Missverständnisse bei Sachverhalten und Normen


Beispiel 1: Bauelement –> Bauteil
Missverständnisse kommen u. a. dadurch zustande, dass Texte in andere Sprachen, vorzugsweise englisch übersetzt werden und auch wieder zurück. In der deutschen Sprache unterscheiden wir beispielsweise zwischen Bauelement und Bauteil (auch Baugruppe). Ein Widerstand ist ein Bauelement.
Ein Bauteil  setzt sich aus mehreren Bauelementen zusammen. Übersetzt ins Englische werden beide Begriffe zu „component“.

Was geschieht bei der Rückübersetzung?
Bauelement –> component –> Bauteil oder Bauelement?
Bauteil –> component –> Bauelement oder Bauteil?

Ein Bauteil ist aber kein Bauelement.

Hier muss bei der Übersetzung aus dem Zusammenhang entschieden werden welcher Begriff den Sachverhalt trifft. Dies ist aber das Problem. Umgehen lässt sich diese Kalamität, wenn man für Bauelement den Begriff „Grundbauteil“ einführt. Damit wäre bei der Übersetzung eine mögliche Mehrdeutigkeit vermieden.

Nachstehende Tabelle gibt eine Übersicht zur vielfältigen Verwendung des Begriffes Bauteil.

Empfehlung Ist-Situation Übersetzung Hierarchie Stufe Beispiele

Grundbauteil


Basisbauteil
Bauelement
Grundbauteil
component
ground
component

basic
component
Eigenschaft,
keine Funktion.
0

Widerstände. Kondensatoren. Taster, Schütze, Relais Halbleiter, integrierte Schaltkreise, Mikrocontroller*), ...

*) komplexes Grundbauteil, was aber für sich alleine keine Funktion erfüllt.

Modul Baugruppe

Modul

Bauteil
subfunction

module

component

Teilfunktion, besteht aus Grundbauteilen.

Muss keine konstruktive Einheit sein
1
I/O-Module, Sensoren, Kontaktvervielfacher,
SPS (ohne Anwendungssoftware), Sensoren, Relaiskombinationen, Aktoren, …
Teilsystem Baugruppe

Bauteil

Gerät,
Teilsystem
function

component

subsystem

Vollständige Funktion,
als eine Kombination von Modulen und Grundbauteilen.

Muss keine konstruktive Einheit sein.

2
SPS mit I/O´s und mit Anwendungssoftware, Einheiten bestehend aus Erfassung (Sensor), Verarbeitung (Logik) und Ausführung (Aktor), …
System System system

System als eine Kombination von Teilsystemen, Modulen und Grundbauteilen für eine neue spezifizierte Funktion.

Muss keine konstruktive Einheit sein.

Ist eine funktionale Gesamtheit.
3
Funktionsfertige Einheit, z. B. eine Maschine

Eigenschaft: Charakteristische Beschaffenheit
Funktion: Definierte Aufgabenerfüllung, Tätigkeit, Verrichtung
Bauteil: Bestandteil von ..., ohne funktionale Zuordnung, funktionsneutral


Beispiel 2: Fehler –> Ausfall
Entsprechendes gibt es auch bei dem Begriff Fehler.
Bringt ein Fehler ein Elementarrelais in einen Fehlzustand, kann dieser zu einer Fehlfunktion führen, die wiederum entsprechend bewertet (Ausfallkriterium und Schärfegrad[1]), ein Ausfall sein kann.

Betrachtet man ein Elementarrelais als „Black-Box“ sind die möglichen Fehlzustände an den Kontakten als Öffnungs- oder Schließversagen feststellbar.

Bei der Anwendung bewirkt der Fehlzustand Öffnungsversagen typisch eine kritische Fehlfunktion, weil u. U. die erwartete Energietrennung nicht erfolgt. Hier wird deshalb bei Anwendungen, insbesondere im Bereich der Funktionalen Sicherheit, das gefahrbringende Öffnungsversagen als Ausfallkriterium, zusammen mit dem Schärfegrad A, bewertet. Es liegt ein Ausfall vor.

In anderen Anwendungen können in einem festgelegten Rahmen Fehlfunktionen, verursacht durch ein in seiner Zeitdauer begrenztes Öffnungsversagen, tolerabel sein. Das Ausfallkriterium ist hier ebenfalls die Fehlfunktion Öffnungsversagen, aber zusammen mit dem Schärfegrad B[2]. Hier liegt nicht sofort ein Ausfall vor, sondern erst nach wiederholten Fehlzuständen.

Der Fehlzustand Schließversagen bewirkt typisch keine kritische Fehlfunktion. Es wird deshalb das Ausfallkriterium Schließversagen in Verbindung mit dem Schärfegrad B angewendet.

