Definition und Prinzip:
Fail-Safe (Eigensicherheit, Ausfallsicherheit im Sinne der Sicherheitstechnik) ist ein zentrales Designprinzip in der Sicherheitsphilosophie von Maschinen und Anlagen. Es besagt, dass ein System oder eine Komponente im Falle eines Fehlers oder einer Störung automatisch in einen sicheren Zustand übergehen muss. Das System ist so konstruiert, dass ein Fehler nicht zu einem gefährlichen Zustand führt, sondern der sichere Zustand eingenommen wird.
Das Fail-Safe-Prinzip ist eine Grundvoraussetzung für die Implementierung von funktionaler Sicherheit und die Erreichung von Safety Integrity Levels (SIL) oder Performance Levels (PL).
Beispiele für Fail-Safe-Design:
- Not-Halt-Taster: Ist als Öffner-Kontakt ausgeführt. Wenn das Kabel bricht oder der Taster klemmt, wird der Stromkreis unterbrochen, was als Betätigung interpretiert wird und zur sofortigen und sicheren Abschaltung führt.
- Sicherheitsrelais mit zwangsgeführten Kontakten: Diese Relais sind so konstruiert, dass sie bei einem Fehler (z.B. klebender Kontakt) den sicheren Zustand gewährleisten und die Fehlfunktion erkannt wird.
- Ventile: Ein sicherheitsrelevantes Ventil kann so konzipiert sein, dass es bei einem Stromausfall oder Signalverlust automatisch schließt oder öffnet (je nach sicherer Stellung), um einen gefährlichen Durchfluss zu unterbinden.
- Bremsen: Eine Federdruckbremse ist im stromlosen Zustand geschlossen und hält die Achse sicher.
- SPS-CPU: Im Fehlerfall geht die CPU in einen sicheren Zustand (Stopp), und die Ausgänge werden spannungslos geschaltet.
Abgrenzung zu Fail-Operational:
Das Fail-Safe-Prinzip unterscheidet sich von „Fail-Operational“ oder „fehlertoleranten“ Systemen (Redundanz), die bei einem Fehler weiterarbeiten können. Fail-Safe-Systeme priorisieren immer die Sicherheit: Bei einem Fehler wird der sichere Zustand eingenommen, auch wenn dies einen Produktionsstillstand bedeutet. Redundante Systeme hingegen zielen darauf ab, den Betrieb aufrechtzuerhalten.
Bedeutung in der Automatisierung:
Das Fail-Safe-Prinzip ist fundamental für die Maschinensicherheit. Es gewährleistet, dass selbst bei einem Ausfall von Komponenten oder bei externen Störungen keine Gefahr für Mensch oder Maschine entsteht. Die konsequente Anwendung des Fail-Safe-Prinzips ist ein wesentlicher Bestandteil der Risikoanalyse und des Designs von sicherheitsbezogenen Steuerungen.
→ Siehe auch: Funktionale Sicherheit, SIL (Safety Integrity Level), Performance Level PLe, Sicherheitsfunktionen, Not-Halt, Sicherheitsrelais
