van persoonlijk letsel en machineschade centraal. Dat kan worden gerealiseerd door:

Risicovermijding tijdens de constructiefase van de installatie
Plaatsing van fysieke barrières
Gebruik van de borden en opleiding van het bedienend personeel
Gebruik van functionele veiligheidsvoorzieningen, zoals veiligheidssensoren, lichtschermen en inloopbeveiligingen

Functionele veiligheid

Omdat in de verwerkende industrie het risico niet volledig kan worden uitgebannen, moet het risico worden geëvalueerd en een aanvaardbaar restrisico worden gerealiseerd. Bij de “functionele veiligheid” moet worden vastgesteld hoeveel schade een situatie kan veroorzaken en moet deze met behulp van veiligheidsgerichte voorzieningen worden gecontroleerd.

ifm Nederland kan risicobeoordeling voor applicaties uitvoeren. Wij leveren lichtschermen en inloopbeveiligingen die voldoen aan de hoogste veiligheidstechnische eisen:

Type 4
SIL 3
SIL CL 3
PL e

Er bestaan verschillende normen inzake de machineveiligheid.

De IEC 61508 is een internationale norm voor de ontwikkeling van elektrische, elektronische en programmeerbare, elektronische systemen. Deze norm bepaalt de eisen waaraan systemen moeten voldoen op het gebied van constructie, gebruik en reparatie om een bepaald veiligheidsintegriteitsniveau (SIL) te bereiken. Deze wordt gezien als referentienorm, waar andere branchespecifieke normen vanaf zijn geleid.
De ISO 13849-1 definieert de eisen van het performance level (PL) voor elektrische, elektronische en programmeerbare elektronische systemen, speciaal voor machines.
De IEC 62061 definieert de eisen aan elektrische, elektronische en programmeerbare elektronische systemen, evenals niet-elektrische systemen zoals hydraulische en pneumatische machines met betrekking tot de maximale SIL-claim limt (Safety Integrity Level claim limit, SIL cl).
De IEC 61511 definieert de SIL-eisen voor de procesautomatisering.
IEC 61496-1 en -2 definiëren de eisen speciaal voor optisch elektronische apparaten, zoals lichtschermen en inloopbeveiligingen (type).

Chart showing the functional safety standard breakdown by IEC and ISO standards

Terminologie

Veiligheidslichtschermen en inloopbeveiligingen in een vergelijking

Veiligheidslichtschermen beschikken net als optisch elektronisch gescheiden zender-ontvangersystemen over een zender en een ontvanger. Verschillende infraroodstralen omsluiten de gevarenzone. Worden ze onderbroken, stuurt het lichtscherm een signaal naar het nood-uit-circuit van de machine. Een lichtscherm bestaat uit meerdere vlak naast elkaar geplaatste stralen (14...90 mm afstand, afhankelijk van de resolutie), terwijl een inloopbeveiliging slechts uit enkele stralen (2, 3 of 4) bestaat die duidelijk verder uit elkaar liggen (300...500 mm). Afhankelijk van de resolutie kunnen lichtschermen worden gebruikt voor vinger-, hand- of lichaamsbeveiliging, terwijl inloopbeveiligingen uitsluitend voor lichaamsbeveiliging kunnen worden gebruikt.

Verschillen tussen type-2- en type-4-lichtschermen en inloopbeveiligingen

Gaat het bij het gebruikte functionele veiligheidssysteem om een optisch elektronische voorziening zoals een lichtscherm of een inloopbeveiliging (in tegenstelling tot een inductieve naderingssensor), dan wordt de aanduiding "type” gebruikt om de eisen conform IEC 61496-1 en -2 te definiëren.

	Type 2	Type 4
Control reliable	Controle op fouten tijdens de start of de herstart.	Continue zelfbewaking op fouten.
Effectieve hoek van lichtbundel (EAA)	5 EAA. Bij installatie in de buurt van glanzende oppervlakken kan de lichtstraal een onzekere alternatieve weg nemen, ook wel “optische kortsluiting” genoemd.	2,5 EAA. Een lichtbundelhoek met geringere effectiviteit verkleint de kans op een optische kortsluiting.
Redundante opbouw schakeling	Niet noodzakelijk.	Omvat dubbel uitgevoerde kritische componenten en schakelcircuits om bij uitval van het primaire systeem een back-upsysteem gereed te hebben.
Realiseerbare veiligheidsniveaus	SIL cl 1 en PL c.	Voldoet aan de hoogste, realiseerbare SIL-eisen conform IEC61496: SIL cl 3 en PL e.
Kosten	Geringere kosten.	Gewoonlijk hogere kosten, de prijs van de type-4-lichtschermen van ifm is echter vergelijkbaar met de prijs van type-2-lichtschermen.

