Zur Bestimmung des Performance Levels (PL) nach EN13849-1 wird die Kenngröße Diagnosedeckungsgrad (DCavg) verwendet. Dieser gibt das Verhältnis der erkannten gefahrbringenden Ausfälle zur Gesamtrate der gefahrbringenden Ausfälle an. Für eine Reihenschaltung wird häufig fälschlicherweise ein Diagnosedeckungsgrad von 99 Prozent angenommen. Das ist jedoch nur erlaubt, wenn die Safety-Komponenten jeweils von einer Sicherheitsauswertung überwacht werden.
Hilfestellung bei der Bestimmung des zu erreichenden Diagnosedeckungsgrades bietet der technische Report ISO/TR24119 und betrachtet dabei auch den Aspekt der Fehlermaskierung. Unter Fehlermaskierung versteht man das Überschreiben eines zuvor von der Sicherheitsauswertung erkannten Fehlers durch eine andere fehlerfreie Sicherheitskomponente in der Reihenschaltung. Grundlage für die Bestimmung ist die Anzahl der in Reihe geschalteten Sicherheitskomponenten sowie die Anzahl von deren Betätigungen. Zu berücksichtigen ist dabei auch die Verdrahtungstopologie und die Art der Verlegung der einzelnen Leiter zueinander. Der Report zeigt auf diese Weise allerdings auch die Grenzen der sicherheitstechnischen Leistungsfähigkeit einer zweikanaligen Reihenschaltung auf. Befinden sich in einem System z.B. zwei Schutztüren, die jeweils öfter als einmal pro Stunde geöffnet werden, so wird es sehr schwierig, mit zusätzlichen Maßnahmen der Leitungsverlegung einen hohen Diagnosedeckungsgrad zu erreichen, der zum Erreichen des Performance Levels d unabdingbar ist.
Alternativen zur Reihenschaltung
Selbstüberwachende Schaltgeräte, wie Lichtgitter, Laserscanner und RFID-Sensoren, benötigen für ihre Funktionalität eine Sicherheitssoftware und damit auch die entsprechende redundante sicherheitsrelevante Hardware, die eine Selbstüberwachung der Geräte ermöglicht. Die Komponenten des Smart-Safety-Systems von Bernstein, bestehend aus RFID-Sensoren, Nothalt-Geräten und intelligenten T-Adaptern, weisen diese Eigenschaften auf und sind problemlos in Reihe schaltbar.
In der Praxis erhalten diese Varianten zwei zusätzliche Eingangsanschlüssen, auf die die Sicherheitsausgänge des in der Kette davor liegenden Gerätes geschaltet werden. Auf diese Weise lassen sich bis zu 32 Smart-Safety-Geräte unter Beibehaltung des Performance Levels e in Reihe schalten. Ein wesentliches Merkmal ist, dass die Reihenschaltung der Smart-Safety-Komponenten mit einer handelsüblichen ungeschirmten Vierdrahtleitung erfolgt, deren Leiter mit der Spannungsversorgung und dem redundanten Sicherheitssignal belegt sind. Bernstein bietet zusätzlich ein System aus T-Stücken und einem Abschlussadapter an, um eine einfache Realisierung ohne zusätzliche Klemmenkästen zu ermöglichen.
Status- und Diagnoseinformationen
Neben Vorteilen wie der einfachen Verdrahtung, der Notwendigkeit nur eines redundanten Sicherheitseingangs der nachgeschalteten Sicherheitssteuerung sowie einem hohen Performance Level liefern die Smart-Safety-Komponenten auch Status- und Diagnoseinformationen, die von der übergeordneten Steuerung ausgelesen werden können. Eine Adressierung der Komponenten ist nicht erforderlich, da das Smart-Safety-System die Anzahl und Reihenfolge der angeschlossenen Komponenten selbstständig erkennt und das Diagnosesystem automatisch initialisiert. Die Auswertung der Diagnosedaten erfolgt steuerungsseitig durch eine Sicherheitsauswertung von Bernstein mit integrierter Diagnoseverarbeitung oder durch ein reines Diagnoseauswertegerät, das zum Einsatz kommt, wenn die Verarbeitung der Sicherheitssignale durch eine andere Sicherheitsauswertung stattfindet, etwa eine fehlersichere SPS.
Das Diagnosesystem wird als Daisy-Chain-Diagnose (DCD) bezeichnet. Der Begriff Daisy Chain bedeutet wortwörtlich aus dem Englischen übersetzt Gänseblümchenkette, wird aber auch im technischen Sinne für die Reihenschaltung von Schaltern und Sensoren verwendet.
Adapter für die Geräteintegration
Nicht nur Bernstein-Geräte, sondern auch elektromechanische Schalter anderer Hersteller können über DCD ausgewertet werden. Häufig soll bei einem Retrofit die Art der verbauten Nothalt-Geräte nicht geändert werden, da dies eine mechanische Bearbeitung der vorhandenen Anlage nach sich zieht. Um solche Geräte in eine intelligente Reihenschaltung zu integrieren, bietet das System von Bernstein einen smarten T-Adapter. Dieser überwacht zwei angeschlossene elektromechanische Öffnerkontakte, wie sie oft in einfachen Nothalt-Geräten zu finden sind. Durch das Diagnosesystem (DCD) entfällt die Verwendung des Meldekontaktes im Nothalt sowie der damit zusammenhängede Verdrahtungsaufwand, da die Information, ob der Schalter betätigt wurde durch den T-Adapter erfasst und weitergleitet wird. Um den Status des smarten T-Adapters sowie des angeschlossenen mechanischen Schalters schnell erkennen zu können, sind auf Vorder- und Rückseite außerdem gut sichtbare LEDs integriert, was die Fehlersuche deutlich schneller gestaltet.
