Die Sicherheitszuhaltung ‚AZM300‘ von Schmersal bietet ein Zuhaltesystem in Form eines Drehkreuzes. Damit kann die Zuhaltung von drei Seiten angefahren werden, was für universelle Einsetzbarkeit sorgt.

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Oft werden Zuhaltungen für den Prozessschutz genutzt. In diesem Fall dient die Zuhaltung nur zum Schutz vor Unterbrechungen des Arbeitsprozesses, die Ansteuerung der Zuhaltung spielt lediglich eine untergeordnete Rolle. Daher wird bei dieser Anwendung nur der Verriegelungsteil der Zuhaltung sicherheitstechnisch betrachtet und in den Sicherheitskreis eingebunden.

Grundsätzlich besteht eine Verriegelungseinrichtung mit Zuhaltung aus zwei ‚Teilen‘, die einzeln betrachtet und entsprechend der Risikobeurteilung in die Sicherheitskreise der Steuerung eingebunden werden müssen. Hier gibt es in 
der DIN EN ISO 14119 einen Bezug zu den ‚Steuerungen nach ISO 1389-1 oder IEC 62061‘.

Elektromechanische Sicherheitsschaltgeräte – auch wenn sie Bestandteil einer Zuhaltung sind – können einzeln (inklusive Fehlerausschluss) maximal Performance Level (PL) d erreichen (entsprechend DIN EN ISO 13849-2; Tabelle D.8). Für PL e muss aus Gründen der Redundanz ein zweiter Schalter an der Schutztür angebracht werden. Bei berührungslos wirkenden Verriegelungseinrichtungen (DIN EN 60947-5-3, PDDB-Requirements for proximity devices with defined behaviour under fault condition), ist ein Einsatz bis PL e möglich. Hierzu sind die Herstellerangaben zu beachten.

Dem Thema Ansteuerung der Zuhaltung wurde in der Norm DIN EN ISO 14119 ein ganzes Kapitel gewidmet.

Das Kapitel 5.7 der Norm beschreibt Einsatz, Ausführung, Überwachung, zu-sätzliche Entsperrfunktionen sowie weitere Anforderungen an Zuhaltungen. Besonderes Augenmerk bezüglich der Performance der Zuhaltungen ist auf die Thematik ‚Entsperren der Zuhaltung‘ zu richten. Dies ist eine Sicherheitsfunktion, die im Rahmen der Risikobeurteilung betrachtet wird und als Teil der sicherheitsbezogenen Steuerung (SRP/CS) den geforderten PLr oder SIL erfüllen muss. Dieser PLr oder SIL hängt von der anwendungsspezifischen Risikobeurteilung ab und kann durchaus niedriger sein als bei der Verriegelungseinrichtung. Alle Teile der Einrichtung zum Entsperren/Sperren der Zuhaltung (Ansteuerungssignal) gelten als sicherheitsbezogene Teile der Steuerung, inklusive der mechanischen Teile. Hier stellt sich oft die Frage, ob für PLe oder SIL 3 zwei Zuhaltungen verwendet werden müssen. Hierzu findet sich eine Antwort in der DIN EN ISO 14119 in Kapitel 8.4; Anmerkung 2: „Die Wahrscheinlichkeit für den Ausfall der Zuhaltefunktion und den gleichzeitigen Zutritt einer Person ist sehr gering. Für die Zuhaltefunktion sind auch im Fall von PLr e Fehlerausschlüsse für die mechanischen Teile möglich (siehe ISO 13849-2:2012, Anhang A); ISO 13849-2:2012, Tabelle D.8, gilt hier nicht für Zuhaltungen, da D.8 nur auf den Teil Verriegelungseinrichtungen zutrifft“.

Das heißt, um diesen Fehlerausschluss für den mechanischen Teil begründen zu können, müssen die Zuhaltungen nach in der Norm genannten Kriterien geprüft werden und ihnen standhalten. Hersteller von Verriegelungseinrichtungen mit Zuhaltung geben die Zuhaltekräfte im Datenblatt sowie auf dem Produkt-Typenschild an. Welche Zuhaltung mit welcher Zuhaltekraft tatsächlich für die Schutztür benötigt wird, muss der Hersteller der Maschine festlegen.

Weitere wichtige Punkte, die immer wieder zu Unklarheiten führen, sind die Ansteuerung (Entsperrung) und die Stellungsüberwachung des Zuhaltemagneten (Sperrmittels). Es versteht sich von selbst, dass eine Maschine, ausgestattet mit einer Verriegelungseinrichtung mit Zuhaltung, erst dann gestartet werden kann, wenn die Schutztür geschlossen und zugehalten ist. Somit ist eine Stellungsabfrage der Verriegelungseinrichtung wie auch die des Sperrmittels der Zuhaltung erforderlich. Handelsübliche Zuhaltungen sind fehlschließsicher ausgestattet. Fehlschließsicher meint, dass durch die Verbindung des Sperrmittels mit einem Kontakt sowohl die Überwachung der Stellung der Verriegelung als auch der Zuhaltung mit einer einzigen Einrichtung möglich ist. Erst durch das Einführen des Betätigers in eine Zuhaltung wirken das Sperrmittel und die Verriegelungseinrichtung. Eine Startfreigabe kann erfolgen.

