| JP2003311665 | ROBOT SYSTEM AND CONTROLLER |
| JP08257764 | METHOD AND DEVICE FOR RESISTANCE WELDING |
| JP2006175838 | CIRCULAR SAW SYSTEM |
ZAHNER, Ulrich (Helmut-Anzeneder-Straße 9, Erlangen, 91052, DE)
| Patentansprüche 1. Vorrichtung zur Überwachung einer Position und/oder einer Bewegung wenigstens eines Objekts im Bezug auf einen vorgege- benen Bereich, insbesondere Gefahrenbereich, einer Anlage, umfassend einen RFID-Sensor zur kontaktlosen Identifikation und Erfassung eines Abstands des mit einem RFID-Marker verse¬ henen Objekts von der Vorrichtung, wobei Identifikation und Abstand mit einem auf der Vorrichtung lokal hinterlegten Da- tensatz, insbesondere umfassend Identifikationsdaten, Autori- sierungsdaten und Abstandsdaten, verglichen wird, wobei abhängig vom Ergebnis des Vergleichs ein vom Objekt wahrnehmba¬ res Signal erzeugt wird und/oder die Vorrichtung von einem ersten Betriebsmodus in einen zweiten Betriebsmodus überführt wird und/oder ein Signal an eine zentrale Leitstelle der An¬ lage zur weiteren Verarbeitung übermittelt wird. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen die Vorrichtung identifizierenden RFID-Marker. 3. Anlage mit einer Mehrzahl an Vorrichtungen nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Mehrzahl an Vorrichtungen derart ausgebildet ist, dass diese über kontaktlose Datenübertragung zusam- menwirken. 4. Anlage nach Anspruch 3, wobei wenigstens eine erste Vorrichtung der Mehrzahl an Vorrichtungen dazu ausgebildet ist, einen RFID-Marker einer zweiten Vorrichtung der Mehrzahl an Vorrichtungen, insbesondere einer benachbarten Vorrichtung der ersten Vorrichtung, zu beeinflussen. 5. Anlage mit einer Mehrzahl an Vorrichtungen nach Anspruch 3 oder 4, wobei auf Basis der Datenübertragung ein von den jeweiligen Vorrichtungen dezentral ermittelter Status an eine Datenzentrale übermittelt wird, wobei mittels der Datenzent- rale aus den von der Mehrzahl an Vorrichtungen übermittelte Status ein Gesamtstatus für die Anlage ermittelt wird. 6. Anlage nach Anspruch 5, wobei die Mehrzahl an Vorrichtungen derart angeordnet ist, dass der zu überwachende Bereich eine vorgegebene geometri¬ sche Form aufweist. |
Vorrichtung zur Überwachung einer Position und/oder einer Bewegung wenigstens eines Objekts im Bezug auf einen vorgegebe- nen Bereich, insbesondere Gefahrenbereich, einer Anlage sowie Anlage mit einer Mehrzahl an Vorrichtungen
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Überwachung einer Position und/oder Bewegung wenigstens eines Objekts im Bezug auf einen vorgegebenen Bereich, insbesondere Gefahrenbereich, einer Anlage. Ferner betrifft die Erfindung eine Anlage mit derartigen Vorrichtungen.
Veränderte Anforderungen zur Anlagensicherheit bedingen zu- sätzlichen Aufwand im Anlagenbau und insbesondere bei Moder ¬ nisierungsprojekten. Dort werden häufig technische Verbesse ¬ rungen schrittweise implementiert und hohe Einmalkosten, die vorausschauend geleistet werden müssen, können nur schwer vermittelt werden.
Gesucht werden deshalb Lösungen, die ohne relevante Initial ¬ kosten sukzessive und bedarfsgerecht in eine Anlage einge ¬ führt und in Verlauf ohne Mehrkosten erweitert werden können. Sie soll sich in die vorhandene Automatisierungstechnik ein- fügen und ggf. neue Anwendungsmöglichkeiten eröffnen.
Bisher wurde das sicherheitstechnische Maßnahmen einer Anlage mit dem Kunden vor dem Hintergrund geltenden Rechts und be ¬ hördlichen Anforderungen spezifiziert und umgesetzt. Durch Veränderungen bei der Produkthaftung und den Vorschriften zur Arbeitssicherheit wird dies heute in der Regel weltweit ge ¬ fordert. Hierbei finden Zäune, Blenden und Schlüssel- bzw. Verriegelungssysteme Verwendung, die einen versehentlichen Zugang zu Sicherheitsbereichen verhindern.
