Sichere und nicht sichere Koppelrelais – Unterschied, Funktionsweise und Anwendungsgebiete

In der Prozessindustrie müssen sicherheitsgerichtete Signale, wie die Ausgangssignale einer sicheren Steuerung, zuverlässig an die Peripherie weitergeleitet werden. Dies ist eine essenzielle Anforderung, da bei einem fehlerhaften Signalfluss die Sicherheitskette unterbrochen werden kann, wodurch eine sichere Abschaltung im Gefahrenfall nicht mehr gewährleistet ist.

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### Unterschied zwischen sicheren und nicht sicheren Koppelrelais
| Kriterium | Sichere Koppelrelais | Nicht sichere Koppelrelais |
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| Sicherheitsstandard| SIL 3 / PL e (normgerecht) | Keine normgerechte Sicherheitszertifizierung |
| Redundanz | Ja (mehrfache Redundanz) | Nein (einfache Architektur) |
| Selbstüberwachung | Ja (Erkennung von Fehlern in Echtzeit) | Nein (keine Überwachung der eigenen Funktion) |
| Zuverlässigkeit | Höchste Betriebssicherheit | Geringe Betriebssicherheit in sicherheitskritischen Systemen |
| Verwendung in Sicherheitsketten | Ja (sicherheitsgerichtete Signale) | Nein (nicht zulässig) |
| Einsatzbereich | Not-Halt, Schutzgitterüberwachung, Maschinenstillstand| Konventionelle Schaltungen ohne sicherheitsrelevante Funktion |

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### Funktionsweise von sicheren Koppelrelais
Sichere Koppelrelais sind so konzipiert, dass sie auch bei internen Fehlern oder Ausfällen die Sicherheitsfunktion gewährleisten. Durch die Redundanz und Selbstüberwachung der Relaisausgänge wird sichergestellt, dass eine Fehlfunktion sofort erkannt und gemeldet wird. Dies wird durch zyklische Tests der internen Kontakte realisiert.

Wird eine sichere Abschaltung (z. B. Not-Halt) ausgelöst, öffnen die sicheren Koppelrelais zuverlässig die Schaltpfade zur Peripherie. Dank der Redundanz ist sichergestellt, dass auch bei einem Defekt in einem der internen Kontakte die Funktion nicht verloren geht.

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### Typische Einsatzgebiete sicherer Koppelrelais
Sichere Koppelrelais finden in verschiedenen sicherheitskritischen Anwendungen der Industrie Einsatz. Zu den wichtigsten Anwendungsfällen zählen:

• Galvanisch getrennte Kopplung digitaler 24V-Signale auf 230V
- Übertragung von Signalen von 24V-Steuerungen an 230V-Schaltelemente
- Sicherstellung, dass die Signalübertragung störungsfrei bleibt
- Potenzialtrennung, um Störungen und Spannungsspitzen zu vermeiden


• Sichere Kopplung von Sensorsignalen
- Anbindung von Sicherheits-Sensoren wie Druckwächtern an die Steuerung
- Schutz der Steuerung vor Fehlfunktionen und Manipulationen
- Schnelle und sichere Abschaltung im Falle eines fehlerhaften Sensorsignals


• Verstärkung von Kontakten
- Verstärkung von Signalen mit begrenzter Ausgangsleistung der Steuerung
- Erhöhung der Schaltleistung, um leistungsstarke Komponenten wie Schütze zu schalten
- Direkte Kopplung an Aktorik, Motoren oder Schaltelemente


• Filterung von Testimpulsen
- Viele Sicherheitssteuerungen senden regelmäßig Testpulse, um die Funktionsfähigkeit der Sicherheitskomponenten zu prüfen
- Sichere Koppelrelais filtern diese Testimpulse heraus, um eine korrekte Signalauswertung zu gewährleisten

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### Technische Merkmale sicherer Koppelrelais

• Maximale Sicherheitskategorie: SIL 3 / PL e (gemäß EN ISO 13849-1)
• Redundante Architektur: Sicherstellung der Sicherheitsfunktion auch bei einem Ausfall einzelner Komponenten
• Zyklische Selbstüberwachung: Permanente Funktionsprüfung der internen Relais
• Galvanische Trennung: Vermeidung von elektrischen Störungen und Überspannungen
• Anschlussmöglichkeiten: Direktes Anbinden von Sensoren, Steuerungen und Aktoren
• Kompatibilität: Einfache Integration in bestehende Sicherheitsketten

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### Fazit
Der Einsatz sicherer Koppelrelais gewährleistet eine zuverlässige und normgerechte Signalübertragung in sicherheitskritischen Anwendungen. Sie sorgen dafür, dass sicherheitsgerichtete Signale störungsfrei übertragen werden, ohne die Sicherheitskette zu unterbrechen. Im Gegensatz zu nicht sicheren Koppelrelais ermöglichen sie die sichere Trennung von Sicherheitsstromkreisen und gewährleisten die Einhaltung der höchsten Sicherheitsstandards SIL 3 / PL e.
Ob bei der galvanischen Trennung, der Kopplung von Sensorsignalen oder der Kontaktverstärkung – sichere Koppelrelais sind unverzichtbar in der funktionalen Sicherheit moderner industrieller Anlagen.