Bei zweikanaliger Ansteuerung ist durch sichere Energietrennung von außen ein Fehlerausschluss für die Sperrvorrichtung der Zuhaltung anzunehmen. So bestimmt nur die externe sichere Energieabschaltung das Sicherheitsniveau der Entsperrfunktion.

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Die Entsperrung der Zuhaltung ist Bestandteil der Risikobewertung. Damit soll verhindert werden, dass eine Zuhaltung im Fehlerfall entsperrt und somit den Zugang zur gefahrbringenden Bewegung zulässt. Da die Entsperrung im Regelfall bei handelsüblichen Zuhaltungen aus dem Steuerungsteil der Maschine eingeleitet wird, ist dieser Teil, insofern es die Risikobeurteilung fordert, eine Sicherheitsfunktion. Die Gestaltung der Sicherheitskette ist dementsprechend vorzunehmen. Dazu gehören die Erkennung des Stillstandes im steuerungstechnischen Teil (Stillstandüberwachung, Zeitverzögerung, Stellungsüberwachung etc.), die Verarbeitung der logischen Signale sowie die Ansteuerung der Zuhaltung (ein- oder zweikanalig). 

Die Performance einer Zuhaltung hängt somit nicht allein von der Zuhaltung ab. Vielmehr ist sowohl der Steuerungsteil als auch die Kabelverlegung maßgebend. Bei zweikanaliger Ansteuerung kann durch eine sichere Energietrennung von außen ein Fehlerausschluss für die Sperrvorrichtung der Zuhaltung angenommen werden. Die Sperrvorrichtung der Zuhaltung trägt in diesem Fall nicht zur Ausfallwahrscheinlichkeit der Entsperrfunktion bei. Das Sicherheitsniveau der Entsperrfunktion wird somit ausschließlich von der externen sicheren Energieabschaltung bestimmt. 

Werden Zuhaltungen einkanalig angesteuert, so ist maximal PL d/ SIL 2 für diese Sicherheitsfunktion erreichbar. 

Der Teufel im Detail

Prinzipiell sind Funktionalität und Verwendung einer Verriegelungseinrichtung mit Zuhaltung zur Stellungsüberwachung einer Schutztür recht leicht verständlich. Allerdings steckt auch hier der Teufel oft im Detail. Grundsätzlich gilt daher die Empfehlung, bei der Verwendung von Verriegelungseinrichtungen oder Verriegelungseinrichtungen mit Zuhaltung die wesentlichen Normen und deren Anforderungen zu studieren. Dabei ist es möglich, externe Unterstützung hinzuzuziehen: Beispielsweise bieten die Experten des tec.nicum, der Dienstleistungssparte von Schmersal, hierzu eine herstellerneutrale Beratung an.

Autor:
Frank Schmidt ist Leiter Normen-, Gremien und Verbandsarbeit bei Schmersal in Wuppertal.

Die DIN EN ISO 14119

Bei Maschinen und Anlagen, bei denen das unmittelbare Abschalten einer gefahrbringenden Bewegung unmöglich ist – z.B. Maschinen mit Nachlaufbewegung –, müssen gemäß DIN EN ISO 14119 Verriegelungseinrichtungen mit Zuhaltefunktion eingesetzt werden.

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Die DIN EN ISO 14119, 2014 als eine Typ-B2-Norm nach ISO 12100 veröffentlicht, wendet sich in erster Linie an den Hersteller oder Integrator von Maschinen, wie der Normen-Untertitel „Leitsätze für Gestaltung und Auswahl“ verdeutlicht. Gleichzeitig wird aber auch der Hersteller von Sicherheitsschaltgeräten angesprochen, da es im Rahmen der Normung notwendig war, Anforderungen an diese Sicherheitskomponenten zu formulieren, insofern als es hier keine Produktnormen zum Beispiel für Zuhaltungen gibt. Zudem gibt es Maschinenhersteller, die Verriegelungseinrichtungen für ihre Schutztüren selbst konstruieren oder Verriegelungseinrichtungen erwerben und mit eigenen Zuhaltungskomponenten erweitern und einsetzen. Somit ist diese Norm für den Hersteller von Sicherheitsschaltgeräten, wie beispielsweise Schmersal, ebenso wichtig wie für den Maschinenbauer.

Für Maschinen, die mit Schutztüren ausgestattet sind, war bis 2014 die Norm DIN EN 1088 „Sicherheit von Maschinen – Verriegelungseinrichtungen in Verbindung mit trennenden Schutzeinrichtungen“ anzuwenden, die die Anforderungen an die Gestaltung des Systems aus Schutztür und Positionsschalter definiert hat. Ihr gegenüber wurden in der DIN EN ISO 14119 einige Änderungen vorgenommen – beispielsweise eine Verbesserung der Struktur und Lesbarkeit, eine klare Zuordnung und Benennung der Bauarten von Verriegelungseinrichtungen, die Beschreibung ihrer Technologien mit ihren Vor- und Nachteilen oder auch die Definition und Berücksichtigung des ‚Umgehens auf eine vernünftigerweise vorhersehbare Art ­(Manipulation) und die Nennung der erforderlichen Maßnahmen zum Minimieren eines möglichen Umgehens als Ergebnis der Risikoeinschätzung‘. 

Zudem beschäftigt sich die Norm intensiv mit dem Thema Verriegelungseinrichtungen mit Zuhaltungen und deren Sicherheitsfunktionen sowie mit der Sicherheitsbetrachtung, eingebunden in die Steuerung.