Häufig sind diese Systeme mechanischer Art, bedingen Pflege- und Administrationskosten sowie zum Teil hohe Investitionen. Bei Modernisierungsvorhaben ist zudem schwierig entsprechende Bedingungen für die Erweiterung von Sicherheitsmaßnahmen (z.B. Platz, Trägfähigkeit und Eignung des Montage-Ortes vor ¬ handene Gerätschaften, Zeitrahmen) die Situation. Flexible, unabhängige und leicht herstellbare Lösungen sind nicht be- kannt .
Ferner ist es aus der WO 2008009536 AI bekannt, eine Überwa ¬ chungseinrichtung für einen sicherheitsrelevanten Bereich einer Industrieanlage vorzusehen, umfassend:
a) eine Detektoreinheit, welche von einer anwesenden Person ausgehende elektromagnetische Strahlung oder das Ausbleiben von durch eine anwesende Person ausgeblendeter elektromagnetischer Strahlung erfasst, wobei die Detektoreinheit auf ei ¬ ner Kombination von mindestens zwei der nachfolgenden Detek- tortypen beruht:
- einem Bewegungsmelder,
- einer Lichtschranke,
- einer Videokamera oder einer CCD-Kamera,
- einer Thermokamera,
- einer Kombination aus Lichtsender und Halbleitermatrix- Sensor, insbesondere in CMOS-Technologie,
b) eine Auswerteeinheit, die aus Ausgangsdaten der Detektor ¬ einheit die Anwesenheit einer Person erkennt,
c) eine mit der Auswerteeinheit in Verbindung stehende Kon- trolleinheit , welche bei Anwesenheit einer Person im si ¬ cherheitsrelevanten Bereich automatisch eine gegen die Anwesenheit der Person wirkende Aktion einleitet, und d) eine Anlagensteuerungseinrichtung , die derart mit der
Kontrolleinheit in Verbindung steht, dass bei Erkennen ei- ner gefährdeten Person von der Anlagensteuerungseinrichtung automatisch, insbesondere in Echtzeit, ein die Ge ¬ fährdung reduzierender Eingriff in den Anlagenbetrieb ausführbar ist. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Sicherheit in industriellen Anlagen weiter zu erhöhen. Diese Aufgabe wird gelöst mit einer Vorrichtung zur Überwa ¬ chung von Bewegungen wenigstens eines Objekts im Bezug auf einen vorgegebenen Bereich, insbesondere Gefahrenbereich, einer Anlage, umfassend einen RFID-Sensor zur kontaktlosen Identifikation und Erfassung eines Abstands des mit einem RFID-Marker versehenen Objekts von der Vorrichtung, wobei Identifikation und Abstand mit einem auf der Vorrichtung lokal hinterlegten Datensatz, insbesondere umfassend Identifi ¬ kationsdaten, Authorisierungsdaten, und Abstandsdaten, ver- glichen wird, wobei abhängig vom Ergebnis des Vergleichs ein vom Objekt wahrnehmbares Signal erzeugt wird und/oder die Vorrichtung von einem ersten Betriebsmodus in einen zweiten Betriebsmodus überführt wird und/oder ein Signal an eine zentrale Leitstelle der Anlage zur weiteren Verarbeitung übermittelt wird. Die Auswertung erfolgt somit dezentral von der bzw. bei mehreren Vorrichtungen von jeder Vorrichtung selbst .
Somit umfasst die Lösung eine eigenständige Komponente für die Erkennung und Signalisierung unerlaubten Zutritts in Gefahrenbereiche. Sie ist für eine wahrnehmbare Signalisierung wahlweise mit einem Lichtsignal (Ampel, Drehlicht, ... ) , ei ¬ nem akustischen Geber (Signalhorn, ... ) , einer Kommunikationsschnittstelle zur zentralen Überwachungseinheit (Prozess- bus, LAN, Punkt-zu-Punkt-Verbindung , ... ) oder fehlersichere Kontakte versehen.
Die Implementierung basiert auf der RFID-Technologie, die be ¬ rührungslos und funkbasiert die Annäherung von ausgezeichne- ten Objekten zu ermitteln erlaubt. Die Auszeichnung eines Objekts erfolgt mit sogenannten Tags bzw. RFID-Markern . Dabei handelt es sich um passive Elektronik, die im Erregerfeld der Komponente aktiviert wird und eine Kennung versendet. Über die Stärke des Empfangssignals kann die Entfernung und Auto- risierung eines Objekts erkannt und in einen entsprechend es ¬ kalierenden Signalstatus umgesetzt werden (Ampelfarben, Tonlautstärke bzw. - frequenz, unterschiedliche Telegramme bzw. Meldungen, fehlersichere Kontakte zur Abschaltung) . Mit Steuersignalen (fehlersichere Eingänge, Telegramme an der Kommunikationslinie, geeignete Tags) kann die Komponente ggf. auch in andere Betriebsmodi umgeschaltet werden, um im ein ¬ fachsten Fall eine Annäherung ohne Auslösung eines Signals, insbesondere Warnsignals, zu ermöglichen. Für die Ansteuerung der Steuersignale und die leittechnische Verwendung des Sig ¬ nalstatus empfiehlt sich die Anbindung der Komponenten in die Leittechnik der Anlage. Das Verhalten der Vorrichtung wird durch einen Datensatz gesteuert, der mit Hilfe einer geeigneten Software-Applikation an einem PC-Arbeitsplatz erstellt wird. Der Datensatz wird über eine Kommunikationslinie auf die Vorrichtung übertragen oder durch Annäherung mit einem entsprechend programmierten „Tag".
