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6 Sicherheitstechnik
in komplementärer Logik hinzugefügt. Zur Überprüfung der Funktion werden aus der Funktionslogik die Signale e1, e2, e3, ..., en und aus der komplementären Logik die dazu komplementären (logisch negierten) Signale e´1, e´2, e´3, ... , e´n herausgeführt. Diese Signale werden einer
Antivalenzüberwachung zugeführt. Letztere spielt die Rolle des Vergleichers im 1-aus-2System.
Aufgabe der Antivalenzüberwachung ist es, alle Signalpaare (ei, e´i) auf Antivalenz zu überwachen. Eine Fehlermeldung soll immer dann erfolgen, wenn für wenigstens eins der Signalpaare
die Antivalenzbedingung e´i = ¬ei nicht erfüllt ist (¬ bezeichnet die Negation). Im fehlerfreien
Fall gibt die Überwachungsschaltung ein antivalentes Signalpaar ab: a´ = ¬a. Eine Fehlermel-
x
y
Funktionslogik
e1
e
e2
...
en
a
Antivalenzüberwachung
a´
e´
e´1
e´2
...
e´n
komplementäre Logik
Bild 6.2 Zweikanaliger Aufbau einer logischen Funktion
dung liegt vor, wenn das Signalpaar am Ausgang äquivalent ist: a´ = a. Wir nennen eine solche
Schaltung, die fehlerhafte Eingänge erkennt und meldet, fehlererkennend.
Was aber passiert, wenn die Antivalenzüberwachung selbst defekt ist? Gemäß Sicherheitsvereinbarung muss das Überwachungsmodul auch einfache Fehler in der eigenen Einheit in hinreichend kurzer Zeit melden. Dabei darf dann allerdings die korrekte Funktion der übrigen
Teile vorausgesetzt werden.
Bild 6.3 zeigt den Aufbau einer fehlererkennenden
Überwachungseinheit für zwei Eingangsgrößen A
und B (Sedmak, Liebergot, 1978). Ist die Überwachungseinheit selbst fehlerfrei, dann liefert sie
immer ein antivalentes Ausgangssignalpaar, solange die Eingangssignalpaare antivalent - also
fehlerfrei - sind. Falls wenigstens eins der Eingangssignalpaare äquivalent ist, ergibt sich auch
ein äquivalentes Ausgangssignalpaar, also eine
Fehlermeldung. Diese Einheiten lassen sich zu
größeren Einheiten für die Überwachung mehrerer
Signalpaare zusammenschalten. Die so entstehende Antivalenzüberwachung ist insgesamt fehlererkennend.
A
A´
B
&
≥1
C
&
&
≥1
C´
B´
&
Bild 6.3 Fehlersichere ÜberwachungsDie Überwachungseinheit ist aber auch selbsteinheit
überwachend im folgenden Sinne: Jeder einfache
Fehler eines Logikbausteins, bei dem die Ausgangsvariable fest auf 0 (stuck-at-0) oder fest auf
1 (stuck-at-1) ist, wird zumindest bei einer bestimmten Kombination von fehlerfreien Eingangssignalen erkannt. Nehmen wir einmal an, dass das oberste der Und-Gatter (&) fest auf 0