Teil 5 – Sicherheitstechnik im Schaltschrank modular denken Wie flexible Sondermaschinen schneller projektierbar werden
Sondermaschinen ändern sich häufig. Varianten, Optionen, kundenspezifische Anpassungen. Wenn Sicherheitstechnik jedes Mal neu entsteht, wird der Schaltschrank unübersichtlich. Ein modular aufgebautes Sicherheitskonzept beschleunigt die Projektierung, macht die Dokumentation klarer und hält Umbauten beherrschbar.
1. Warum ein modulares Sicherheitskonzept wichtig ist
Im Sondermaschinenbau treten drei typische Herausforderungen auf
Viele Varianten Kunden fordern zusätzliche Stationen, andere Zuführungen oder neue Bearbeitungsprozesse.
Kurze Projektlaufzeiten Schaltschränke müssen früh geplant werden, während die Mechanik oft noch in Bewegung ist.
Nachträgliche Anpassungen Retrofits, Erweiterungen und neue Funktionen, häufig unter Termindruck.
Wenn Sicherheitsfunktionen projektweise individuell zusammengestellt werden, entstehen Verzögerungen und Fehler. Die Dokumentation wird unübersichtlich.
Ein modularer Ansatz löst das. Sicherheitstechnik wird nicht nur pro Projekt gedacht. Funktionsmodule mit klaren Sicherheitsfunktionen werden definiert. Jedes Modul enthält wiederverwendbare Konzepte für Hardware, Software und Dokumentation.
2. Was ist ein Sicherheitsmodul
Ein Sicherheitsmodul ist ein abgegrenzter Maschinenteil mit eigenen Gefährdungen und klaren Sicherheitsfunktionen.
Beispiele:
Zuführmodul mit Vereinzelung und Schutztür
Bearbeitungsstation mit Presse oder Achse
Handarbeitsplatz mit Zweihandbedienung
Übergabestation mit Lichtschranke
Für jedes Modul werden festgelegt:
Sicherheitsfunktionen Zum Beispiel Not Halt, Schutztürüberwachung, sichere Geschwindigkeitsbegrenzung.
Sicherheitsfunktion SF5, Zweihand startet nur bei geschlossener Tür und sicheren Bedingungen
Schaltschrank, Zweihand Taster, Sicherheits SPS, logische Verknüpfung mit Tür und Antrieb
Sicherheitsmodul 4, Auslauf
Lichtvorhang oder Laserscanner
Sicherheitsfunktion SF6, Abschaltung bei Zutritt ins Gefahrenfeld
Schaltschrank, sichere Eingänge, Abschaltpfad für Antrieb und Aktoren im Auslauf
4.2 Umsetzung im Schaltschrank
Je Modul wird ein Bereich im Schaltschrank vorgesehen:
Modul 1 mit Klemmen und Geräten in einem definierten Feld
Modul 2 mit eigener Antriebssektion und Schützgruppe
Modul 3 mit Komponenten des Handarbeitsplatzes
Modul 4 mit sicheren Eingängen der Schutzfeldsensorik
Eine einheitliche Kennzeichnung hilft, zum Beispiel M1_xx für Modul 1, M2_xx für Modul 2.
4.3 Umsetzung in der Sicherheits SPS
Jedes Modul erhält eine eigene Instanz eines Standardbausteins:
SF_TuerModul für M1
SF_Achse_SLS und SF_NotHalt für M2
SF_Zweihand für M3
SF_Schutzfeld für M4
In der Hauptlogik werden die Module über wenige Freigabe und Diagnose Signale verknüpft.
Vorteile:
Zusatzmodule lassen sich später einfacher ergänzen.
Änderungen betreffen nur lokale Bausteine.
Die Dokumentation ist pro Modul klar abgegrenzt.
5. Diagnose und Instandhaltung verbessern
Modularer Aufbau unterstützt die Instandhaltung. Wenn im Schaltschrank je Modul erkennbare Bereiche existieren, wird die Fehlersuche einfacher.
Wichtige Punkte:
Pro Modul Diagnosemelder oder Signale auf das HMI führen.
Störungen pro Modul anzeigen, zum Beispiel Schutztür Modul 2 geöffnet oder Not Halt Kreis Modul 3.
Rückführkreise je Modul ausführen, keine Sammelkreise.
So lässt sich schneller bestimmen, wo zu prüfen ist.
6. Retrofit und Erweiterungen beherrschbar machen
Sondermaschinen haben lange Lebenszyklen. Retrofit und Erweiterungen sind häufig. Ein modularer Sicherheitsaufbau erleichtert das.
Praxisvorgehen:
Neues Modul planen Die neue Station wird als zusätzliches Sicherheitsmodul definiert. Hardware, Softwarebausteine und Dokumentation orientieren sich am vorhandenen Baukasten.
Auswirkungen bewerten Es wird geprüft, wie das neue Modul andere Module beeinflusst. Betroffen sind Sicherheitszonen, Not Halt Kreise, Versorgungen.
Dokumentation ergänzen Schaltpläne, PL oder SIL Nachweise und Prüfprotokolle werden pro Modul ergänzt. Anpassungen an bestehenden Modulen sind nur an betroffenen Schnittstellen nötig.
7. Cybersecurity als Randbedingung
Sobald Fernwartung oder vernetzte Diagnose vorhanden ist, spielt Cybersecurity eine Rolle. Ziel ist kein umfassendes IT Sicherheitskonzept. Ziel ist der Schutz der Sicherheitsfunktionen vor offensichtlicher Manipulation.
Praxisnahe Maßnahmen:
Fernwartungszugänge klar definieren und auf wenige Komponenten beschränken.
Benutzerrechte und Passwörter im Engineering und an Panels konsequent verwenden.
Netzwerke segmentieren, zum Beispiel ein separates Maschinennetz.
Dokumentieren, welche Sicherheitsfunktionen über das Netzwerk beeinflussbar sind und welche nicht.
Diese Punkte lassen sich modulbezogen umsetzen. Jede Sicherheitszone erhält klare Regeln für zulässige Zugriffe.
8. Konkrete Schritte für das Unternehmen
Standardmodule definieren Eine Liste typischer Maschinenfunktionen erstellen und daraus Sicherheitsmodule bilden.
Schaltplanmakros und Softwarebausteine aufsetzen Makros und Standardbausteine im Engineering anlegen. Pflege wie bei Produkten statt wie bei Einmalprojekten.
Dokumentationsstruktur nach Modulen aufbauen Sicherheitsfunktionen, Berechnungen und Prüfprotokolle pro Modul bündeln.
Checkliste für Projektierung und Retrofit einführen Festlegen, wie neue Projekte und Erweiterungen an den Baukasten angelehnt werden.
Ein modular gedachtes Sicherheitskonzept im Schaltschrank schafft Tempo, Qualität und Nachvollziehbarkeit. Besonders im Sondermaschinenbau entsteht so ein skalierbarer Ansatz.
