Sicher abschalten – bessere Proofzeiten

In der Prozessindustrie werden häufig Feldgeräte im explosionsgefährdeten Bereich benötigt, beispielsweise um Durchflussmengen zu regulieren oder Stoffzufuhren abschalten zu können. In der Regel erfolgt die Ansteuerung über eigensichere Signalkreise. Trennbarrieren gewährleisten die Signalübertragung von der Steuerung im sicheren Bereich zum Feldgerät im Ex-Bereich. Soll ein Feldgerät eine Notabschaltung sicherstellen, muss der Signalkreis den Anforderungen an die funktionale Sicherheit der Stufe SIL 3 nach IEC 61508/ IEC 61511 entsprechen, um das Risiko von Fehlfunktionen zu minimieren. Das betrifft in der Prozessindustrie vor allem die kontrollierte Zufuhr von Prozessmedien zu kritischen reaktiven Prozessen.

Die einwandfreie Funktion der dafür verwendeten Zuflussarmaturen muss nicht nur regelmäßig geprüft werden. Bei einer Prozessstörung muss auch jederzeit eine sichere Abschaltung gewährleistet sein.

Funktionale Sicherheit nach SIL 3 ist in den meisten Fällen keine Option, sondern ein zwingendes Merkmal für viele Signalkreise in Prozessanlagen. Besonders wenn ein chemischer Prozess in eine kritische Phase läuft, muss das Automatisierungssystem in der Lage sein, umgehend die weitere Zufuhr des Prozessmediums zu stoppen, bevor der Prozess außer Kontrolle gerät und weitreichende Schäden entstehen können.

Dieses Ziel sollte nicht nur mit einem minimalen Hardware-Aufwand erreicht werden. Es muss auch sichergestellt sein, dass der Zufluss des Prozessmediums zuverlässig unterbrochen wird. Außerdem sollten sich die periodisch erforderlichen Proof-Tests nicht nachteilig auf die Verfügbarkeit der Anlage auswirken. 

Pepperl+Fuchs erfüllt die Randbedingungen der funktionalen Sicherheit nach SIL 3 ohne den Einsatz spezieller Notabschalt- und Sicherheitsabsperrventile. Stattdessen werden die ohnehin vorhandenen analogen Stellungsregler gewissermaßen in einem binären Modus verwendet. Diese sind entweder vollständig geöffnet oder geschlossen. Die Funktionsprüfung nach SIL 3 wird dabei erreicht, indem diese Regler zusätzlich zu ihrer eigentlichen Funktion mit HART-Signalen für Partial Stroke Tests angesteuert werden. Diese Teilhubtests ermöglichen eine testweise Funktionsprüfung, ohne dass dafür der gesamte Medienzufluss abgeschaltet werden muss und ohne das redundante Hardware erforderlich ist. Bis zum Sicherheitslevel SIL 3 eignet sich für diese Funktion beispielsweise der SMART-Ausgangstreiber KCD2-SCD-Ex1.ES. 

SMART-Ausgangstreiber nach SIL 3 stehen sowohl für die Montage auf der Hutschiene als auch für Termination Boards zur Verfügung. Die periodisch erforderlichen Proof-Tests erfolgen in Form von Partial Stroke Tests. Diese Teilhubtests erlauben eine Funktionsprüfung, ohne dass dafür eine redundante Leitungsführung erforderlich ist oder der gesamte Prozess abgeschaltet werden muss. Die Anlagenverfügbarkeit bleibt somit uneingeschränkt erhalten und ihre Wirtschaftlichkeit wird nicht eingeschränkt. Selbst in SIL-2-Anwendungen ist der Einsatz der Geräte sinnvoll, weil dadurch die Proofzeiten erheblich verlängert werden können.

Mit dieser Lösung für die funktionale Sicherheit nach SIL 3 bietet Pepperl+Fuchs ein komplettes Portfolio an Trennbarrieren für alle vier Signalarten.

• Erforderliche Proof-Tests ohne Einschränkung der Anlagenverfügbarkeit
• Direkte Auslösung von Partial Stroke Tests (PST) am Zuflussregler über HART-Signale
• Deutlichere Verlängerung der Proofzeiten in SIL-2-Anwendungen durch Einsatz von SIL-3-Trennbarrieren
• Trennbarrieren bis SIL 3 für alle vier Signalarten bei minimalem Hardware-Aufwand