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Der wahre Wert der funktionalen Sicherheit in Lebensmittelverarbeitungslinien

Sensata

Von Jean-Marc Hubsch, Sensata Technologies

Der Betrieb von Lebensmittelverarbeitungsanlagen kann gefährlich sein. Manchmal ist es die Geschwindigkeit von Maschinen, die das größte Risiko darstellt, oder die Temperatur, bei der sie arbeiten. In anderen Beispielen ist das Risiko vielleicht sogar noch offensichtlicher: Zum Beispiel weisen Schneid- und Schneidemaschinen auf eine potenzielle Gefahr für jeden hin, der in der Nähe der Fabrik läuft.

Das Entwerfen von Maschinen, die an sich "sicher" sind, ist die Aufgabe von Konstrukteuren, die die Regeln der "funktionalen Sicherheit" einhalten und Systeme (und Prozesse) erstellen, die das Risiko von Körperverletzungen oder anderen Schäden für das Wohlbefinden einer Person minimieren. Bei „Funktionaler Sicherheit“ geht es nicht nur darum, zu ermitteln, woher das Risiko stammt, sondern auch darum, wie es gesteuert werden kann, in der Regel durch die Integration von Schutz- oder Korrekturvorrichtungen, um das Auftreten einer Gefahr zu verhindern oder die Auswirkungen eines gefährlichen Ereignisses zu verringern.

Sicherheitsbewertungen

Am kritischsten geht es bei funktionaler Sicherheit eher um "aktive" als um "passive" Systeme. Eine der größten Herausforderungen für Ingenieure besteht darin, nicht nur die Sicherheit beim Entwurf, sondern auch die Gesamtsicherheitsbewertung des Systems zu gewährleisten. Eine der schnellsten und effektivsten Methoden, um diese Einstufung zu erreichen, und eine weltweit anerkannte Methode, besteht darin, Komponenten und Geräte zu verwenden, die selbst von einer der anerkannten Zertifizierungsstellen (z. B. TÜV Rheinland). Designer müssen nur die relevanten Daten in die SISTEMA-Software (kostenlos im Internet verfügbar) einspeisen, um das endgültige Sicherheitsniveau zu berechnen und aufzuzeichnen.

Standardprodukte, die nicht einzeln für die Sicherheit geeignet sind, können natürlich verwendet werden, können jedoch die Konstrukteure auf eine niedrigere Sicherheitsstufe für das gesamte System beschränken oder eine gründliche und unabhängige Analyse des Systems erfordern, die wiederum die Geschwindigkeit verlangsamen könnte Das System kann endlich auf den Markt gebracht werden. Die Verwendung zertifizierter Produkte macht es Ingenieuren einfacher, eine Sicherheitsbewertung für ein System insgesamt zu berechnen und genau zu fordern sowie wichtige Daten, wie beispielsweise eine mittlere Zeit bis zum Versagen, bereitzustellen. Es reduziert auch die Arbeit (und die Kosten), die der OEM beim Design von Functional Safety als Maschinenupgrade benötigt.

Die Herausforderung für Konstrukteure besteht nicht nur darin, was an dem Punkt passiert, an dem eine neue Maschine oder Anlage konzipiert wird, sondern auch darin, wie die funktionale Sicherheit einer Maschine vor Ort verbessert werden kann. Zu diesem Zweck sind Encoder der Schlüssel. Encoder wandeln Dreh- oder Linearbewegungen in ein digitales Signal um und spielen eine entscheidende Rolle bei der Überwachung und Steuerung von Bewegungsparametern wie Geschwindigkeit, Geschwindigkeit, Richtung, Entfernung oder Position. Derzeit werden neue Encoder mit analogen Sin Cos-Ausgängen und digitalen Transistor-Transistor-Logik- (TTL-) und High-Threshold-Logik- (HTL-) Ausgängen entwickelt, die mit den meisten auf dem Markt befindlichen Sensoren kompatibel sind. Dies gibt Designern eine größere Auswahl und Flexibilität, insbesondere wenn es geht um die sanierung bestehender systeme.

Produkte wie Encoder und Sicherheitsmodule, die für funktionale Sicherheit zertifiziert sind, können problemlos zur Nachrüstung vorhandener Geräte verwendet werden, um eine modulare Sicherheitslösung zu ermöglichen, die das Sicherheitsniveau des Systems auf SIL3 / PLe erhöht.

