Testverfahren für Not-Aus-Schaltkreise: Funktionsüberprüfung, Messung der Reaktionszeit und Dokumentation

1. Geltungsbereich und Zweck

Dieser Leitfaden bietet ein umfassendes Verfahren zur Funktionsüberprüfung, Reaktionszeitmessung und Dokumentation von Not-Aus-Schaltkreisen (E-Stop) an Industriemaschinen. Die Einhaltung dieses Verfahrens ist von entscheidender Bedeutung, um die Sicherheit des Personals zu gewährleisten, Geräteschäden bei Fehlerbedingungen zu minimieren und die Einhaltung internationaler Sicherheitsstandards wie ISO 13850 (Sicherheit von Maschinen – Not-Aus-Funktion – Grundsätze für die Konstruktion) und NFPA 79 (Elektrische Norm für Industriemaschinen) aufrechtzuerhalten.

Dieses Wartungsverfahren ist für alle mit Not-Aus-Schaltkreisen ausgestatteten Maschinen obligatorisch und muss wie folgt durchgeführt werden:

• Vierteljährlich (alle drei Monate) im Rahmen der geplanten vorbeugenden Wartung.
• Nach jeder Änderung, Reparatur oder dem Austausch von Not-Aus-Komponenten oder zugehörigen Steuerschaltkreisen.
• Vor der Inbetriebnahme neuer oder verlagerter Maschinen.
• Nach einem Vorfall, bei dem ein Not-Aus ausgelöst wurde.

Das Hauptziel besteht darin, zu überprüfen, ob alle Not-Aus-Geräte und die zugehörigen Sicherheitsschaltkreise innerhalb akzeptabler Reaktionszeiten zuverlässig einen Stopp der Kategorie 0 oder Kategorie 1 gemäß IEC 60204-1 (Sicherheit von Maschinen – Elektrische Ausrüstung von Maschinen – Teil 1: Allgemeine Anforderungen) erreichen.

2. Sicherheitsvorkehrungen

WARNUNG: Bei der Durchführung von Wartungsarbeiten an Not-Aus-Schaltkreisen muss mit unter Spannung stehenden elektrischen Systemen und potenziell gefährlicher mechanischer Energie gearbeitet werden. Die Nichtbeachtung dieser Sicherheitsvorkehrungen kann zu schweren Verletzungen, Stromschlägen oder zum Tod führen.

• Lockout/Tagout (LOTO): Wenden Sie immer ein umfassendes Lockout/Tagout-Verfahren gemäß OSHA 29 CFR 1910.147 (Control of Hazardous Energy) an, bevor Sie mit Arbeiten am Not-Aus-Schaltkreis oder an der Maschine beginnen. Überprüfen Sie den Nullenergiezustand (elektrisch, hydraulisch, pneumatisch, mechanisch) mit geeigneten Testgeräten.
• Persönliche Schutzausrüstung (PSA): Tragen Sie zwingend geeignete PSA, einschließlich, aber nicht beschränkt auf: Lichtbogenbeständige (AR) Kleidung (mindestens HRC 2), Schutzbrille (ANSI Z87.1-konform), elektrische Handschuhe (z. B. Klasse 00 für <500 V, ASTM D120-Standard) und Sicherheitsschuhe (ASTM F2413-konform).
• Überprüfung gefährlicher Energie: Überprüfen Sie vor dem Berühren von Komponenten, dass keine Spannung anliegt, indem Sie einen ordnungsgemäß ausgelegten und kalibrierten berührungslosen Spannungsprüfer (NCVT) und ein Digitalmultimeter (DMM) verwenden.
• Unerwartete Maschinenbewegung: Beachten Sie, dass Maschinen gespeicherte Energie enthalten können, die unerwartete Bewegungen verursachen kann. Sichern Sie alle beweglichen Teile bei Bedarf mit mechanischen Blöcken oder Fesseln.
• Begrenzte Räume: Wenn Sie in geschlossenen Räumen arbeiten, befolgen Sie alle Verfahren zum Betreten geschlossener Räume (z. B. OSHA 29 CFR 1910.146), einschließlich der Überwachung der Atmosphäre und des Bereitschaftspersonals.

