Berührungslose Bereichsabsicherung mit Radar in rauen Umgebungen
Mehr Durchblick für den Personenschutz
Nicht trennende Schutzeinrichtungen sind im Maschinen- und Anlagenbau ein zentrales Element, wenn es darum geht, Produktionsbereiche flexibel und ohne physische Barrieren abzusichern. Besonders in Situationen, in denen Personen regelmäßig in Gefahrenbereiche eintreten müssen, bieten berührungslose Schutzsysteme entscheidende Vorteile. Sichere Radarsensoren stellen hierbei eine interessante Alternative zu optoelektronischen Lösungen dar, da sie nicht nur Flächen, sondern ganze Volumen überwachen können und auch unter schwierigen Umgebungsbedingungen zuverlässig arbeiten.
Bild: Pilz GmbH & Co. KGDie Radartechnologie empfiehlt sich überall dort, wo optoelektronische Sensoren an ihre Grenzen stoßen. Während optische Systeme durch Schmutz, Staub oder extreme Lichtverhältnisse beeinträchtigt werden können, bleiben Radarsensoren funktionsfähig. Sie sind unempfindlich gegenüber Umwelteinflüssen wie Regen, Nebel, Funkenflug oder starken Temperaturschwankungen. Radarsysteme arbeiten mit elektromagnetischen Wellen im zweistelligen Gigahertzbereich und reagieren zuverlässig auf Bewegungen im überwachten Bereich. Damit eignen sie sich besonders für Anwendungen in rauen Industrieumgebungen, etwa in der Schwerindustrie, Mineral- und Stahlverarbeitung, Holzindustrie, Lackieranlagen, Kühlhäusern oder Gießereien.
Ein weiterer Vorteil: Radarsensoren können nicht nur Flächen, sondern auch dreidimensionale Räume überwachen. Dadurch lassen sich Schutzbereiche flexibel gestalten, insbesondere wenn nicht nur der Zutritt, sondern auch das Verweilen im Gefahrenbereich erkannt werden muss.
Bild: Pilz GmbH & Co. KGZwei sicherheitsgerichtete Funktionen: Bereichsabsicherung und Hintertretschutz
Sichere Radarsysteme übernehmen zwei zentrale Aufgaben: die Bereichsabsicherung und den Hintertretschutz. Die Bereichsabsicherung sorgt dafür, dass beim Betreten des Gefahrenbereichs die Maschine in einen sicheren Zustand versetzt wird. Der Hintertretschutz verhindert einen ungewollten Wiederanlauf der Maschine, solange sich noch Personen im überwachten Bereich befinden. Moderne Radarsysteme sind skalierbar und modular aufgebaut. Mehrere Sensoren können zur Überwachung großer oder komplexer Bereiche eingesetzt und in Reihe geschaltet werden. Ein besonderer Vorteil: Radarsensoren sind so sensibel, dass sie sogar Mikrobewegungen wie den Herzschlag eines Menschen erkennen können. Das erhöht die Zuverlässigkeit der Überwachung, selbst wenn sich Personen kaum sichtbar bewegen.
Flexible Schutzbereiche - auch für große Maschinen und Außenbereiche
Der tatsächliche Schutzraum, den ein Radarsystem abdeckt, hängt maßgeblich von der Anordnung, Installationshöhe und Neigung der Sensoren ab. Moderne Systeme wie PSENradar von Pilz bieten verschiedene Radartypen mit Erfassungsbereichen von bis zu 9m. Dies ist besonders bei mobilen Anwendungen im Außenbereich und bei großen Maschinen wie Portalkranen vorteilhaft. Hier kann der Sensor so positioniert werden, dass er weit über die Maschine hinaus den Fahrweg überwacht und Personen frühzeitig erkennt. Ein Fallbeispiel: Wird ein Portalkran mit einem Radarsensor ausgestattet, kann dieser den Fahrweg vor dem Kran überwachen und so verhindern, dass Personen in den Gefahrenbereich gelangen. Der ausgeweitete Schutzbereich ermöglicht auch bei größeren Maschinen eine effektive Absicherung.
