Befehls- und Meldegeräte für den Einsatz bis 500 V

Trend zu mehr Sicherheit

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Mit zunehmender Industrialisierung wachsen auch die Sicherheitsanforderungen an Maschinen und Prozesse. Je komplexer diese sind, desto mehr Risikopotenzial bergen sie in sich. Befehls- und Meldegeräte sind zwar die „einfachsten“ Sensoren und Aktoren einer Maschine, doch wird auch bei ihnen ein erhöhtes Augenmerk auf den Aufbau und die technischen Merkmale gelegt, um die sicherheitstechnischen Anforderungen zu erfüllen.

Dipl.-Ing. Jürgen Volberg ist Produktmanager Befehls- und Steuergeräte bei der Moeller GmbH in Bonn

Die IEC-Normen schreiben eindeutig fest, welche Geräte für normale und welche für sicherheitsrelevante Funktionen einzusetzen sind. Obwohl das Sicherheitsbewusstsein vorwiegend in Nordeuropa geprägt wurde, zeichnet sich nun vermehrt eine weltweite Akzeptanz dieser Vorschriften ab. Führende Industrienationen, allen voran Japan, erkennen die Notwendigkeit von Sicherheitsvorkehrungen. Die IEC-Normen werden zu internationalen Standards.
Gerade im Hinblick auf die farbige Darstellung und Signalisierung existieren bei Befehls- und Meldegeräten Vorgaben und Richtlinien. Die internationale Anwendernorm IEC 60204-1 legt allgemeine Anforderungen für die elektrische und elektronische Ausrüstung von Maschinen einschließlich Haushalts- und Industriemaschinen fest. Sie hat den Status einer B-Norm (Gruppennorm des Typs B1) und zielt primär auf die Sicherheit von Maschinen ab. Von der elektrischen Ausrüstung einer Maschine können folgende Risiken ausgehen:
m elektrischer Schlag,
m Brand,
m Ausfälle oder Fehler in Steuerstromkreisen,
m Störung oder Unterbrechung der Stromversorgung und
m Gefahren durch gespeicherte Energie (Massenbewegung, Pressen, Pneumatik, Kondensatoren in Zwischenkreisen von Frequenzumrichtern).
Infolge der Maschinenrichtlinie ist diese Norm europaweit und als IEC 60204-1 weltweit gültig.
Ein Gerät für alle Anwendungen
Alle Befehls- und Meldegeräte des Typs RMQ sind industrielle Niederspannungs-Schaltgeräte für den Einsatz in Stromkreisen bis zu 500 V. Sie weisen eine Konformität zu folgenden EU-Richtlinien aus:
m Elektrische Betriebsmittel/Niederspannungs-Richtlinie 73/23/EWG bzw. 1. GSGV,
m Maschinenrichtlinie 89/392/EWG bzw. 9. GSGV und
m EMV-Richtlinie 89/336/EWG und EMV-Gesetz.
Die Umsetzung der europäischen Richtlinie in nationales Recht erfolgt durch die Verordnung zum Gerätesicherheits-Gesetz GSGV. Die EMV-Richtlinie findet nur dann Anwendung, wenn aktive Halbleiter verwendet werden. Dies ist beispielsweise bei Busanschaltungen, Interfacebaugruppen und elektronischen Spannungswandlern der Fall. Da die Richtlinien generelle Gestaltungsgrundsätze beschreiben, findet sich im Anhang eine Auflistung der zu beachtenden Normen. So müssen Befehlsgeräte im wesentlichen folgende Vorschriften erfüllen:
m IEC/EN 60204-1 – Sicherheit von Maschinen, elektrische Ausrüstung von Maschinen,
m IEC/EN 60529 – IP-Schutzarten und
m IEC/EN 60947-5 – Schaltgeräte, Hilfsstromschalter.