3. Erforderliche Werkzeuge und Materialien

4. Checkliste für die Inspektion vor der Wartung

5. Schritt-für-Schritt-Anleitung

5.1. Vorbereitung vor dem Test

1. Dokumentation durchsehen: Besorgen Sie sich die neuesten elektrischen Schaltpläne, Steuerungsschaltpläne, Sicherheitsfunktionsblockdiagramme und OEM-Wartungshandbücher speziell für das Not-Aus-System der Maschine und prüfen Sie diese. Beachten Sie die erwartete Not-Aus-Kategorie (0 oder 1).
2. Personal benachrichtigen: Informieren Sie alle relevanten Produktions- und Wartungsmitarbeiter darüber, dass die Not-Aus-Prüfung beginnt und die Maschine vorübergehend nicht verfügbar sein wird.
3. Einrichtung eines sicheren Arbeitsbereichs: Sperren Sie den Arbeitsbereich bei Bedarf ab, um unbefugten Zugriff zu verhindern.
4. Lockout/Tagout (LOTO) anwenden:
   1. Identifizieren Sie alle Energiequellen für die Maschine (elektrisch, hydraulisch, pneumatisch, mechanisch).
   2. Schalten Sie alle identifizierten Energiequellen stromlos und isolieren Sie sie.
   3. Bringen Sie persönliche LOTO-Geräte (Vorhängeschlösser, Anhänger) an jedem Energietrenngerät an.
   4. Häufiger Fehler: Nullenergie kann nicht überprüft werden. Verwenden Sie immer ein DMM, um nach LOTO und vor dem Fortfahren zu bestätigen, dass an allen Phasen und Steuerkreisen keine Spannung anliegt.
5. Anziehen der PSA: Stellen Sie sicher, dass alle erforderlichen PSA (Lichtbogenbeständige Kleidung, Schutzbrille, Elektrohandschuhe, Sicherheitsschuhe) korrekt angelegt sind.

5.2. Funktionsüberprüfung

In diesem Abschnitt geht es NUR um die vorübergehende Wiederherstellung der Stromversorgung des Steuerstromkreises, um die Not-Aus-Funktionalität unter kontrollierten Bedingungen zu testen. Stellen Sie sicher, dass alle Hauptstromunterbrechungen so lange unterbrochen bleiben, bis ausdrücklich eine andere Anweisung erteilt wird.

