HBC-radiomatic

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Funktionale Sicherheit von HBC-Funksystemen.

Überall dort, wo Maschinen bewegt werden, muss der Schutz von Mensch und Umwelt an erster Stelle stehen. Auf den folgenden Seiten finden Sie detaillierte Informationen zur funktionalen Sicherheit von HBC-Funksystemen.

Sie haben Fragen zu diesem Thema? Unter der E-Mail-Adresse safety@radiomatic.com oder per Telefon unter +49 7951 393-0 sind unsere technischen Ansprechpartner gerne für Sie da!

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Maschinen sicher steuern – per Funk! Was bedeutet das?

Entsprechend der Maschinenrichtlinie 2006/42/EG sind Maschinenhersteller und -betreiber verpflichtet, die Sicherheit der Maschine zum Schutz von Mensch und Umwelt zu gewährleisten.

Dazu dient als Ausgangspunkt eine Risikobeurteilung, im Rahmen derer mögliche Gefährdungen hinsichtlich ihres wahrscheinlichen Schadensausmaßes eingeschätzt werden. Die so identifizierten Risiken müssen durch geeignete Maßnahmen gemindert werden.

Für eine funkgesteuerte Maschine heißt das, dass bei der Risikoanalyse die Eigenschaften der drahtlosen Kommunikation berücksichtigt werden, wie zum Beispiel das Funknetz als von mehreren geteilte Ressource, die begrenzte Reichweite des Funksignals und die ortsmobile Steuerungseinheit am Bediener.

Wie kann ich Sicherheit bewerten?

Eine Maschine ist dann sicher, wenn ein gefährlicher Fehler, der zu einem Schaden für Mensch oder Umwelt führen kann, nicht (oder extrem selten) auftritt.

Zum Schutz vor gefährlichen Fehlern werden Sicherheitsfunktionen entwickelt: Wenn sie wirken, werden Fehler durch entsprechende Maßnahmen erkannt und – falls möglich – korrigiert. Sicherheitsfunktionen sind intelligente Gebilde aus Redundanzen, Diagnosepfaden, Testroutinen und hochzuverlässigen Bauteilen. Die Sicherheitsarchitektur eines Steuerungssystems wird unter dem Stichwort der funktionalen Sicherheit betrachtet. Um die Zuverlässigkeit dieser Sicherheitsfunktionen und damit die Sicherheit der Maschine zu bewerten, fasst man die Wirkung dieser risikomindernden Maßnahmen in einem Kennwert zusammen.

Das ist der sogenannte Performance Level oder die Sicherheitsanforderungsstufe (Sicherheits-Integritätslevel, Safety Integrity Level, SIL). Zur Ermittlung einer Sicherheitsanforderung im Sinne des Performance Levels werden für jede Gefährdung entlang eines Risikographen die Schwere der Verletzung (S), die Häufigkeit der Gefahr-Aussetzung (F) und die Möglichkeit zur Begrenzung oder Vermeidung eines Schadens (P) gemeinsam betrachtet.

Ein Performance Level „d“ ist bei einem hohen Risikowert gefordert, der dann gegeben ist, wenn die Gefahr einer ernsten Verletzung häufig und andauernd besteht – dann kann durch die entsprechende Sicherheitsfunktion ein hoher Beitrag zur Risikominderung erreicht werden.

Einem Performance Level „d“ entspricht dann auch eine errechnete, durchschnittliche Wahrscheinlichkeit eines gefährlichen Fehlers von < 10-6 pro Stunde (in etwa < 1 Fehler pro 114 Jahre).



… und wo steht das?

Performance Level und SIL sind normative Begriffe unterschiedlicher Herkunft – letztlich sind aber beide Kennwerte ein Maß für die Zuverlässigkeit einer Sicherheitsfunktion.

Der SIL ist eine Festlegung der Normen EN 61508 und EN 62061. Der Anwendungsbereich dieser beider Normen beschränkt sich auf elektrische, elektronische und programmierbar elektronische Systeme.