Der Anwender beschafft ein Gerät für alle Einsatzfälle, so dass keine Unterscheidung, kein Umgewöhnen im Handling und keine doppelte Lagerhaltung notwendig sind. Vor allem lassen sich „normale“ Steuerungs- und Eingabesignale ebenso verarbeiten wie sicherheitsrelevante Befehle, z.B. Start-Stopp, Automatik, Manuell oder Not-Aus.
Isolieren ist besser als Erden
Die vollständige Isolierung von Schaltgeräten und Betriebsmitteln bietet Schutz gegen direktes und indirektes Berühren. Realisiert wird dies üblicherweise durch ein Kunststoffgehäuse. Die Isolierstoffkapselung bringt zudem eine Gewichtsreduzierung mit sich und erspart die Konfektionierung, Verdrahtung und den Anschluss des Schutzleiters. Voraussetzungen dafür sind, dass:
mder Isolierstoff beständig ist gegen mechanische, elektrische und thermische Belastungen, die unter den vorgesehenen normalen und speziellen Betriebsbedingungen auftreten können,
mdie Geräte vollständig in einem isolierstoffgekapselten Gehäuse eingebaut und mit dem Symbol für Schutzisola-tion gekennzeichnet sind,
mals Isolierstoff ein alterungs-, freibewitterungsbeständiges und flammwidriges Material einzusetzen ist sowie
mfolgende Normen beachtet werden: IEC 60364, IEC 60536 für Schutzisolation und IEC 60439 für typgeprüfte Niederspannungs-Schaltgerätekombinationen.
Für alle RMQ-Befehls- und Meldegeräte stehen entsprechende Kunststoff-Aufbaugehäuse zur Verfügung.
Für den Anwender ist ein einheitliches Verständnis der Farben und ihrer Bedeutung wichtig. Signale und Tasten erhalten dadurch weltweit eine einheitliche Bedeutung. Denn alle Meldeleuchten bzw. beleuchteten Druck- und Wahltasten sind in fünf Farben verfügbar. Es existiert eine verbindliche Zuordnung zwischen Farbe und Anwendung.
Sicherheit auf Knopfdruck
Moeller bietet mit seinen Not-Aus-Befehlsgeräten überlistsichere Schaltgeräte, die die Anforderungen der Richtlinie für Maschinensicherheit und der darin zitierten Normen ISO 13850/EN 418 erfüllen. Die Tasten sind Bestandteil des Befehls- und Meldegerätesortiments RMQ. In mehr als 5 Millionen Anwendungen und Installationen haben sich die Schaltgeräte bewährt. Denn schließlich erfüllen diese Not-Aus-Tasten bereits seit etlichen Jahren Anforderungen, die erst heute Vorschrift sind. Not-Aus-Schaltgeräte finden ihren Einsatz in sicherheitsrelevanten Schaltkreisen. In Gefahrensituationen betätigt, bewirken sie ein Abschalten des Prozesses sowie der Maschine oder Anlage.
Herkömmliche Not-Aus-Schaltgeräte, die in Abhängigkeit vom Betätigungshub verrasten, entsprechen nicht mehr der Vorschriftensituation. In der EN 418 werden Anforderungen an Not-Aus-Schaltgeräte gestellt, die die funktionellen Aspekte zur Sicherheit von Maschinen beschreiben. Die zur Zeit gebräuchlichen Not-Aus-Schaltgeräte erfüllen diese Vorschriften nicht konsequent.
Auf Grund dieser Bestimmung ergibt sich eine hervorgehobene Abhängigkeit zwischen dem Auslösen des Not-Aus-Signals und der Verrastung oder Verklinkung des Bedienelements. Eine Schutzfunktion verhindert das zufällige Betätigen oder Manipulation des Schaltgeräts und damit der Schaltkontakte. Eine Überlistung, das Betätigen des Schaltgeräts ohne Verrastung, ist damit ausgeschlossen. Der hervorgehobenen Bedeutung des Not-Aus-Signals wird in soweit Rechnung getragen, dass der einmal in Bewegung gesetzte Betätigungs-ablauf automatisch zu einer Kontaktbetätigung und Verrastung des Schaltgeräts führt.