1. Teilweise Wiederherstellung der Stromversorgung (Steuerstromkreis): Stellen Sie die Stromversorgung NUR im Steuerstromkreis der Maschine vorsichtig wieder her, wenn dies für den Betrieb des Not-Aus-Stromkreises erforderlich ist. Bestätigen Sie, dass die Hauptstromversorgung der Motoren/Aktuatoren unterbrochen bleibt und LOTO aktiviert ist.
2. Testen Sie jedes Not-Aus-Gerät (sequenzielle Aktivierung):
   1. Beginnen Sie mit dem ersten Not-Aus-Gerät und aktivieren Sie es kurzzeitig, indem Sie den Knopf drücken oder am Kabel ziehen.
   2. Visuelle Anzeige: Stellen Sie sicher, dass die Maschine alle gefährlichen Bewegungen sofort stoppt (Stopp der Kategorie 0) oder einen kontrollierten Stopp einleitet, gefolgt von einer Stromunterbrechung (Stopp der Kategorie 1), gemäß OEM-Spezifikationen. Beobachten Sie die entsprechenden Statusleuchten am Bedienfeld oder am Sicherheitsrelais.
   3. DMM-Überprüfung (Kontaktstatus): Wenn Sie das DMM auf Kontinuitäts- oder Widerstandsmodus einstellen, bestätigen Sie, dass bei Aktivierung die Öffnerkontakte (NC) des Not-Aus-Geräts geöffnet sind (unendlicher Widerstand) und die Schließerkontakte (NO) geschlossen sind (nahe Nullwiderstand).
   4. Dokumentation: Notieren Sie die Not-Aus-Geräte-ID, die beobachtete Maschinenreaktion und die DMM-Messwerte im Not-Aus-Testberichtsformular.
   5. Vorgehensweise zum Zurücksetzen: Nachdem Sie die Aktivierung überprüft haben, setzen Sie das Not-Aus-Gerät manuell zurück (drehen oder ziehen). Versuchen Sie noch nicht, die Maschine neu zu starten.
   6. Wiederholen: Fahren Sie mit dem nächsten Not-Aus-Gerät fort und wiederholen Sie die Schritte 5.2.2a bis 5.2.2e, bis alle Not-Aus-Geräte an der Maschine einzeln getestet wurden.
3. Gleichzeitiger Aktivierungstest (falls zutreffend): Wenn die Not-Aus-Architektur mehrere Not-Aus-Schalter in Reihe oder parallel umfasst, aktivieren Sie zwei oder mehr Not-Aus-Schalter gleichzeitig (z. B. einen Knopf und eine Zugschnur), um den redundanten Betrieb zu überprüfen.
4. Steuerkreis ausschalten: Sobald alle Funktionstests abgeschlossen sind, schalten Sie die Stromversorgung des Steuerkreises ab und schalten Sie den LOTO-Schalter ein.

5.3. Reaktionszeitmessung (Erweitert)

Dieses Verfahren quantifiziert die Gesamtstoppzeit von der Not-Aus-Aktivierung bis zum Ende der gefährlichen Bewegung. Dies erfordert häufig, dass die Maschine in einem kontrollierten Testmodus läuft.

WARNUNG: Für die Messung der Reaktionszeit muss sich die Maschine in einem betriebsbereiten Zustand befinden. Stellen Sie sicher, dass sich nur unbedingt benötigtes Personal in der Nähe aufhält und dass alle Sicherheitsprotokolle strikt befolgt werden.

1. Einrichtung vor der Messung:
   1. Entfernen Sie alle LOTO-Geräte (erst nachdem sichergestellt wurde, dass das gesamte Personal frei ist und alle Wachen vorhanden sind).
   2. Schalten Sie die Maschine in einen kontrollierten Betriebszustand (z. B. niedrige Geschwindigkeit, keine Last).
   3. Positionieren Sie die Stoppuhr/den digitalen Timer so, dass sie genau bei Auslösung des Not-Aus-Schalters aktiviert und bei vollständigem Stoppen der gefährlichen Bewegung gestoppt werden kann. Einige fortschrittliche Sicherheitsanalysatoren können dies automatisieren.
2. Reaktionszeit für jeden Not-Aus messen:
   1. Maschinenbewegung einleiten (z. B. Förderband läuft, Spindel dreht).
   2. Aktivieren Sie gleichzeitig ein Not-Aus-Gerät und starten Sie den Timer.
   3. Stoppen Sie den Timer genau dann, wenn alle gefährlichen Bewegungen aufhören.
   4. Notieren Sie die gemessene Zeit. Wiederholen Sie diese Messung drei (3) Mal für jedes Not-Aus-Gerät und berechnen Sie den Durchschnitt.
   5. Akzeptanzkriterien: Vergleichen Sie die durchschnittliche gemessene Reaktionszeit mit der vom OEM angegebenen maximal zulässigen Stoppzeit (z. B. <500 ms für das Einrücken der mechanischen Bremse, <100 ms für die Abfallzeit des Sicherheitsrelais). Halten Sie die Anforderungen an Performance Level (PL) oder Safety Integrity Level (SIL) ein.
   6. Dokumentation: Notieren Sie alle drei Messungen und die durchschnittliche Zeit für jeden Not-Aus auf dem Not-Aus-Testberichtsformular. Beachten Sie eventuelle Abweichungen.
   7. Häufiger Fehler: Ungenaues Timing aufgrund manueller Reaktion. Erwägen Sie bei kritischen Systemen die Verwendung eines Sicherheitslichtvorhangs oder eines Lasersensors, um den Timer automatisch auszulösen, wenn die Bewegung aufhört.
3. Systemwiederherstellung: Sobald alle Reaktionszeitmessungen abgeschlossen sind, bringen Sie die Maschine sicher zum Stillstand und wenden Sie für abschließende Kontrollen erneut die vollständige LOTO an.