Obwohl auch die Funksteuerung ein programmierbar elektronisches System ist, wirken die relevanten Sicherheitsketten bis in die im Maschinenbau relevanten Bereiche Mechanik, Pneumatik und Hydraulik hinein – diese werden von der EN 13849-1 erfasst.

Da es für die abschließende Bewertung einer Funksteuerung bisher keine Produktnorm („Typ C“-Norm) gibt, ergeben sich Anforderungen an die funktionale Sicherheit der Funksteuerung aus der Risikoanalyse der funkgesteuerten Maschine. Aus diesem Grund werden HBC-Funksteuerungen grundsätzlich nach EN 13849-1 spezifiziert – so ermöglichen wir eine konsequente Betrachtung der Sicherheitskette in Zusammenarbeit mit dem Maschinenhersteller.

Dazu zählen unter anderem:

  • der Schutz des Senders vor einer Aktivierung durch nicht-autorisierte Anwender,
  • der Schutz vor einer ungewollten Befehlsausgabe,
  • der zwangsgeführte STOP-Schalter,
  • die Verarbeitung des NOT-STOP-Signals durch eine Kategorie-3-Architektur,
  • die Nicht-Belegung von rastenden Bedienelementen mit Bewegungsbefehlen,
  • die Vorwarnung und Abschaltung bei niedriger Akkuspannung.
Sicherheit – ein Zusammenspiel von Steuerung und Maschine.

Die Sicherheitskette unserer Funksteuerung umfasst unsere entsprechend qualifizierten Eingabeelemente am mobilen Funksender (z. B. Meisterschalter, Linearhebel, Taster), die Funkübertragung selbst sowie die Ausgabeelemente des maschinenseitig verbauten Funkempfängers (z. B. Relais, Digitalwerte, serielle Schnittstellen, Bussysteme usw.) und schließt eine Qualifizierung der Elektronik und Software inklusive ihrer Diagnosefähigkeit mit ein.

 

Natürlich – die Funksteuerung alleine macht die Maschine nicht sicher. Es kommt auf ihre Einbindung in das Steuerkonzept der Maschine an: Die Sicherheitskette beginnt am mobilen Funksender und endet dort, wo eine gefahrbringende Bewegung entstehen oder verhindert werden kann – am jeweiligen Antrieb, Motor, Zylinder. Auf die korrekte Einbindung des Funkempfängers kommt es also an! Wir legen Wert auf eine ganzheitliche Betrachtung, damit Sicherheit wirken kann.

Sicherheit und Verfügbarkeit gleichzeitig steigern.

Sicherheit darf nicht zu Lasten des effizienten Betriebs von Funksystem und Maschine gehen, sichere Technik muss gleichzeitig hoch verfügbar sein. Durch Ansätze wie Redundanz in

Software- und Hardware und intelligente Frequenzmanagementverfahren verbessern wir Sicherheit und Verfügbarkeit gleichzeitig – selbst bei steigenden Nutzerdichten im Funkraum.

 In einer kritischen Situation muss sich der Maschinenführer darauf verlassen können: Der sichere Zustand ist jederzeit erreichbar. Die wichtigste Sicherheitsfunktion unserer Funksteuerung ist

daher die Not-Stop-Funktion (spezifiziert mit Kategorie 3 PL d nach EN 13849-1:2015).

 

Wir blicken zurück auf mehr als 30 Jahre Erfahrung mit unserer bewährten Not-Stop-Technik – und damit auf mehrere hunderttausend Systemjahre ohne Fehler. Durch den Einsatz von intelligenten Frequenzmanagementverfahren konnten wir gleichzeitig die Verfügbarkeit unserer Systeme kontinuierlich steigern.

In verschiedenen Anwendungsszenarien können neben dem Not-Stop weitere Sicherheitsfunktionen erforderlich sein. Einige Beispiele finden Sie hier.

Die wichtigste Sicherheitsfunktion von HBC-Funksteuerungen ist der Not-Stop (spezifiziert mit Kategorie 3 PL d nach EN 13849-1:2015). In spezifischen Anwendungsfällen können darüber hinaus zusätzliche Sicherheitsfunktionen gefordert sein.

