Was ist eigentlich Fehlermaskierung?

  • Carsten Gregorius, Senior Specialist Safety im Geschäftsbereich I/O and Networks, Phoenix Contact ElectronicsCarsten Gregorius, Senior Specialist Safety im Geschäftsbereich I/O and Networks, Phoenix Contact Electronics
  • Carsten Gregorius, Senior Specialist Safety im Geschäftsbereich I/O and Networks, Phoenix Contact Electronics
  • Kurzschluss in einem Kanal des redundanten Schaltersystems
  • Fehlermaskierung in der logischen Reihenschaltung
  • Sicherheitsschaltersystem mit IO-Link von Phoenix Contact

An Schutztüren angebrachte Sicherheitsschalter – im Normenkontext auch Verriegelungseinrichtungen genannt – gehören zu den häufigsten Maßnahmen zur Absicherung von Maschinen. In vielen Fällen werden dazu Sicherheitsschalter mit potentialfreien Kontakten verwendet. Aus Kostengründen sind die potentialfreien Kontakte der an den verschiedenen Schutztüren montierten Sicherheitsschalter oftmals zweikanalig in Reihe auf ein einziges Sicherheitsrelais geschaltet.

Aufgrund der logischen Reihenschaltung ergeben sich jedoch sicherheitstechnische Konsequenzen: Wenn der Maschinenbediener eine Schutztür an der Maschine öffnet, wird durch das Betätigen des Sicherheitsschalters der Signalfluss zum Sicherheitsrelais zweikanalig unterbrochen und die gefahrbringende Bewegung gestoppt. Nachdem die Tür wieder ordnungsgemäß geschlossen ist, kann die Maschine erneut gestartet werden. Tritt nun beispielsweise wegen einer mechanischen Beschädigung im Kabel ein Kurzschluss in einem Kanal des redundanten Schaltersystems auf, schaltet das  Sicherheitsrelais beim Aufmachen der Tür die Bewegung lediglich einkanalig ab. Es erkennt den durch den Kurzschluss verursachten unplausiblen Signalzustand des zweikanaligen Schaltersystems und verhindert das Wiederanlaufen der Maschine, nachdem die Tür wieder zugemacht worden ist.

Für den Bediener lassen sich der Grund des Stillstands und mögliche Folgen eines Neustarts in der Praxis nur schwer absehen. Da sich durch das Stoppen der Maschine auch die Produktivität verringert, ist es vorhersehbar, dass der Bediener andere Schutztüren öffnet und schließt, um das „Problem“ zu beheben. Aufgrund der in Reihe geschalteten Sicherheitsschalter werden durch das Auf- und Zumachen einer weiteren Tür jetzt beide Kanäle unterbrochen und anschließend wieder geschlossen. Somit wird die Erwartungshaltung des Sicherheitsrelais wiederhergestellt. Die Maschine lässt sich erneut starten, aber der Kurzschluss, der zum Fehler geführt hat, besteht unerkannt im System fort: Der Fehler wird folglich „maskiert“. Ereignet sich im weiteren Betriebsablauf
ein zweiter Fehler im zweiten Kanal (der gleichen Schutztür), kann dies eine gefährliche Situation nach sich ziehen, weil die Schutztürabsicherung nun vollkommen deaktiviert ist.

Die Auswirkungen auf den Grad der Fehleraufdeckung und damit den Performance Level (PL) müssen gemäß der Norm EN ISO 14119 in Verbindung mit dem technischen Report TR 24119 bewertet werden.

Als Ergebnis lassen sich Applikationen mit in Reihe geschalteten Sicherheitsschaltern nicht mehr bis PL e und lediglich eingeschränkt bis PL d realisieren. Bei sogenannten Bauart-4-Schaltern – wie dem Schaltersystem PSRswitch von Phoenix Contact – gibt es hingegen keine derartigen Einschränkungen. Mit PSRswitch können maximal 30 Schalter bis PL e in Reihe geschaltet werden. Durch die integrierten Diagnosemechanismen ist darüber hinaus eine schnelle Fehlerlokalisierung möglich.

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