5.4. Kontrollen und Dokumentation nach der Wartung

1. Interne Verkabelung und Abschlüsse: LOTO erneut anwenden. Offene Not-Aus-Gehäuse und Bedienfelder. Überprüfen Sie die interne Verkabelung auf Beschädigungen und stellen Sie sicher, dass alle Kabelanschlüsse fest sitzen. Ziehen Sie die Klemmenschrauben gemäß den Herstellerangaben erneut an (z. B. M3-Schrauben für die Steuerverkabelung: 0,6 Nm / 5,3 in-lb).
2. Dichtung und Gehäusedichtung: Stellen Sie sicher, dass Not-Aus-Gehäuse ordnungsgemäß abgedichtet sind und die Dichtungen intakt sind, um die IP-Schutzart (z. B. IP65 oder IP67) beizubehalten.
3. Ausfüllen des Testberichts: Stellen Sie sicher, dass das Not-Aus-Testberichtformular vollständig ausgefüllt ist, einschließlich:
   1. Datum und Uhrzeit des Tests.
   2. Namen und Unterschriften der Techniker, die den Test durchführen.
   3. Maschinen-ID und Standort.
   4. Ergebnisse aller Funktions- und Reaktionszeittests (Pass/Fail).
   5. Alle ergriffenen Korrekturmaßnahmen.
   6. Kalibrierungsstatus der verwendeten Testgeräte.
4. Systemübergabe: Legen Sie den ausgefüllten Not-Aus-Testbericht dem zuständigen Vorgesetzten oder Produktionsleiter vor. Erläutern Sie etwaige Abweichungen oder erforderliche Folgemaßnahmen.
5. LOTO-Entfernung: Entfernen Sie LOTO-Geräte erst, nachdem das gesamte Personal frei ist, alle Werkzeuge zur Verfügung stehen und das System als betriebssicher bestätigt wurde.

6. Checkliste für die Überprüfung nach der Wartung

7. Leitfaden zur Fehlerbehebung

8. Empfohlener Wartungsplan

9. Ersatzteilreferenz

Detaillierte Spezifikationen und Bestellmöglichkeiten finden Sie im UNITEC-D E-Katalog.

10. Referenzen

• ISO 13850:2015 – Sicherheit von Maschinen – Not-Aus-Funktion – Gestaltungsgrundsätze.
• IEC 60204-1:2018 – Sicherheit von Maschinen – Elektrische Ausrüstung von Maschinen – Teil 1: Allgemeine Anforderungen.
• NFPA 79:2021 – Elektrischer Standard für Industriemaschinen.
• OSHA 29 CFR 1910.147 – Die Kontrolle gefährlicher Energie (Lockout/Tagout).
• ANSI Z87.1 – Persönliche Augen- und Gesichtsschutzgeräte für Beruf und Ausbildung.
• ASTM D120 – Standardspezifikation für Gummi-Isolierhandschuhe.
• ASTM F2413 – Standardspezifikation für Leistungsanforderungen für schützende (Sicherheits-)Zehenkappenschuhe.
• Wartungshandbücher und elektrische Schaltpläne des Originalgeräteherstellers (OEM).