Beispiel 3: Relais –> Schaltrelais –> Elementarrelais 
Bei diesem Beispiel muss man etwas in die Historie gehen. Unter dem Begriff Relais waren in der Vergangenheit Messrelais, Zeitrelais und Schaltrelais zusammengefasst. Für alle genannten Aufgaben hatte man sehr spezielle elektromechanische konstruktive Lösungen. Mit dem Einzug der Elektronik gab es deutliche Veränderungen, die auch in der Normenwelt ihren Ausdruck fanden. Die seinerzeitige Normenreihe IEC/EN 60255 wurde von den Mess- und Überwachungsrelais übernommen. Für die Zeitrelais wurde die Nummer IEC/EN 61812 reserviert und für die Schaltrelais IEC/EN 61810. Hinzu kam noch die Reihe IEC/EN 61811 für Telekomrelais mit Gütebestätigung. Historisch sind Zeitrelais und das Grundbauteil (Bauelement) Relais beide Schaltrelais.

Das Bauelement Relais wurde normativ in der IEC 61810-1 von 1998 als „Electromecanical non-specified time all-or-nothing relays“ betitelt.

Für Zeitrelais ist die Übersetzung einfach –> “time relays”

Zur klaren Trennung wurde der Begriff „Elementarrelais“ (elektromechanische Elementarrelais) definiert und mit „Electromechanical elementary relays” übersetzt.

Elementarrelais –> elementary relay –> Elementarrelais

Sicher ist dieser seit mehr als 10 Jahren eingeführte Begriff immer noch gewöhnungsbedürftig.
Die konsequente Verwendung vermeidet jedoch mögliche Missverständnisse. Es kommt noch hinzu, dass der Begriff „Relais“ sehr vielfältig verwendet wird, auch in der Normenwelt.

Die Beispiele zeigen, dass die Verwendung klar belegter Begriffe maßgeblich zur verwirrungsfreien Kommunikation in allen Ebenen beitragen.

[1] Schärfegrade sind in IEC DIN EN 61810-7 im Abschnitt 4.30.2 festgelegt.
–> Schärfegrad A: Die erste nachgewiesene Fehlfunktion wird als Kontaktversagen definiert.
–> Schärfegrad B: Die sechste nachgewiesene Fehlfunktion oder zwei aufeinanderfolgende Fehlfunktionen
     werden als Kontaktversagen definiert.
–> Schärfegrad C: Nach Festlegung des Herstellers.

[2] IEC DIN EN 61810-1, Abschn. 11.3 –> Kriterien für Ausfall und Fehlfunktion
Während der Prüfung der elektrischen Lebensdauer sind nicht mehr als 5 vorübergehende Fehlfunktionen je Relais zulässig. Eine vorübergehende Fehlfunktion ist ein Ereignis, welches sich selbst behebt, sodass es sich während des folgenden Prüfzyklus nicht wiederholt. Das Auftreten von zwei oder mehr aufeinander-folgenden Fehlfunktion wird als Relaisausfall gewertet, genauso wie mehr als 5 vorübergehende Fehlfunktionen insgesamt je Relais während der Dauer einer Prüfung.


Begriffe:

Ausfall [failure]
Ein Ausfall ist ein mittels Ausfallkriterien bewerteter Fehlzustand.


Energietrennung [de energized to trip principle]
Ein sicherer Zustand wird erreicht, indem alle wichtigen Einrichtungen von der Energiequelle abgetrennt werden. Ist ein grundlegendes Sicherheitsprinzip
[ISO/EN 13849-2, Tabelle D.1].

Die Anwendung derartiger Prinzipien ist obligatorisch
[ISO/EN 13849-2, Abschn. 7.2.].


Diagnose (Fehlererkennung) [diagnose]
Durch geeignete Schaltungstechnik erreichte definierte (eindeutig vorhersehbare) Wirkung bei einem eingetretenen Fehlzustand.
Durch eine Bewertung mittels Ausfallkriterien wird entschieden ob ein Ausfall bewirkt ist.
Gegebenenfalls ist noch die Art des Ausfalls festzustellen.
Erforderliche Maßnahmen sind damit eindeutig ableitbar.


Elementarrelais [elementary relays]
Schaltrelais, das ohne beabsichtigte zeitliche Verzögerung anspricht und rückfällt
[IEC/EN 61810-1, Abschn. 3.2.3].

ANMERKUNG: Zeitrelais sind ebenfalls Schaltrelais, aber mit einer beabsichtigten zeitlichen Verzögerung schaltend.


Ausfallkriterium [failure criteria]
festgelegte Bedingungen, um zu bewerten, ob ein Fehlzustand einen Ausfall darstellt.