Hier einige Beispiele:

Kraneinsatz beim Aufstellen von Windrädern.

Gefahrenpotenzial:

Die Ausgabe falscher Bewegungsbefehle (z. B. Heben / Senken / Schwenken) kann zu enormen Unfallrisiken für Monteure in großer Höhe führen.

 

Anforderung an das Steuerungssystem:

Die Maschinensteuerung muss die sichere Aktivierung, Übertragung und Auslösung der sicherheitsrelevanten Befehle per Meisterschalter auf dem Funksender gewährleisten.

Materialtransporte mit SPMT (self-propelled modular transporter).

Gefahrenpotenzial:

Auf dem begrenzten Einsatzgebiet der SPMT können durch nicht angeforderte Fahrten mit Maximalgeschwindigkeit erhebliche Gefahren für das Begleitpersonal entstehen.

 

Anforderung an das Steuerungssystem:

Die Überwachung des zugehörigen Meisterschalters muss die sichere Maximierung und die sichere Limitierung der Fahrgeschwindigkeit ermöglichen.

Personensicherung am Kranhaken.

Gefahrenpotenzial:

Aus der ungewollten Umschaltung von der Betriebsart „Personensicherung“ auf den „Kranbetrieb“ können gravierende Unfallrisiken für die Monteure resultieren.

 

Anforderung an das Steuerungssystem:

Ein Betriebsartenwahlschalter sorgt für eine sichere Umschaltung zwischen den Betriebsarten.

Unsere Funksteuerungen technos A, technos B, spectrum 3/D und spectrum E sind jetzt mit zusätzlichen sicheren Befehlen gemäß PL d Kategorie 3 nach EN 13849-1:2015 erhältlich! Die Umsetzung erfolgt in Kombination mit unseren Funkempfängern der 7er-Serie.

Unser gesamtes Angebot ist mit allen Funktechnologien und Frequenzbändern sowie vielen weiteren HBC-Sicherheitsfeatures lieferbar.

Funksender mit zusätzlichen sicheren Befehlen
technos A
technos A
  • NOT-STOP.
  • Sichere Richtungsvorwahl für 6 Fahrbefehle.
  • Bis zu 4 sichere Befehle.
technos B
technos B
  • NOT-STOP.
  • Sichere Richtungsvorwahl für 8 Fahrbefehle.
  • Bis zu 4 sichere Befehle.
spectrum 3
spectrum 3
  • NOT-STOP.
  • Sichere Richtungsvorwahl für 10 Fahrbefehle.
  • Sichere Geschwindigkeitsvorwahl für 10 Bewegungsbefehle.
  • Bis zu 8 sichere Befehle.
spectrum D
spectrum D
  • NOT-STOP.
  • Sichere Richtungsvorwahl für 10 Fahrbefehle.
  • Sichere Geschwindigkeitsvorwahl für 10 Bewegungsbefehle.
  • Bis zu 8 sichere Befehle.
spectrum E
spectrum E
  • NOT-STOP.
  • Sichere Richtungsvorwahl für 12 Fahrbefehle.
  • Sichere Geschwindigkeitsvorwahl für 12 Bewegungsbefehle.
  • Bis zu 16 sichere Befehle.
Die 7er-Serie - Maßgeschneiderte Konfiguration per Steckkarten

Alle HBC-Funkempfänger der 7er-Serie arbeiten mit unserem modularen radiobus®-Steckkartensystem. Der gesamte Funktionsumfang mit Steuerbefehlen, Schnittstellen und weiteren Features kann damit optimal auf Ihre individuellen Anforderungen abgestimmt werden. Für die gewünschte Konfi guration des Empfängers werden einfach die entsprechenden Karten eingesteckt.

Die Produkte der 7er-Serie unterscheiden sich in der Anzahl der verfügbaren Steckplätze sowie in der Spannungsversorgung.