Ingenieure können einfach ältere Komponenten gegen neue austauschen und so sofort das allgemeine Sicherheitsniveau eines Systems verbessern. Diese neueren Komponenten sind häufig komplexer, und manchmal kann ein einzelnes Gerät verwendet werden, um Aufgaben auszuführen, für die zuvor möglicherweise mehrere Geräte erforderlich waren, um dasselbe Sicherheitsniveau zu erreichen.

In dem Beispiel einer Hochgeschwindigkeits-Schneidlinie sind möglicherweise eine Reihe von Steuerungstechnologien erforderlich, darunter Kameras, Schalter, Näherungssensoren usw. Durch die Verwendung von Encodern mit einer Ausfallwahrscheinlichkeit pro Stunde (PFH) am oberen Ende von SIL 2 Weitere Komponenten eines niedrigeren SIL, jedoch an der Spitze von SIL 2, können hinzugefügt werden, ohne die SIL-Gesamtbewertung des Systems zu beeinträchtigen. Der Gesamt-PFH-Wert jeder Komponente gibt der Maschine ihre Bewertung der funktionalen Sicherheit.

Wirkungsgrade optimieren

Während der Hauptzweck der funktionalen Sicherheit, wie der Name schon sagt, der Schutz der Menschen ist, geht es auch darum, sicherzustellen, dass die Systeme eine optimale Leistung erzielen. Eine der zeitaufwändigsten Aufgaben in der Lebensmittelproduktion ist das Anhalten und Reinigen einer Maschine, bevor auf eine andere Produktlinie umgestellt wird. Dies kann einen ganzen Tag dauern. Maschinen müssen gestoppt werden, um die Mitarbeiter vor den Gefahren von beweglichen Teilen und anderen Risiken zu schützen. Mit den neuen Steuerungslösungen für funktionale Sicherheit von Sensata ist es jedoch möglich, das Gerät während des Reinigungszyklus langsam, aber sicher zu betreiben.

Zu den Encodern der Produktreihe Functional Safety von Sensata gehört der Sicherheits-Encoder der DSM5X-Serie zur Erfassung von Drehzahl und Position. Sie ermöglichen einen kontrollierten und sicheren Dauerbetrieb der Ausrüstung, sodass die Arbeiter die Ausrüstung während der Bewegung kontinuierlich reinigen können und auf diese Weise einfach und effizient auf alle Teile der Ausrüstung zugreifen können.

Hergestellt aus rostfreiem Stahl und robust im Design, sind die Encoder auch IP69K-konform, um den ultimativen Schutz gegen das Eindringen von Hochtemperaturdampf und Hochdruckwasser zu gewährleisten - unerlässlich in Abwaschszenarien.

Wenn solche Systeme bereits in Betrieb sind, wurde die Umrüstzeit auf bis zu zwei Stunden reduziert. Die verbesserte Produktionsverfügbarkeit und -verfügbarkeit der Ausrüstung wird die Kosten für ein Upgrade auf ein funktionales Sicherheitssystem mehr als decken. Dank des intelligenten Designs für funktionale Sicherheit können auch laufende Wartungs- und Reparaturarbeiten abgeschlossen werden, ohne dass eine gesamte Linie stillgelegt werden muss.

Natürlich bringt jede Änderung eines bestehenden Konstruktions- und Konstruktionsprozesses zusätzliche Kosten mit sich. Mit der neuen Generation von Sensoren, Encodern und Controllern verfügen die Ingenieure über die Bausteine, um ein relativ sicheres System mit relativ geringem Aufwand und vergleichsweise geringem Aufwand zu schaffen. Bestehende Systeme können auch leicht aufgerüstet werden, um dort, wo sie erforderlich ist, ein höheres Maß an Sicherheit zu erreichen, ohne ein System von Grund auf neu entwerfen zu müssen.

www.sensata.com

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In erster Linie ist Sensata ein auf Engineering ausgerichtetes Unternehmen, dessen Aufgabe es ist, Ingenieuren in einer Vielzahl von Sektoren und Branchen die Möglichkeit zu geben, intelligentere und besser vernetzte Lösungen für ihre Konstruktionsherausforderungen zu entwickeln

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