Nach dem Auslösen des Not-Aus-Signals muss das Schaltgerät zwangsläufig in der Aus-Stellung (Halt-Stellung) verrasten. Bei einer erneuten, weiteren Betätigung ist ein Rückstellen oder ein unbeabsichtigtes Entriegeln nicht zulässig. Die Manipulation durch Tippbetrieb der Taste ist damit ausgeschlossen.
Diese Forderungen beziehen sich auf die mechanische Funktion des Bediengeräts und, damit direkt gekoppelt, auf die Kontaktapparate. Darin ist ein Schutz gegen zufälliges Betätigen des Not-Aus-Schaltgeräts gefordert. Ist dieser Überlistungsschutz nicht gegeben, können bei einem unbeabsichtigten Auslösen des Not-Aus-Schaltgeräts Produktionsausfälle und Stillstandszeiten entstehen. Ferner ist die Auslösestelle nicht zu lokalisieren.
Zertifikate der Berufsgenossenschaft (BIA oder BG) und der schweizerischen Unfallversicherungsanstalt (Suva) bescheinigen die Einsatzmöglichkeit dieser Not-Aus-Taste in Sicherheitsstromkreisen.
Die Farbe sowie ergonomische Merkmale von Not-Aus-Tasten, bezüglich eines pilzförmigen Bedienteils in der Farbe rot und eines gelben Untergrunds bzw. Tas-tenschafts, sind in der IEC/EN 60204-1 festgelegt. Gleiches gilt für Ausführungsform und Funktionsmerkmale.
Neben den Anforderungen der Anwendernorm IEC/EN 60204-1 müssen die Not-Aus-Schaltgeräte auch die zutreffende Produktnorm IEC/EN 60947-5-1 erfüllen. Hervorgehend aus dieser Bestimmung wird eine Verklinkung des Geräts gefordert: „Das Bedienteil muss vorzugsweise in der betätigten Stellung bei geöffnetem Steuerkontakt (Öffner) verklinken. Diese Verklinkung muss durch eine zusätzliche Betätigung aufgehoben werden, beispielsweise durch Ziehen, Drehen oder mit einem Schlüssel.“ Das Steuergerät darf nicht verras-ten, ohne ein Not-Aus-Signal zu erzeugen. Im Falle eines Fehlers in der Steuereinrichtung (Verrast-Einrichtung eingeschlossen) muss die Funktion zur Erzeugung des Not-Aus-Signals Vorrang vor der Verrast-Funktion haben.
Produkte mit eingebauter Sicherheit
Die Not-Aus-Schaltgeräte aus dem Befehlsgeräteprogramm RMQ von Moeller verfügen über diese Überlistsicherheit. Ein manipulierter oder zufälliger Tippbetrieb ist ausgeschlossen. Wird der Not-Aus-Befehl einmal in Bewegung gesetzt, schaltet die Taste vollständig durch, verrastet und betätigt zwangsläufig alle bestückten Kontaktelemente. Eine Rückstellung der Taste erfolgt durch Ziehen des Bedienteils. Zwangsgeführte und zwangsöffnende Öffnerkontakte, nach der internationalen Richtlinie für Niederspannungs-Schaltgeräte (IEC 60947-5), ermöglichen den weltweiten Einsatz in sicherheitsrelevanten Schaltkreisen.
Der weite Anwendungsbereich erlaubt Einsätze auf der Netzebene 500 V, bis hinunter zu Elektronik-Kleinspannungen. Die sichere Kontaktgabe wird durch eine hohe Fehlschaltungssicherheit von über drei Millionen Schaltspielen bei 5 V/1 mA dokumentiert. Die Schutzart von mindestens IP65 sowie ein weiter Betriebstemperaturbereich von -35 bis +70 °C lassen auch einen Einsatz unter extremen Umgebungsbedingungen zu. Um den Sicherheitsaspekt weiter zu steigern, können die Not-Aus-Taster mit einer Plombierhaube versehen werden. Ein Rückstellen des Schaltgeräts, und damit das Freischalten (Bereitschalten) der Anlage, ist nur nach vorherigem Lösen der Plombierhaube möglich. Der Auslöseort ist so eindeutig auszumachen.
