Berührungslose Positons- und Geschwindigkeitsüberwachung bis SIL3/Ple
Getrennt blitzen
Mit steigendem Automatisierungsgrad in Produktion und Logistik wächst die Zahl der Anwendungen, in denen eine sichere Absolutposition benötigt wird. Die Sensoren safePXV/PUS und safeWCS/PUS von Pepperl+Fuchs bieten in Kombination mit der Auswerteeinheit PUS eine einfache Lösung, mit der sich SIL3/PLe mit minimalem Integrationsaufwand erreichen lässt.
Bild: Pepperl+Fuchs SEDas berührungslose Absolutpositioniersystem safePXV nach SIL3/PLe ist für lineargeführte, hochdynamische Applikationen wie Elektrohängebahnen, Schub-Skidanlagen oder Regalbediengeräte ausgelegt mit millimetergenauer Positionierung über Strecken bis zu 10km. Im Gegensatz zu herkömmlichen Technologien kommt es mit nur einem kameragestützten Sensor aus, da es über eine mehrstufige intrinsische Redundanz verfügt.
Sicherheitsgerichtete Bildaufnahme
Die Kamera ist auf ein Kunststoffband oder bedruckte Metallcodeleisten mit dreifarbigen DataMatrix-Codes gerichtet, das mit seiner selbstklebenden Rückseite leicht zu verlegen ist. Die Codes sind mit einer Abmessung von 15x15mm überdurchschnittlich groß formatiert. Die Kamera ist mit je einem roten und einem blauer LED-Ring ausgestattet, die in einem sicherheitsbewerteten Ablauf getrennt blitzen. So erfasst der Sensor immer nur einen Teil der farbigen DataMatrix-Codes: im blauen Licht die roten und schwarzen, im roten Licht die blauen und schwarzen Felder. Die optischen Signale werden von einem sicheren Algorithmus miteinander abgeglichen, was einer unabhängigen Plausibilitätsprüfung entspricht. Stimmt die Auswertung der erhobenen Bildinformation nicht mit der erfassten Position überein, wird eine Fehlfunktion gemeldet und die Sicherheitsschaltung ausgelöst. Da beide LED-Ringe direkt durch die sichere Auswerteeinheit angesteuert werden, ist automatisch auch die korrekte Funktion der Kamera-Software überprüft. Für die Bestimmung der Position auf der x-Achse genügt ein einziger DataMatrix-Code. Die Positionsdaten können selbst bei kompromittierten Bandabschnitten auf 0,2mm genau ausgegeben werden.
Robustes Outdoor-System
Das Messprinzip des Weg-Codier-Systems WCS wurde für eine zuverlässige Absolutpositionierung im Außenbereich für exakte Positionierung auf Streckenlängen bis 314,5m entwickelt. Die 70mm breite, hochkant stehende Codeschiene aus Kunststoff oder Edelstahl ist 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 LED-Beleuchtung auf der einen Innenseite durch die Ausstanzungen auf den gegenüberliegenden photoelektrischen Sensor. Ein rund 10cm langer Abschnitt des Schienen-Codes wird so nach dem Prinzip der Lichtschranke unter Ausschluss jeder Fremdlichteinwirkung erfasst. Bei einer Fahrgeschwindigkeit von bis zu 12,5m/s ermittelt der Lesekopf aufgrund der gestanzten Codes in Echtzeit alle 0,8mm 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 IP69 Schutzgehäuse versehen. 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 Positions- und Geschwindigkeitssignale von safePXV/PUS Lesekopf oder zwei safeWCS/PUS Leseköpfen werden von der sicheren Auswerteeinheit PUS-F161-B zweikanalig verarbeitet und bewertet. Sie steht in zwei auf diese Sensoren abgestimmten Varianten zur Verfügung. In beiden Versionen bildet das Gerät den sicheren Positionswert aus und evaluiert ihn. Es kann daraus einen sicheren Geschwindigkeitswert ableiten und ebenfalls evaluieren. Außerdem kann es Diagnosedaten des angeschlossenen Sensors verarbeiten und auf der Feldbusebene zur Verfügung stellen. Die Einheit verfügt über zwei separate Kanäle und gleicht deren Werte ab. Diese Struktur erfüllt die Vorgaben der Kategorie 4 nach EN ISO 13849-1. 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. Die PUS bietet für beide Systeme safePXV/PUS Leseköpfe und safeWCS/PUS Leseköpfe die Schnittstellen FSoE / Ethercat und Profinet/ Profisafe. Beide kombinierten Applikationen sind nach EC 61508 für SIL 3 und nach EN 13849 für PLe zertifiziert.
Mit steigendem Automatisierungsgrad in Produktion und Logistik wächst die Zahl der Anwendungen, in denen eine sichere Absolutposition benötigt wird. Die Sensoren safePXV/PUS und safeWCS/PUS von Pepperl+Fuchs bieten in Kombination mit der Auswerteeinheit PUS eine einfache Lösung, mit der sich SIL3/PLe mit minimalem Integrationsaufwand erreichen lässt.
Bild: Pepperl+Fuchs SEDas berührungslose Absolutpositioniersystem safePXV nach SIL3/PLe ist für lineargeführte, hochdynamische Applikationen wie Elektrohängebahnen, Schub-Skidanlagen oder Regalbediengeräte ausgelegt mit millimetergenauer Positionierung über Strecken bis zu 10km. Im Gegensatz zu herkömmlichen Technologien kommt es mit nur einem kameragestützten Sensor aus, da es über eine mehrstufige intrinsische Redundanz verfügt.
Sicherheitsgerichtete Bildaufnahme
Die Kamera ist auf ein Kunststoffband oder bedruckte Metallcodeleisten mit dreifarbigen DataMatrix-Codes gerichtet, das mit seiner selbstklebenden Rückseite leicht zu verlegen ist. Die Codes sind mit einer Abmessung von 15x15mm überdurchschnittlich groß formatiert. Die Kamera ist mit je einem roten und einem blauer LED-Ring ausgestattet, die in einem sicherheitsbewerteten Ablauf getrennt blitzen. So erfasst der Sensor immer nur einen Teil der farbigen DataMatrix-Codes: im blauen Licht die roten und schwarzen, im roten Licht die blauen und schwarzen Felder. Die optischen Signale werden von einem sicheren Algorithmus miteinander abgeglichen, was einer unabhängigen Plausibilitätsprüfung entspricht. Stimmt die Auswertung der erhobenen Bildinformation nicht mit der erfassten Position überein, wird eine Fehlfunktion gemeldet und die Sicherheitsschaltung ausgelöst. Da beide LED-Ringe direkt durch die sichere Auswerteeinheit angesteuert werden, ist automatisch auch die korrekte Funktion der Kamera-Software überprüft. Für die Bestimmung der Position auf der x-Achse genügt ein einziger DataMatrix-Code. Die Positionsdaten können selbst bei kompromittierten Bandabschnitten auf 0,2mm genau ausgegeben werden.
Pepperl+Fuchs SE
Dieser Artikel erschien in inVISION 1 (März) 2024 - 13.03.24.Für weitere Artikel besuchen Sie www.invision-news.de
