Robustes Outdoor-System

Das Messprinzip des Weg-Codier-Systems WCS (Bild 2) wurde für eine zuverlässige Absolutpositionierung im Außenbereich entwickelt. Die 70 mm breite, hochkant stehende Code-Schiene aus Kunststoff oder Metall ist hier mit Aussparungen versehen. Sie kann an Steigungen ebenso wie in Kurven platziert werden, auch Unterbrechungen und Weichen sind möglich.

Im U-förmigen Lesekopf fällt das Licht einer leistungsstarken LED-Reihe auf der einen Innenseite durch die Ausstanzungen auf den gegenüberliegenden photoelektrischen Sensor. Ein rund 10 cm langer Abschnitt des Schienen-Codes wird so nach dem Prinzip der Lichtschranke unter Ausschluss jeder Fremdlichteinwirkung erfasst. Bei einer Fahrgeschwindigkeit von bis zu 12,5 m/s ermittelt der Lesekopf aufgrund der gestanzten Codes in Echtzeit alle 0,8 mm einen neuen absoluten Positionswert. Rauch, Staub, extreme Temperaturen und Witterungseinflüsse beeinträchtigen die Erkennung nicht.

Die Standardausführung ist in einem Gehäuse aus robustem Kunststoff untergebracht. Für den Einsatz unter besonders rauen Bedingungen ist die Produktvariante WCS Outdoor mit einem zusätzlichen transluzenten Schutzgehäuse versehen, das hermetisch dicht gegen Staub und Feuchtigkeit abschließt (Bild 3). Es verträgt Salzwasser, aggressive Stoffe sowie Hochdruckreinigung und entspricht der Schutzklasse IP69. In der sicheren Ausführung sind zwei Leseköpfe hintereinander angebracht. Einer ist für die Vorwärts-, der andere für die Rückwärtsbewegung parametriert, sodass eine getrennte, redundante Signalgebung gewährleistet ist.

Redundante Auswertung

Die redundanten Signale von „safePXV“ und WCS werden von der Auswerteeinheit PUS-F161-B sicher verarbeitet. Sie steht in zwei auf diese Sensoren abgestimmten Varianten zur Verfügung. In beiden Versionen liest das Gerät den sicheren Positionswert aus und evaluiert ihn. Es kann daraus einen sicheren Geschwindigkeitswert ableiten und ebenfalls evaluieren. Außerdem kann es nichtsichere Werte für Position und Geschwindigkeit sowie Diagnosedaten des angeschlossenen Sensors verarbeiten.

Die Einheit verfügt über zwei separate Kanäle und gleicht deren Werte ab. Diese Struktur erfüllt die Vorgaben der Kategorie 4 nach DIN EN ISO 13849-1 [2]. Der Abgleich dient zugleich der Selbstdiagnose des Systems. Bei der Kombination mit dem „safePXV“ genügt ein Stecker für die Verbindung zu beiden Kanälen.

Die Auswerteeinheit fungiert als Gateway zum Feldbus. Bei der Kombination mit dem WCS werden die sicheren Daten an die sichere Steuerung übermittelt. Je nach Gerätevariante B28 oder B31 werden die sicheren Positions- bzw. Geschwindigkeitsdaten entweder über Ethercat/FSoE oder Profinet/Profisafe an die Steuerung übertragen. Beide kombinierten Applikationen sind nach der Normenreihe DIN EN 61508 [2] für SIL3 und nach DIN ISO EN 13849-1 für PL e zertifiziert. Sie ermöglichen dank Vorzertifizierung und Vorkonfiguration eine schnelle und einfache Inbetriebnahme.

Von Regalshuttle bis Hafenkran

Die Kombination der sicheren Auswerteeinheit mit den sicheren Positioniersystemen ermöglicht eine sichere Absolutpositionierung in den meisten lineargeführten Anwendungen. Das „safePXV“-System ist in erster Linie für intra- und produktionslogistische Aufgaben gedacht. Es kann zum Beispiel zur Steuerung von Regalshuttles verwendet werden. Mit der sicheren Positionierung können dort in einzelnen Gängen Wartungsarbeiten oder andere Eingriffe durch menschliches Personal vorgenommen werden, ohne dass die ganze Anlage abgeschaltet werden muss.

Der große Portalkran, der im Hafen Container bewegt, ist eine typische Anwendung für das hochrobuste WCS. Das System arbeitet selbst bei extremen Witterungsverhältnissen zuverlässig und ist gegen die unvermeidlichen mechanischen Einwirkungen in einer solchen Umgebung resistent. Die sichere Positionierung erlaubt eine hochgradige Automatisierung von einzelnen Arbeitsschritten und bildet die Grundlage für die zuverlässige Absicherung der komplexen Interaktionen.

Literatur

1. Pepperl+Fuchs SE, Mannheim: www.pepperl-fuchs.com 
2. DIN EN ISO 13849-1:2023-12 Sicherheit von Maschinen – Sicherheitsbezogene Teile von Steuerungen. Teil 1: Allgemeine Gestaltungsleitsätze. Berlin: Beuth-Verlag
3. Normenreihe DIN EN 61508 (VDE 0803) Funktionale Sicherheit sicherheitsbezogener elektrischer/elektronischer/programmierbarer elektronischer Systeme. Berlin · Offenbach: VDE VERLAG