Aufbau und Funktion
Der Energiespeicher für die automatische Sprungfunktion ist im Bedienelement integriert. Die Realisierung der Überlistsicherheit erfolgt durch einen Permanent-Magneten in Verbindung mit einer Metall-Haftplatte und einer Feder. Wird bei Betätigung der Druckpunkt der Taste erreicht, löst sich der Haftmagnet von der Metallplatte. Zu diesem Zeitpunkt kann der Betätigungsvorgang nicht mehr rückgängig gemacht werden. Durch die eingeleitete Bewegung zieht eine gespannte Feder den Stößel nach unten. Die in der Feder gespeicherte Energie wird freigesetzt und führt schlagartig zur Auslösung der Taste. Durch den Tas-tenstößel wer-den zwangsläufig und formschlüssig alle Kontaktelemente betätigt. Am Tas-tenstößel vorgesehene Rastnasen sorgen für das Verrasten des Bedienteils in der Aus-Position. Ein Rückstellen erfolgt durch Ziehen des pilzförmigen Betätigers. Durch dieses Funktionsprinzip verfügt die Not-Aus-Taste über eine hohe Vibrations- und Schocksicherheit.
Eine Verlagerung des Energiespeichers in den Kontaktapparat hätte zwangsläufig neue und aufwendige Schaltglieder zur Folge. So sind bei dieser Lösung die Standard-Kontaktelemente der RMQ-Reihe einsetzbar. Der Vorteil für den Anwender liegt in der Bestückung, Lagerhaltung und im Bestellwesen. Für die unterschiedlichen Einsatzfälle kann zwischen der Aufbau- und Einbauva-riante gewählt werden. Passende Kapselungsmöglichkeiten in Form von Aufbaugehäusen und Einbauplatten (auch in der Farbe gelb) stehen zur Verfügung.
Die Not-Aus-Schaltgeräte überzeugen durch ihren kompakten Aufbau und das ansprechend charakteristische Design. Denn eine Not-Aus-Bedieneinheit hat spezielle Aufgaben zu erfüllen. Sie muss sich daher (lt. Vorschrift) von den „normalen“ Tasten abheben; optisch und ergonomisch. Bei der Entwicklung wurde deshalb auch ein besonderes Augenmerk auf die Robustheit gelegt, ohne die Handlichkeit oder die Ergonomie zu vernachlässigen.
Beleuchtung für noch mehr Sicherheit
Neben den herkömmlichen unbeleuchteten Not-Aus-Tasten steht eine Variante mit Beleuchtung und Schlüsselentriegelung zur Verfügung. Die Beleuchtung des Not-Aus-Schaltgeräts unterstreicht die hervorgehobene Bedeutung der Funktion dieser Taste. Daraus resultieren Anwendungsfälle wie:
m Einsatz in abgedunkelten Räumen,
m Signalisieren der Betriebsbereitschaft,
m Meldefunktion im Ruhezustand (z.B. Blinkbetrieb) und
m eindeutige Ausgelöst-Meldung, d.h. Schaltgerät wurde betätigt (wie auch in der EN 60081 für Aufzüge gefordert).
Als Leuchtmittel wird eine ultrahelle LED verwendet. Sie ist frei zu verschalten und weist eine Nennlebensdauer von über 100 000 h auf, was mehr als elf Jahre Dauerbetrieb entspricht. Ein Ausfall der Beleuchtung durch eine defekte Glüh- oder Glimmlampe ist ausgeschlossen.
Weitere Informationen eA 514
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