Bei Tomra Recycling, einem Anbieter sensorgestützter Sortierlösungen, spielt Sicherheit eine Schlüsselrolle. Als Paradebeispiel dient die neue Sortiermaschine Autosort Pulse, die Aluminiumlegierungen mit der dynamischen LIBS-Technologie (Laser Induced Breakdown Spectroscopy; laserinduzierte Plasmaspektroskopie) trennt und dabei höchste Sicherheitsstandards erfüllt. Das Sicherheitskonzept kombiniert das konfigurierbare Sicherheitssystem PSRmodular und die RFID-kodierten Sicherheitsschalter PSRswitch von Phoenix Contact, um für hohe Flexibilität, umfassenden Manipulationsschutz und eine intelligente Diagnose zu sorgen.

Die Maschine arbeitet mit vier Lasern der Klasse 4 nach EN 60825-1. Diese erzeugen eine sehr energiereiche Strahlung, die bei direkter oder reflektierter Einwirkung schwere Augen- und Hautverletzungen verursachen kann. Zur Minimierung dieser Risiken werden umfangreiche Schutzmaßnahmen umgesetzt. Die Laserkammer ist vollständig gekapselt und mit einer redundanten Abschaltung ausgestattet. Der Zugang wird mehrstufig kontrolliert und ausschließlich autorisiertem Fachpersonal gewährt. Warnhinweise und Sicherheitslabel kennzeichnen den Gefahrenbereich. Zusätzlich sind Sicherheitskreise eingebaut, die bei einer Öffnung des Sicherheitszugangs sofort alle Laser deaktivieren. Als ein zentrales Element der Sicherheitsarchitektur fungiert die physische Trennung des Laserbereichs vom Bedienbereich. Ergänzend stellt eine Überwachung der Sicherheitszugänge die lückenlose Kontrolle sicher. Die gesamte Sicherheitsarchitektur entspricht den Anforderungen der EN 60825-1 und wird durch weitere Maßnahmen wie manipulationssichere Schalter und redundante Abschaltkreise erweitert.

Sicherheitssystem mit RFID-kodierten Sicherheitsschaltern

Das Sicherheitskonzept verbindet inhärente Konstruktion, technische Schutzmaßnahmen sowie organisatorische Maßnahmen gemäß EN ISO 12100. Als Herzstück überwacht das konfigurierbare Sicherheitssystem PSRmodular bis zu 160 sichere Ein- und Ausgänge und unterstützt die Kommunikationsprotokolle Profinet und Modbus/TCP. Das Basismodul PSR-M-B2 integriert die Gateway-Funktionalität für Profinet und erlaubt eine schnelle, sichere Datenübertragung.

"Die intuitive Software gestattet eine einfache Konfiguration und Realisierung von Sicherheitsfunktionen wie Not-Halt, Überwachung der Sicherheitszugänge sowie Betriebsartenauswahl", erläutert Tomáš Potanko. Der Vorteil der Lösung liegt in der flexiblen Anpassung bei Änderungen im Maschinen-Layout. Eingebaute Diagnosefunktionen verringern Stillstandzeiten. Außerdem wird eine vorausschauende Wartung ermöglicht.

Die Produktfamilie PSRswitch umfasst RFID-kodierte Sicherheitsschalter mit hohem Manipulationsschutz gemäß EN ISO 14119. Die Geräte sind für eine sichere Reihenschaltung von bis zu 30 Sensoren ausgelegt. Sie liefern über das Kommunikationssystem IO-Link detaillierte Zustandsinformationen wie Schalterstatus, Manipulationsversuche oder Fehler direkt an die Steuerung. Dies trägt zu einer vorausschauenden Wartung bei und erhöht die Anlagenverfügbarkeit. Die Sortiermaschine Autosort Pulse verfügt über ein abgestuftes Sicherheitskonzept mit vier Betriebsarten:

• Stufe 1: Normalbetrieb – alle Absicherungen der Sicherheitszugänge sind aktiv, der Laser ist voll geschützt

• Stufe 2: Förderbandausrichtungs-Modus – Schutzmechanismen sind teilweise reduziert und Bewegungen verlangsamt, die Förderbänder werden nach einem Austausch ausgerichtet, der Laser ist deaktiviert