ANMERKUNG z. B. sind für die Bewertung im Zusammenhang mit der Ermittlung der Lebensdauer Schärfegrade in IEC EN 61810-2, Abschn. 4.30.2 festgelegt


Fehlfunktion [malfunction]
Fehlfunktion ist eine vorübergehend wirkende Abweichung zwischen dem Soll-Zustand und einem Ist-Zustand.

ANMERKUNG 1: Eine über ein festgelegtes Maß andauernde Fehlfunktion ist ein Ausfall
(IEC 61810-1:2006-06, Abschn. 14).

ANMERKUNG 2: Für die Bewertung sind Schärfegrade in IEC 61810-2, Abschn. 6 festgelegt.


Fehlzustand [fault]
ist die unerwünschte Abweichung zwischen dem Soll-Zustand und einem Ist-Zustand, zwischen einem erwarteten und einem nicht erwarteten Zustand.

ANMERKUNG 1: Fehlzustände folgen einer Ursache.

ANMERKUNG 2: Ein Fehlzustand des Elementarrelais kann in der Anwendung zu einer Fehlschaltung führen. Diese Fehlschaltung wiederrum zu einem Ausfall.


Grundbauteil [ground component]
Der Begriff Bauelement ist mehrfach besetzt. Um Eindeutigkeit zu bekommen, auch bei Übersetzungen in andere Sprachen, wurde der Begriff Grundbauteil geprägt. Grundbauteile sind z. B. Widerstände, Kondensatoren und auch Elementarrelais.


Kontaktversagen [contact failure]
liegt vor, wenn am Kontakt die erwartete Funktion nicht gegeben ist.
Kontaktversagen ist typisch ein nicht ausschließbares Versagen.

ANMERKUNG: Das Versagen kann unmittelbar vom Kontakt selbst verursacht sein, aber z. B. auch indirekt durch ein Versagen des Antriebs.


Öffnungsversagen [failure to open]
Fehlzustand,  bei dem entgegen der Erwartung ein geschlossener Kontakt nicht öffnet.
Dies ist bei Öffnern wie bei Schließern möglich.

ANMERKUNG: Im Zusammenhang mit dem grundlegenden Sicherheitsprinzip der Energietrennung ist der Fehlzustand Öffnungsversagen typisch ein gefahrbringender Fehlzustand.


Schließversagen [failure to close]
Fehlzustand, bei dem entgegen der Erwartung keine Kontaktgabe erfolgt.
Dies ist bei Öffnern wie bei Schließern möglich.

ANMERKUNG: Im Zusammenhang mit dem grundlegenden Sicherheitsprinzip der Energietrennung ist Schließversagen typisch kein gefahrbringender Fehlzustand.


Normen:

EN 50205
Relais mit (mechanisch) zwangsgeführten Kontakten
Anmerkung: Ist ersetzt durch IEC DIN EN 61810-3
(inhaltsgleich, Normenstand aktualisiert).


IEC DIN EN 61810-1
Elektromechanische Elementarrelais
Teil 1: Allgemeine und Sicherheitsanforderungen


IEC DIN EN 61810-2
Elektromechanische Elementarrelais
Teil 2: Funktionsfähigkeit (Zuverlässigkeit)


IEC DIN EN 61810-2-1
Elektromechanische Elementarrelais
Teil 2-1: Funktionsfähigkeit (Zuverlässigkeit) - Verfahren zum Nachweis der B10‑Werte.


IEC DIN EN 61810-3
Elektromechanische Elementarrelais
Teil 3: Elementarrelais mit (mechanisch) zwangsgeführten Kontakten
Anmerkung: Ersetzt EN 50205.


IEC DIN EN 61810-7
Elektromechanische Elementarrelais
Teil 7: Mess- und Prüfverfahren

Eberhard Kirsch, Hengstler GmbH



Relais aktuell Nov. 15:
Relais aktuell Nr. 13 herunterladen

In dieser Ausgabe:
Wenn sich der Vorhang hebt!
Relais suchen ihre Rolle im Internet der Dinge
Editorial:
Die letzte Chance?
Relais Kunststoffanforderungen nach IEC60335-1 und IEC60730-1
Windkraftanlagen auf hoher See
Elektro-Hybrid-Fahrzeuge – On Board Charging (OBC)
Das Würfelrelais unterstützt innovative Lösungen
Symbiose von Relais & Halbleitern in Motorsteuerungen
Babylon im 21. Jahrhundert?
Missverständnisse bei Sachverhalten und Normen
Sicherheit an der Haushaltssteckdose – Anforderungen an Relais im Ladekabel für Elektrofahrzeuge

©2011 Forum Innovation der
Deutschen Schaltrelais-Hersteller im ZVEI
Update 07/11/2011