Die Vorrichtung verhält sich vorzugsweise selbst wie ein „Tag", so dass benachbarte Vorrichtungen je nach geeigneter Projektierung diese als erlaubtes Objekt in der vorgesehenen Entfernung identifizieren können.
Nach geeigneter Projektierung benachbarter Vorrichtungen kann auf diesem Wege durch logische Verknüpfung der Einzelstati der Vorrichtungen ein Gesamtstatus erzeugt und durch gegen- seitige Veränderung der eigenen Tag-Kennung die Nachbarvorrichtung geeignet beeinflusst werden.
Unter Berücksichtigung des entfernungsabhängigen Signalisie- rungsverhalten können komplexe Bereichsgeometrien (Kreis, Achten, Dreiecke mit gekrümmten Kanten,...) sowie redundante Instrumentierung für höherer SI-Level realisiert werden.
Für die operative Nutzung der Vorrichtungen sind Objekte, z.B. Mitarbeiter und ggf. bewegliche Gerätschaften, mit ge- eigneten „Tags" bzw. RFID-Markern zu versehen.
Dies wird für den Arbeitsbereich durch administrative Maßnahmen, durch Prüfung an den Zugängen oder durch dynamische Er- fassung der Bewegungsprofile der Objekte an der Zentralstati ¬ on sichergestellt.
Als Kommunikationslinien sind die bekannten seriellen Bussys- teme der Automatisierung, insbesondere ProfiBus bzw. ProfiNet denkbar. Die Verwendung z.B. des ERTEC200 als Kommunikations ¬ prozessor ermöglicht den Aufbau eines TCP/IP-fähigen Netz ¬ werks zwischen den Komponenten bzw. deren Einbettung in übliche Automatisierungssysteme.
Eine vorhandene Switch-Funktionalität erlaubt den Anschluss eines Kamerasystems zur optischen Darstellung des Gefahrenbe ¬ reichs. Die Implementierung eines Web-Servers im Kommunikati ¬ onsprozessor erlaubt einen post-mortem-dump im Falle von Stö- rungen sowie den Abruf von Service- und Protokoll-Daten mit üblichen Browsern.
Der erfinderische Schritt besteht in der Kapselung der umfas ¬ senden Problemlösung in einer einzigen Vorrichtung, mit der im Zusammenwirken mit gleichartigen anderen Vorrichtungen veredelte Lösungen (Geometrie des Überwachungsbereichs, SI- Level) sowie ein Gesamtsystem mit zusätzlicher übergeordneter Funktionalität sukzessive und skalierend gestaltet werden kann .
Der dezentrale Lösungsansatz trägt zu einer robusten Arbeitsweise bei. Die Vorrichtung kann einzeln wie auch im Rahmen des Automatisierungssystems verwendet werden. Übergeordnete Applikationen ermöglichen die Analyse von Arbeitsvorgängen, die Auffindung von Personen und Geräten, die Identifikation von Engpassen und Gefahrenpotentialen.
Die dezentrale Funktionsweise erlaubt abhängig von den er- fassten RFID-Markern eine lokale Abschaltung einer Teilanlage bei unerlaubter Annäherung. Insbesondere sind/ist hierzu kei ¬ ne übergeordneten Netzwerke und/oder eine übergeordnete Leit ¬ technik erforderlich. Ebenfalls gibt die Erfindung die Möglichkeit zum Auffinden von Personen und/oder Werkzeugen im Bereich des überwachten Areals. Auch erlaubt es die Erfindung, den Ausbildungs- bzw. den Kenntnisstand der Personen im Gefahrenbereich zu erkennen, sofern dieser entsprechend auf den RFID-Markern hinterlegt ist. Dadurch kann angemessen auf eine vorliegende Situation reagiert werden.
Die Vorrichtung erweitert und verbessert zusammen mit Ihren Software-Applikationen den Stand der Technik im Hinblick auf die Anlagensicherheit und Gefahren-Prävention.