• Stufe 3: Ventiltestmodus – erweiterter Zugang, Laser sind deaktiviert, es erfolgt eine sichere Bewegungsüberwachung, Ventile und Komponenten werden getestet

• Stufe 4: Allgemeiner Ausrichtungsmodus – optimierte Ausrichtung der Laser, nur durch speziell geschultes Fachpersonal mit zusätzlichen Freigaben möglich

Verriegelte trennende Schutzeinrichtung mit berührungsloser PSRswitch-Technologie. © Tomra

Diese Abstufung sorgt für hohe Sicherheit bei gleichzeitiger Flexibilität für Service und Wartung. Jede Betriebsart ist klar definiert und erfordert spezifische Freigabeprozesse, um Manipulationen auszuschließen. Die Umsetzung geschieht über das Sicherheitssystem PSRmodular, das die Betriebsarten sicher verwaltet und die entsprechenden Sicherheitskreise aktiviert.

Validierung der sicherheitsrelevanten Software

Gemäß Risikobeurteilung ist der maximal erforderliche Performance Level PL d gemäß EN ISO 13849-1 festgelegt. Die Sicherheitsarchitektur erreicht jedoch technisch PL e. Die strikte Trennung von Safety- und Standardautomation stellt sicher, dass sicherheitskritische Funktionen niemals durch die Prozesssteuerung beeinflusst werden. Dies entspricht den Anforderungen moderner Sicherheitsnormen und erhöht die Ausfallsicherheit erheblich.

Neben der Hardware spielt die Software eine entscheidende Rolle für die Maschinensicherheit. Bei Tomra wird die Validierung sicherheitsrelevanter Software mit dem Tool Softema durchgeführt. Dieses Werkzeug erlaubt eine normgerechte Bewertung und Dokumentation der Sicherheitsfunktionen gemäß EN ISO 13849-1 und unterstützt die Berechnung des Performance Levels. So wird dafür gesorgt, dass sämtliche Sicherheitsfunktionen zuverlässig und nachvollziehbar implementiert sind. Die Validierung beinhaltet auch die Simulation von Fehlerfällen und die Prüfung der Reaktionszeiten der Sicherheitskreise.

Die Sortiermaschine Autosort Pulse erfüllt alle Anforderungen der Maschinenrichtlinie und wichtiger Normen, darunter der EN ISO 12100 (Risikobeurteilung), EN 60204-1 (elektrische Ausrüstung) und EN ISO 13849-1 (funktionale Sicherheit).

Maschinensicherheit wird zunehmend digital. KI, Cloud-Daten über Tomra Insight und Predictive Maintenance werden künftig noch stärker integriert. Dies ermöglicht neben höherer Anlagenverfügbarkeit eine kontinuierliche Optimierung der Sicherheitsarchitektur. Die Einbindung von Sicherheitsdaten in Cloud-Plattformen eröffnet neue Möglichkeiten für eine Remote-Diagnose und globale Sicherheitsüberwachung. "Es geht nicht mehr lediglich um den Schutz vor mechanischen Gefahren, sondern ebenso um sichere Kommunikation und Daten", betont Potanko.

Anpassung an das Maschinen-Layout

Die Sicherheitslösungen von Phoenix Contact – insbesondere PSRmodular und PSRswitch – fügen sich passend in das Konzept von Tomra ein. Ihre Modularität und Skalierbarkeit gestatten flexible Anpassungen an unterschiedliche Maschinen-Layouts. Die direkte Profinet-Übertragung und intuitive Konfiguration reduzieren den Aufwand bei der Inbetriebnahme und bei Änderungen. PSRswitch bietet mit der RFID-Technologie und IO-Link hohen Manipulationsschutz und ist bei einer vorausschauenden Wartung behilflich. Beide Systeme werden den Anforderungen der EN ISO 13849-1 gerecht und tragen zur Erreichung von Performance Level PL e bei. Damit sind die Lösungen von Phoenix Contact auch ein strategischer Baustein für die Zukunft der industriellen Sicherheit.

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Carsten Gregorius, Manager Strategic Product Marketing Safety, Phoenix Contact / am