Funktionale Sicherheit mit Remote I/0 im Ex-Bereich

Auch in der sicherheitsgerichteten Kommunikation lassen sich heute sogar in Ex-Anwendungen verlässliche zeitgemäßere Lösungen als einzeln verlegte Leitungen realisieren, die den Verkabelungsaufwand stark vermindern und die Flexibilität der Kommunikation erhöhen. Bei wichtigen Feldbus-Systemen sind dafür zumindest die theoretischen Grundlagen etabliert. Fehlt für Sicherheits-Feldbusse jedoch oft noch ein ausreichend breites Angebot an geeigneter Hardware, sind im Gegensatz dazu mit Remote I/O-Technik schon heute überzeugende Lösungen für SIL 2-gerechte Installationen möglich, sofern ein passendes Safety-Leitsystem zur Verfügung steht. Sichere Busse… Bei sicherheitsgerichteten Installationen in explosionsgefährdeten Bereichen liegt der Anteil konventionell verdrahteter Stromkreise immer noch bei nahezu 100%. Das ist auf den ersten Blick erstaunlich, da auch in Ex-Bereichen der Anteil der Bustechnologien in den letzten Jahren stark gestiegen ist. An der Verfügbarkeit von geeigneten, sicheren Bussen kann es nicht liegen: Seit zehn Jahren existiert das Profisafe-Profil, das in Verbindung mit Profibus DP, Profibus PA oder Profinet für Anwendungen bis zu einem SIL 3 geeignet ist. Für den Foundation Fieldbus wurde das SIF-Protokoll (Safety Instrumented Function) konzipiert, 2007 wurde eine Reihe von Interoperability-Tests erfolgreich abgeschlossen, Anfang 2008 wurde die Lösung ebenfalls für SIL 3-Anwendungen zertifiziert. Mit diesen Systemen, die den Anforderungen von mindestens einem guten Dutzend einschlägiger Normen genügen können, ist ein großer Schritt getan. Prozessdaten und Sicherheitsdaten können nun in Bus-Netzwerken auf derselben Leitung übertragen werden so etwa beim Profibus, bei dem Erstere im sogenannten \’Grauen Kanal\‘ und die Sicherheitsdaten in der auf das Standard-Protokoll aufsetzenden Profisafe-Schicht übertragen werden. Sowohl Profisafe als auch FF SIF implementieren eine Reihe von Features zur Fehlererkennung und -behebung, die sicherheitskritische Kommunikation überhaupt erst zuverlässig möglich machen. Dazu zählen beispielsweise eindeutige Kennungen für die kommunizierenden Geräte, die ebenfalls eindeutige Kennzeichnung aller Datenpakete sowie deren Ausstattung mit Zeitstempeln, die zugehörige Vorgabe von Antwort-Timern, nach deren Ablauf ein Fehler gemeldet wird, und die routinemäßige Integritätsprüfung übermittelter Daten anhand von CRC-Prüfsummen. …mit zu wenig Passagieren Nur die erforderlichen feldbusfähigen Geräte sind für beide Lösungen noch immer selten zu finden. Kaum ein Hersteller hat busfähige \’SIL-Technik\‘ im Programm, erst recht nicht solche, die sich auch für den Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen eignet. Beim FF SIF stecken Leitsysteme und Feldgeräte noch im Prototypen-Stadium. Auch für die schon länger etablierte Profisafe-Technologie bieten lediglich zwei Hersteller Leitsysteme (\’F-hosts\‘) an, und nur sehr wenige liefern passende Feldgeräte. Gefordert wären betriebsbewährte oder SIL 2-zertifizierte Sensoren oder Aktoren, die neben einem sicheren Protokoll-Stack auch ein entweder betriebsbewährtes oder SIL 2-zertifiziertes Interface mitbringen. Dass von einem breiten Engagement für die neuen Bus-Varianten weiterhin wenig zu sehen ist, ist gut verständlich, da Hersteller je eine konventionelle, eine Profisafe- und eine FF SIF-Variante anbieten müssten, womit sich der Entwicklungsaufwand nahezu verdreifachen würde. Diese Hürde wird fortbestehen und mit ihr bleiben Zweifel daran, ob sich die Situation in den kommenden Jahren schnell bessern kann. Sammeltaxi auf der Bus-Spur Ein praxistauglicher Ausweg aus dieser Situation bietet sich mit der Remote I/O-Technologie an. Unter Verwendung eines explosionsgeschützten Remote I/O-Systems, das mit Profibus DP und Profisafe kommuniziert, lassen sich konventionell per 4 bis 20mA-Signal angebundene SIL-Geräte sicher über eine schnelle Busverbindung an ein sicherheitsgerichtetes Leitsystem anschließen. Für SIL 2-Anwendungen geeignete Geräte gibt es in großer Zahl. Um im Profibus-Netzwerk beide Arten der Kommunikation auf derselben Leitung abzuwickeln, setzt das explosionsgeschützte Remote I/O-System IS1 von R. Stahl auf ein spezielles Safety Analog Input Modul (S-AIMH) für die sicherheitsgerichteten Daten auf der Profisafe-Protokollschicht. Diese in der Standard-Ausführung 8-kanalige Profisafe-Slave-Baugruppe wird innerhalb einer Standard-Remote I/O-Station installiert. Normale Prozesssignale werden daneben, wie von anderen Remote I/O-Installationen gewohnt, auf dem \’Grauen Kanal\‘ vom und zum Profibus DP-Slave übertragen. Sofern die korrekte Konfiguration und Parametrierung sichergestellt ist, können IS1-Anwender dabei sogar auch in den sicherheitsrelevanten Kreisen Hart-Signale einsetzen. Mit einem Remote-System wie IS1 sind die verfügbaren und vorhandenen Feldgeräte einfach über moderne Bustechnologie integrierbar. Zudem steht mit dieser Lösung auch in explosionsgefährdeten Bereichen dem Einzug der Feldbustechnik für funktional sichere Anwendungen nichts mehr entgegen.