Hoogte en breedte van het beveiligingsgebied

De hoogte van het beveiligingsgebied duidt niet op de totale lengte van het veiligheidslichtscherm of de inloopbeveiliging, maar het gebied tussen de eerste en de laatste straal. ifm levert veiligheidslichtschermen met beveiligingsgebieden die tussen 160 en 1810 mm hoog zijn in stappen van 150 mm en inloopbeveiligingen met beveiligingsgebieden die tussen 500 en 900 mm hoog zijn.

De breedte van het beveiligingsgebied is de afstand tussen zender en ontvanger. Men kan dit ook beschouwen als bereik. Al onze veiligheidslichtschermen en inloopbeveiligingen kunnen worden gebruikt met een hoge lichtintensiteit, waardoor het bereik wordt verhoogd. Dat kan via de bekabeling worden geconfigureerd. Zie hieronder voor de details.

Verschil tussen toegangsbeveiliging en gevarenzonebeveiliging

Het begrip toegangsbeveiliging heeft betrekking op lichtschermen die in de directe omgeving van een machine worden aangebracht, om de toegang tot de gevarenzones te beveiligen. Het begrip gevarenzonebeveiliging heeft betrekking op lichtschermen of inloopbeveiligingen die om de machine worden opgesteld om de toegang tot het complete gebied te beveiligen.

Resolutie

De resolutie is de som van de diameter van een lens en de hart-op-hart-afstand tot de naastgelegen lenzen. Objecten die de resolutie overschrijden, kunnen de beveiligde zone niet passeren zonder een fout te veroorzaken. Hoe kleiner de resolutie, des te kleiner het object dat door het lichtscherm kan worden herkend.

Muting-applicaties

Bij muting wordt de beveiligingsfunctie tijdelijk overbrugd. In typische applicaties kan het te produceren materiaal het lichtscherm of de inloopbeveiliging passeren, terwijl personen de toegang tot de onveilige zone wordt belet. De mutingfunctie wordt bereikt door een combinatie van de ifm-lichtschermen met het veiligheidsrelais G2001S.

Een palletinstallatie plaatst een pallet met vaten op een transportband. Mutingsensoren worden geactiveerd en de pallet mag de zone verlaten (beweegt in het beeld van rechts naar links). Probeert een operator de zone van de palletiseermachine te betreden, herkent het lichtscherm zijn aanwezigheid en onderbreekt de stroomtoevoer naar de machine.

Blanking-applicaties

Bij blanking wordt de bewaking door maximaal drie naast elkaar gelegen stralen opgeheven, zonder dat daardoor het beveiligingscircuit wordt onderbroken. Dit type lichtschermen wordt gewoonlijk gebruikt voor de materiaaltoevoer of -uitvoer. Bij dynamische blanking (floating blanking) kan een voorwerp door een beveiligingsgebiedd heen en weer bewegen, terwijl de machine in bedrijf blijft. Andere stralen zijn actief en vormen de persoonsbeveiliging. Bij permanente blanking kan een object permanent in het beveiligde gebied blijven zonder het beveiligingscircuit te onderbreken. De bedrijfsmodus van de blanking-lichtschermen van ifm kan via de bekabeling worden geselecteerd.

Stalen platen worden naar een stanspers getransporteerd. Het onderste gedeelte van de stralen kan zonder onderbreking van het beveiligingscircuit worden geactiveerd. Probeert daarentegen een bedieningspersoon in de pers te grijpen, wordt de machine onmiddellijk gestopt.

Cascaderende applicaties

Door cascadering kunnen meerdere lichtschermen in serie worden geschakeld. ifm heeft momenteel geen cascaderende lichtschermen in het assortiment. Elk lichtscherm heeft een eigen veiligheidsrelais nodig.