Funktionsumfang (je nach gewählter Empfängergröße):

  • Bis zu 100 Schaltbefehle (Ein / Aus).
  • Bis zu 10 stufenlose Befehle.
  • Bei seriellen Schnittstellen entsprechend der Protokoll-Definition.
Steckkarten für die sichere Relaisausgabe und CAN-Abschaltung

Für die Projektierung von HBC-Funksystemen mit zusätzlichen sicheren Befehlen haben wir zwei neue Steckkarten entwickelt.

Steckkarte für die sichere Relaisausgabe (Kat. 3 PL d)

  • 2 Ausgabe-Kanäle mit redundanten Relais pro Karte als Schnittstelle für 2 Sicherheitsfunktionen zur Maschine.
  • AC-Version: max. Schaltspannung 250 V AC, max. Schaltleistung 250 W, max. Schaltstrom 1 A.
  • DC-Version: max. Schaltspannung 30 V DC, max. Schaltleistung 90 W, max. Schaltstrom 3 A.

Steckkarte mit sicherer CAN-Abschaltung (Kat. 3 PL d)

  • Übertragung eines sicheren CAN-Protokolls.
  • Überwachung der gesendeten Busnachrichten.
  • Sichere Trennung des HBC-Systems vom CAN-Bus im Fehlerfall.

 

 

FSE 736 / 737 radiobus®
FSE 736 / 737 radiobus®
  • 4 Steckkarten möglich, davon bis zu 2 Relaiskarten mit PL d. AC- oder DC-Spannungsversorgung.
FSE 736 / 737 radiobus®
FSE 776 / 777 radiobus®
  • 14 Steckkarten möglich, davon bis zu 5 Relaiskarten mit PL d. AC- oder DC-Spannungsversorgung.

Wir beraten Sie gerne rund um den sicheren Betrieb unserer Produkte, zu Service und Wartung oder selbstverständlich bei der Nach- oder Umrüstung Ihrer Maschine. Unsere Experten stehen Ihnen zur Seite, wenn es um die Auswahl des für Sie zugeschnittenen Produkts geht:

  • Sie haben eine Anwendung, bei der Funk erstmals zum Einsatz kommt?
  • Sie entwickeln eine Maschine, die per Funk gesteuert werden soll?
  • Sie kennen unsere Steuerungen, wissen aber nicht, welche Sicherheitsfunktionen wir realisieren können?
  • Sie betreiben Maschinen, die per Funk gesteuert werden, und möchten mehr über die Sicherheitstechnik erfahren?
  • Sie haben Sicherheitsfunktionen auf Ihrer Maschine, die Sie zukünftig per Funk ansteuern wollen?
  • Sie sind Beauftragter für Arbeitsschutz?


Sicher haben Sie für Ihre Maschine bereits eine Risikoanalyse durchgeführt. Zur Integration der Funksteuerung in Ihr Bedienkonzept beantworten wir gemeinsam mit Ihnen zum Beispiel diese Fragen:

  • Welchen Befehlsumfang soll Ihre Funksteuerung abbilden? Welchen Sicherheitsfunktionen entspricht dies?
  • Was ist der sichere Zustand Ihrer Maschine und was bedeutet das für die Funksteuerung? Was passiert bei Funkabriss?
  • Worauf müssen wir bei der Einbindung der Steuerung in Ihr Maschinenkonzept achten? Kommt eine Sicherheits-SPS zum Einsatz?
  • Wird die Maschine ausschließlich per Funk bedient oder gibt es noch einen verkabelten Steuerstand? Wie wird die Übergabe zwischen beiden realisiert?

Sicherheit steht immer an erster Stelle, daher: Sprechen Sie uns an – so früh wie möglich! Kontaktieren Sie Ihren Ansprechpartner im HBC-Vertrieb und vereinbaren Sie ein Beratungsgespräch.

So erreichen Sie uns: HBC-radiomatic GmbH

Haller Straße 45 – 53
74564 Crailsheim
Telefon +49 7951 393-0
safety@radiomatic.com