Generell sichern Lichtgitter den Zugangsbereich zur Maschine. Mit dieser Sicherung allein würde eine Unterbrechung der Lichtstrahlen, egal aus welcher Richtung, ein sofortiges und komplettes Stillsetzen der Maschine zur Folge haben. Aber: Dieses unterbrochene Schutzfeld lässt sich überbrücken, wenn Muting ins Spiel kommt. Muting ist zum Beispiel dann nötig, wenn ein Produkt eine Maschine nach dem Verarbeitungsprozess verlässt und hier ein zum Teil offener Bereich existiert wie etwa eine offene Übergabestelle.

Muting eignet sich für alle Prozesse, bei denen Material zu- und abgeführt wird, wie zum Beispiel beim Palettieren. Je nach Anwendung besteht die Wahl zwischen L-, T- und X-Muting: Beim X-Muting kann Material das Schutzfeld beidseitig unterbrechen, hier sind lediglich zwei Sensoren nötig. Ist das Material nur in eine Richtung zu transportieren, werden die Lichtgitter in L-Version angebracht. Bei der T-Version erfolgt der Materialtransport in beide Richtungen.

Permanentes Unterbrechen

Blanking heißt nichts anderes als Ausblenden. Üblicherweise haben Lichtgitter aufgrund der Annäherungsgeschwindigkeit und des Nachlaufs der Maschine einen gewissen Abstand zur Gefahrenstelle. Doch selbst, wenn die geeignete Position gefunden ist, kann es sein, dass Teile der Maschine noch in das Schutzfeld des Lichtgitters hineinragen. In ­diesen Fällen ist es notwendig, dass ­einzelne Lichtstrahlen abgeschaltet be­ziehungsweise ihre Zustände ignoriert werden. In solchen Fällen ist die Rede von ‚Fixed Blanking‘: Eine solche ­Blockierung des Schutzfeldes ist dauerhaft und unbeweglich. Wird das entsprechende Maschinenteil entfernt, meldet das Lichtgitter, dass an dieser Stelle nun ein Zugriff in die Gefahrenzone möglich ist.

Mit den Lichtgittern ‚Psenopt Advanced‘ lassen sich je nach Anforderung Muting oder Blanking mit Kaskadierung mit ein und derselben Lichtschranke umsetzen.

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Bei einer Übertragung dieses Verhaltens auf sich bewegende Objekte, die sich also im Schutzfeld variabel positionieren, ist die Rede von ‚Floating Blanking‘. Hierbei ist es je nach Konfiguration sogar möglich, dass das Objekt teilweise oder komplett das Schutzfeld verlässt. Über diese Funktion werden beispielsweise Objekte auf einem Förderband, die nacheinander das Schutzfeld des Lichtgitters kreuzen, als in Ordnung definiert; sie können passieren, ohne dass das Lichtgitter auslöst.

Für Applikationen, die entweder hohe Schutzfelder oder einen Hintertretschutz erfordern, bieten sich beispielsweise Lichtschranken mit Kaskadierung wie ‚Psenopt Advanced‘ von Pilz an. Die übereinander angeordneten und in Reihe geschalteten Lichtgitter reduzieren den Aufwand für die Verdrahtung. Zudem arbeiten die Lichtgitter mit durchgängigen Einzelstrahlen, die die sogenannten Totzonen komplett ausschließen. Somit können die Lichtschranken näher an die Applikation rücken.

Software erleichtert Handling

Muting bezeichnet das sichere, automatische und vorübergehende Überbrücken einer Schutzeinrichtung. Um Material wie etwa beim Palettieren in oder aus einem Gefahrenbereich zu transportieren, eignen sich Lichtgitter mit Muting-Funktion.

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Mit Unterstützung durch die zur berührungslos wirkenden Schutzeinrichtung dazugehörige Software lässt sich diese schnell der erforderlichen Funktion anpassen. Die Einzelstrahlen lassen sich in der Software sichtbar abbilden und damit die Lichtschranke schnell in Betrieb nehmen. Auch mit Blick auf Bedienung und Handhabung – zum Beispiel beim Blanking – sind neue Gegenstände mit wenigen Schritten eingerichtet. Software ermöglicht eine schnelle Fehlerdiagnose, was Stillstandzeiten reduziert und die Verfügbarkeit der Anlage erhöht.

Zudem lässt sich sowohl das Muting oder Blanking mit Kaskadierung einfach umsetzen, da neue Objekte binnen kurzer Zeit konfiguriert werden können: Ohne zusätzlichen Aufwand ist die offline erstellte Konfiguration über den Programmieradapter auf andere Maschinen übertragbar. Per Software lässt sich der Lichtschranke eine Codierung zuordnen, so dass sie flexibel angebracht werden kann. Auch das Auslesen des Fehlerspeichers mit Klartextnachrichten ist möglich.

Der Nutzen der Kaskadierung

Mittels Kaskadierung ist ein effektiver Übergreif- und Hintertret-Schutz realisierbar: So lassen sich benachbarte Schutzfelder einfach absichern – beispielsweise Vorder-, Ober- und Rück­seite einer Maschine mit nur einem Lichtgittersystem.

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Bei der Kaskadierung fungiert ein Lichtgitter immer als Master und wird mit der Steuerung verdrahtet; die weiteren Lichtgitter werden vom Master mitversorgt und direkt miteinander verbunden. Mit den in Reihe geschalteten Lichtgittern lassen sich sowohl der Verdrahtungsaufwand als auch die Kosten deutlich reduzieren, da nur zwei sichere Eingänge nötig sind.

Grundsätzlich lassen sich Lichtschranken in allen Industriebereichen einsetzen, wenn es darum geht, eine barrierefreie Sicherheitslösung umzusetzen. Alle ‚Advanced‘-Lichtschranken von Pilz bieten erweiterte Funktionen wie Muting oder Blanking mit Kaskadierung. Dabei schützt ein unsichtbares Schutzfeld aus Infrarotstrahlen die gefährlichen Bereiche. Wird ein Lichtstrahl unterbrochen, löst dies sofort einen sicheren Abschaltbefehl aus.

Autor: Stephan Ogroske ist Product Manager Sensors bei Pilz in Ostfildern.

SI-Level und Per­formance Level ­standardisiert

Bei der sicherheitstechnischen Betrachtung einer Maschine werden berührungslos wirkende Schutzeinrichtungen (BWS), wie es auch Lichtgitter sind, in Typenklassen unterschieden. Wurde die gefahrbringende Situation in PLe klassifiziert, müssen Typ-4-Lichtgitter verwendet werden. Neu ist, dass ab Mitte 2015 Typ-2-Lichtgitter fest der Klassifizierung Plc zugeordnet werden.

In der Vergangenheit gab es bei der Risikoanalyse einer Maschine bezogen auf die berührungslos wirkenden Schutzeinrichtungen eine gewisse Unschärfe, was die Auslegung nach der IEC 62061 oder der ISO 13849 anging; die entsprechende BWS-Norm 61496-1 spricht von Typ-Klassen und war an dieser Stelle nicht eindeutig.

Mit der Neuauflage der überarbeiteten Version IEC 61496-1:2014/EN 61496-1:2013 wurden erstmals Typ-Klassen der entsprechende SIL-Wert und das Performance-Level zugeordnet. Hierbei ergibt sich die Änderung, dass ein Lichtgitter des Typ 2 nur noch in Applikationen mit Performance Level c eingesetzt werden darf. Typ-3-Geräte sind PLd zugeordnet; Typ-4-Geräte dürfen weiterhin im PLe eingesetzt werden. Diese Änderung wird am 10. Mai 2015 rechtsverbindlich.