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Kontinuierlich gemessen

05. Januar 2021, 11:19 Uhr   |  Inka Krischke

Kontinuierlich gemessen
© Jumo

Um Sicherheitsanforderungen in Tankanlagen umzusetzen, sind nicht immer Safety-SPSen nötig. In manchen Fällen genügt auch der Einsatz von Sicherheitswächtern oder -begrenzern.

Als Folge des verheerenden Giftgasunfalls im italienischen Ort Seveso im Jahr 1976 wurde die Verschärfung der Gesetze und Verordnungen zum Schutz von Menschen, Lebewesen und Umwelt beschlossen. Erstes Ergebnis war die 1998 veröffentlichte Norm IEC 61508 „Funktionale Sicherheit sicherheitsbezogener elektrischer/elektronischer programmierbarer Systeme“, die seit 2002 als EN 61508 angewendet wird. Diese Norm definierte zum ersten Mal umfassend die Sicherheitsanforderungen in der Automatisierungstechnik. Während sich die IEC 61508 in erster Linie an die Hersteller von Komponenten für Schutzeinrichtungen richtet, ist die IEC 61511 „Funktionale Sicherheit – Sicherheitstechnische Systeme in der Prozessindustrie“ für Betreiber und Planer von Schutzeinrichtungen relevant.

Ziel all dieser Normen ist, das Risiko auf ein vertretbares Maß zu reduzieren.
Bei einem Rohrleitungs- und Instrumentenfließschema in der Anlagen- und Verfahrenstechnik zur Sicherheitsbetrachtung eines Prozesses zum Beispiel müssen die Einzelkomponenten Sensorik, Auswerte-Elektronik und Aktor separat betrachtet werden, um einen allgemeinen Lösungsansatz zu finden. Dabei messen die Sensoren physikalische Prozessgrößen wie Temperatur, Niveau oder Druck und formen den Messwert in ein Einheitssignal um. Bei der Auswerte-Elektronik kommen in der Regel Steuerungseinheiten zum Einsatz, die die Prozessgrößen umwandeln, linearisieren, speichern sowie nach Regeln verarbeiten und dann dem Aktor zur Ausführung weiterleiten. Anschließend können Aktoren Eingriffe in den Prozessablauf durch Verstellen von Funktionsgrößen unterschiedlichster Art vornehmen.

Zwei Herangehensweisen

Sicherheitsgerichtete Varianten sind bei der Auswerte-Elektronik durch zwei Herangehensweisen realisierbar: Ein Ansatz ist, dass Anwender auf eine speicherprogrammierbare Sicherheitssteuerung setzen. Diese Lösung eignet sich insbesondere für den Sonderanlagenbau mit Prozessleitsystem und zeichnet sich durch umfangreiche funktionelle Anwendungen sowie eine hohe Signaldichte und -anzahl aus. Allerdings sind hier komplexe Programmier-Anwendungen nötig; zudem sind die Ein- und Ausgänge an Kartentypen und Mehrkanaligkeit gebunden. Die Investitionskosten differieren in Abhängigkeit von der Kanalanzahl und dem Software-Aufwand. Darüber hinaus muss jede Applikation separat nach SIL berechnet und bewertet werden. Realisierbar sind auf diesem Weg Lösungen bis zu SIL 4.

Eine Alternative zur speicherprogrammierbaren Sicherheitssteuerung ist der 
Einsatz von Sicherheitswächtern oder -begrenzern, wie sie zum Beispiel Jumo mit der ‚SafetyM‘-Serie im Programm hat. Eine solche Lösung bietet sich insbesondere für kleinere Anwendungen wie Sondermaschinen und Einzelapplikationen mit niedriger Signaldichte und -anzahl an. Neben geringen Investitionskosten liegen die Vorteile bei einem geringeren Aufwand an Parametrierung je Applikation. Die Anwendung arbeitet mit Einheitssignalen und setzt auf eine redundante interne Struktur mit redundanten Sensoreingängen. Zur Verfügung stehen drei unterschiedliche Funktionsausgänge (analog/binär). Grundsätzlich sind so Lösungen bis zu SIL 3 möglich. 

In Verbindung mit definierter Sensorik von Jumo ist die gesamte SIL-Kette bereits berechnet, entsprechende Zertifikate können vom Unternehmen ausgestellt werden. Doch auch Sensoren anderer Hersteller lassen sich an die Sicherheitswächter beziehungsweise -begrenzer problemlos anbinden. Ebenso besteht hinsichtlich der Aktoren keine Herstellerbindung.

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