Radarsysteme sind prädestiniert für den Einsatz in rauen Industrieumgebungen. Typische Einsatzorte finden sich in der Mineral- und Stahlverarbeitung, wo Staub, Späne, Schweißfunken oder grelles Licht vorherrschen. Auch in Lackieranlagen, Kühlhäusern oder Gießereien sowie in Schüttguthäfen bewähren sich Radarsensoren, da sie auch bei Nebel, Schnee und mäßigem Regen zuverlässig arbeiten.
Bild: Pilz GmbH & Co. KGRoboterzellen sicher überwachen
Die Absicherung von Roboterzellen stellt besondere Anforderungen an die Sicherheitstechnik. Hier müssen sowohl der Hintertretschutz als auch ein sicherer Wiederanlauf gewährleistet sein. Radarsensoren können das erforderliche Sicherheitslevel (SIL 2 bzw. PL d, Kategorie 3) erfüllen und bieten eine wirtschaftliche Alternative zu Kombinationen aus Sicherheitslichtgittern und Laserscannern. Sie übernehmen die Zugangsabsicherung und den Hintertretschutz in einem System und ermöglichen so eine effiziente und platzsparende Umsetzung der Sicherheitsanforderungen. Die Radartechnologie detektiert sämtliche Umgebungsbedingungen zuverlässig und überwacht daher jegliche Art von Bewegung im definierten Schutzraum. Im Fokus der Umgebungsüberwachung steht dabei die Überwachung des Stillstands einer Maschine. Durch die Kombination beider Schutzfunktionen in einem System wird die Umsetzung sicherheitstechnischer Anforderungen in der Roboterzelle vereinfacht und wirtschaftlicher gestaltet.
Anpassbares Sichtfeld für mehr Flexibilität
Radarsensoren mit variabel einstellbarem Sichtfeld ermöglichen eine individuelle Anpassung an die jeweilige Applikation. Das ist besonders bei beengten Platzverhältnissen oder bei dicht nebeneinander stehenden Maschinen von Vorteil. Über die zugehörige Software lässt sich das Sichtfeld exakt definieren und auf den Sensor übertragen. So können auch asymmetrische oder korridorförmige Bereiche flexibel überwacht werden, ohne den Produktionsablauf einzuschränken. Die Überwachung dreidimensionaler Räume ist ein weiterer Pluspunkt der Radartechnologie. Anwender können Laufwege und Schutzbereiche präzise abgrenzen und den verfügbaren Platz optimal nutzen. Systeme wie PSENradar bieten einen großen Öffnungswinkel, der sich in 10°-Schritten anpassen lässt - je nach Anforderung auf einer oder beiden Seiten.
Die Möglichkeit, unterschiedliche Geometrien sicher zu überwachen, eröffnet weitere Einsatzfelder. Neben engen oder weiten Geraden können auch Flächen mit kleineren oder größeren Winkeln abgedeckt werden. In der Praxis lassen sich über ein flexibel anpassbares Sichtfeld etwa die Laufwege enger definieren, sodass der Platz in der Fertigung optimal genutzt wird.
Bild: Pilz GmbH & Co. KGSchnelle Integration dank Safety over Ethercat (FSoE)
Moderne Radarlösungen unterstützen offene Sicherheitsprotokolle wie Safety over Ethercat (FSoE). Das ermöglicht eine schnelle und zuverlässige Datenübertragung, was die Reaktionszeiten im Ereignisfall reduziert. Die Integration in bestehende Ethercat-Netzwerke ist unkompliziert, da die Auswertung der Sensordaten von einer Sicherheitssteuerung wie der konfigurierbaren Kleinsteuerung PNOZmulti 2 übernommen werden kann. Diese fungiert als FSoE-Master und überwacht alle sicherheitsrelevanten Funktionen der Radar-Applikation zentral. Durch die Einkabellösung wird nicht nur die Diagnose beschleunigt, sondern auch die Wiederinbetriebnahme der Maschine nach einem Stopp vereinfacht. Voraussetzung ist, dass die Sicherheitssteuerung unabhängig von der Standardmaschinensteuerung arbeitet.
Im Pilz-System beispielsweise übernimmt die PNOZmulti 2 als FSoE-MainInstance die Überwachung aller Sicherheitsfunktionen einer Radar-Applikation in einem Gerät und stellt Verbindungen zu sicheren FSoE SubordinateInstances im Netzwerk her. Damit lässt sich das Radarsystem einfach in bestehende Ethercat-Applikationen integrieren und erreicht das für Roboteranwendungen erforderliche Sicherheitslevel SIL 2.
