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Der toolgestützte Sicherheitsnachweis

09. November 2020, 11:03 Uhr   |  Inka Krischke

Der toolgestützte Sicherheitsnachweis
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Die maßgeblichen Normen für die funktionale Sicherheit in der Prozessindustrie – IEC 61508 und IEC 61511 – sind über 1000 Seiten stark. Für Anwender sind die Berechnung und Erstellung norm­gerechter Sicherheitsnachweise eine Herausforderung. Spezielle Tools bieten Hilfestellung.

Explosionsschutz und funktionale Sicherheit sind für Anlagenbetreiber zwei grundlegende Verantwortungs-bereiche. Beide Themen werden durch nationale Gesetze, Normen und Verordnungen detailliert geregelt – maßgeblich für die funktionale Sicherheit in der Prozessindustrie sind etwa die IEC 61508 und die IEC 61511.

Das Ziel funktionaler Sicherheit ist die nachweisliche Minimierung von Gefahrenpotenzialen für Mensch, Anlage und Umwelt mittels technischer Einrichtungen. Sicherheitstechnische Systeme (Safety Instrumented Systems – SIS) sollen Anlagen beziehungsweise Prozesse im Bedarfsfall in einen sicheren Zustand überführen. Für Anlagenbetreiber ist es zwingend erforderlich, ein Sicherheitsmanagement nach Stand der Technik einzurichten. Sollte das sicherheitsbezogene System im Falle eines Unfalls nicht mit dem vorgegebenen Standard übereinstimmen, würde der Betreiber für die Vernachlässigung der passenden Sicherheitsrichtlinien haftbar gemacht werden.

Da von Anlagen beziehungsweise Anlagenteilen unterschiedliche Risiken ausgehen, sind die Anforderungen an die eingesetzten SIS unterschiedlich. Daher definieren die Normen IEC 61508 und IEC 61511 vier Sicherheitsstufen, die die Maßnahmen zur Risikobeherrschung entsprechender Komponenten beschreiben – die sogenannten Safety Integrated Level (SIL). Die erreichbaren Stufen ergeben sich aus der Bestimmung der sicherheitstechnischen Verfügbarkeit, die durch die gefährliche Versagenswahrscheinlichkeit PFD (Probability of Failure on Demand) und die gefährliche Versagensrate PFH (Probability of dangerous Failure per Hour) ausgedrückt wird. Weitere zu bestimmende Kenngrößen in diesem Kontext sind die Hardware-Fehler-Toleranz (HFT) und der Anteil der ungefährlichen Fehler SFF (Safe Failure Fraction). Um das erforderliche SIL jeder einzelnen Sicherheitsfunktion zu ermitteln, werden in den Normen neben der Bestimmung bereits genannter Kennwerte diverse Methoden aufgeführt. Der SIL-Nachweis ist für die Inbetriebnahme von Anlagen oder Teilanlagen zwingend erforderlich.

Dasselbe gilt für den Nachweis der sogenannten Eigensicherheit im Rahmen des Explosionsschutzes: Sobald prozessbedingt Ex-Zonen ausgewiesen sind – wenn also durch Gase oder Stäube explosionsfähige Atmosphären entstehen –, müssen Betreiber als Voraussetzung für die Betriebsgenehmigung den Nachweis der Eigensicherheit (Ex i) von Stromkreisen führen. Diese Zündschutzart beruht darauf, dass die in Stromkreisen verfügbaren Spannungen, Ströme und Leistungen verlässlich auf Werte reduziert werden, bei denen weder zündfähige Funken noch unzulässig hohe Oberflächentemperaturen entstehen.

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1. Der toolgestützte Sicherheitsnachweis
2. Kalkulierte Sicherheit
3. Umfassende Funktionserweiterung

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