Komplettlösungen und einfache Konfiguration
Hersteller wie Pilz bieten Komplettlösungen an, die neben den Radarsensoren auch Dienstleistungen wie die Konformitätsbewertung der Maschine umfassen. Die Inbetriebnahme wird durch Konfiguratoren erleichtert, mit denen Anwender den passenden Schutzraum für jeden Sensor definieren können. Abhängig von der Anordnung, Installationshöhe und Neigung des Sensors lässt sich der Schutzraum individuell anpassen. Zusätzlich kann ein Warnraum eingerichtet werden, der bei Betreten optisch signalisiert und so ein frühzeitiges Eingreifen ermöglicht. So wird die Inbetriebnahme beschleunigt und die Anpassung an wechselnde Produktionsbedingungen vereinfacht.
Zukunftsperspektiven der Radartechnologie
Obwohl die Radartechnologie im industriellen Umfeld noch vergleichsweise jung ist, hat sie sich bereits in vielen Anwendungen bewährt. Im Zusammenspiel mit Zugangsberechtigungssystemen, flexiblen Steuerungen und IIoT-Gateways lassen sich auch komplexe Automatisierungsaufgaben realisieren. Neue Entwicklungen, wie Apps auf Basis von Augmented Reality, unterstützen Anwender bereits in der Engineering-Phase bei der Visualisierung der Schutzräume. Das erleichtert die Planung und Umsetzung sicherer Produktionsbereiche und trägt zur Effizienzsteigerung bei.
Die Bereichsabsicherung mit Radarsensoren ist anwenderfreundlich und lässt sich flexibel an die jeweilige Umgebung anpassen. Die Sensoren können platzsparend an Wänden oder Decken montiert werden und stören den Produktionsablauf nicht. Die robuste Radartechnologie trägt dazu bei, die Sicherheit und Produktivität im Maschinen- und Anlagenbau zuverlässig zu gewährleisten. Anwender profitieren von einer flexiblen, skalierbaren und wirtschaftlichen Lösung, die sich an unterschiedlichste Anforderungen anpassen lässt.
Nicht trennende Schutzeinrichtungen sind im Maschinen- und Anlagenbau ein zentrales Element, wenn es darum geht, Produktionsbereiche flexibel und ohne physische Barrieren abzusichern. Besonders in Situationen, in denen Personen regelmäßig in Gefahrenbereiche eintreten müssen, bieten berührungslose Schutzsysteme entscheidende Vorteile. Sichere Radarsensoren stellen hierbei eine interessante Alternative zu optoelektronischen Lösungen dar, da sie nicht nur Flächen, sondern ganze Volumen überwachen können und auch unter schwierigen Umgebungsbedingungen zuverlässig arbeiten.
Bild: Pilz GmbH & Co. KGDie Radartechnologie empfiehlt sich überall dort, wo optoelektronische Sensoren an ihre Grenzen stoßen. Während optische Systeme durch Schmutz, Staub oder extreme Lichtverhältnisse beeinträchtigt werden können, bleiben Radarsensoren funktionsfähig. Sie sind unempfindlich gegenüber Umwelteinflüssen wie Regen, Nebel, Funkenflug oder starken Temperaturschwankungen. Radarsysteme arbeiten mit elektromagnetischen Wellen im zweistelligen Gigahertzbereich und reagieren zuverlässig auf Bewegungen im überwachten Bereich. Damit eignen sie sich besonders für Anwendungen in rauen Industrieumgebungen, etwa in der Schwerindustrie, Mineral- und Stahlverarbeitung, Holzindustrie, Lackieranlagen, Kühlhäusern oder Gießereien.
Ein weiterer Vorteil: Radarsensoren können nicht nur Flächen, sondern auch dreidimensionale Räume überwachen. Dadurch lassen sich Schutzbereiche flexibel gestalten, insbesondere wenn nicht nur der Zutritt, sondern auch das Verweilen im Gefahrenbereich erkannt werden muss.
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Pilz GmbH & Co. KG
Dieser Artikel erschien in SPS-MAGAZIN 7 (Juli) 2025 - 14.07.25.Für weitere Artikel besuchen Sie www.sps-magazin.de
