Funktionale Sicherheit
Moderne Lösungen, die Prozesskreise kompromisslos in einen sicheren Zustand versetzen
Moderne Lösungen, die Prozesskreise kompromisslos in einen sicheren Zustand versetzen
In der IEC-Norm 61508 ist funktionale Sicherheit definiert als Abwesenheit von inakzeptablem Risiko von Verletzungen bzw. Gesundheitsschäden von Personen, entweder direkt oder indirekt als Folge von Sach- oder Ausrüstungsschäden.
Sie ist Teil der allgemeinen Sicherheit, die von einem einwandfreien Regelbetrieb des Systems oder der Ausrüstung basierend auf Eingängen abhängt. Funktionale Sicherheit ist die Erfassung potenziell gefährlicher Bedingungen mit dem Ergebnis, dass Schutz- oder Korrekturmechanismen zur Verhütung oder Milderung der Folgen gefährlicher Ereignisse aktiviert werden.
Eine sicherheitsgerichtete Systeminstrumentierung (SIS) wird als vom Prozessleitsystem (Basic Process Control System – BPCS) getrennt betrachtet, da das SIS dafür vorgesehen ist, den Prozess im Falle einer kritischen Situation in einen „sicheren Zustand“ zu versetzen.
Die SIS besteht aus diversen sicherheitsgerichteten Instrumentierungsfunktionen (SIF). Jede dieser Funktionen verfügt wiederum über eine spezifische, sicherheitsbezogene Integritätsebene (SIL), die zum Erlangen der funktionalen
Sicherheit nötig ist. Jede SIF ist eine aus Sensoren, Logic Solver und Stellgerät bestehende separate oder verknüpfte Schleife.
In einer Prozessanlage gibt es keinen risikofreien Betrieb bzw. keine hundertprozentige Zuverlässigkeit. Deshalb besteht eine der ersten Aufgaben eines SIS-Entwicklers in der Durchführung einer Risikotragfähigkeitsanalyse, um das erforderliche Sicherheitsniveau zu bestimmen. In der allgemeinen IEC-Norm 61508 (Funktionale Sicherheit von elektrischen, elektronischen und programmierbaren elektronischen Systemen) ist die funktionale Sicherheit für alle Arten von Prozess- und Fertigungsanlagen festgelegt. IEC 61511 und ISA S84.01 (ersetzt durch ISA 84.00.01-2004) sind die speziellen Normen für die
Prozessindustrie. Alle drei Normen verwenden ein leistungsbezogenes Lebenszyklusmodell und legen präzise Sicherheitsstufen, Best Practices und einen quantifizierbaren Konformitätsnachweis fest.
Zweck dieser Komponente ist es zu bestimmen,
welche Maßnahme basierend auf den gesammelten Daten ergriffen werden muss. Es werden äußerst zuverlässige Logic Solver eingesetzt, die sowohl ausfallsicheren als auch fehlertoleranten Betrieb ermöglichen. Diese bestehen normalerweise aus einem Controller, der Signale von den Sensoren empfängt und anhand vorprogrammierter Maßnahmen zur Gefahrenabwehr ein Ausgangssignal an das/die Stellgerät(e) liefert.
Logic Solver sind häufig programmierbare oder nicht programmierbare Geräte, sie können jedoch auch über eine mechanische Funktion in Form eines Schaltersets zur Auslösung der Sicherheitsfunktion verfügen.
Stellgeräte setzen die durch den Logic Solver vorgegebene Maßnahme um. Ein Stellgerät besteht in der Regel aus einem automatisierten Auf/Zu-Ventil mit einer Funktion „Sicherheitsstellung geschlossen“ oder „Sicherheitsstellung offen“. Zur Verbesserung des Diagnoseumfangs und zur Unterstützung von Teilhubtests kann digitale Intelligenz hinzugefügt werden.
Es ist unerlässlich, dass alle drei Elemente der SIS-Funktion so konzeptioniert werden, dass die Prozessanlage im Notfall sicher isoliert wird.
Feldsensoren werden zur Erfassung der Informationen verwendet, die
zur Bestimmung einer Notfallsituation erforderlich sind. Zweck dieser Sensoren ist die Messung von Prozessparametern (z. B.
Temperatur, Druck, Durchfluss, Dichte usw.) zur Identifizierung, ob sich die Ausrüstung oder der Prozess in einem sicheren Zustand befindet.
Die Bandbreite der Sensortypen reicht von einfachen pneumatischen oder elektrischen Schaltern bis hin zu intelligenten Messumformern mit integrierten Diagnosefunktionen. Diese Sensoren sind ausschließlich für den Einsatz in SIS-Anwendungen bestimmt und mit Prozessarmaturen ausgerüstet, die kein Bestandteil der von den an Sensoren für normale Prozessdaten verwendeten Prozessarmaturen sind.
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Mike Boudreaux erläutert, wie DeltaV SIS verwendet werden kann, um Logikfunktionen auf DeltaV SIS-Knoten, zwischen Knoten und sogar auf Domänen nutzen zu können und dadurch sicherheitsgerichtete Systeminstrumentierung beliebiger Größen zu unterstützen.
Wussten Sie, dass Stellgeräte mindestens 50 % der gemeldeten Störungen in einer SIS-Infrastruktur ausmachen? Carsten Theogersen erinnert Hersteller in diesem Video daran, wie wichtig die Installation von geeigneten Ventileinheiten und Stellgeräten ist.
Diese Demonstration zeigt, wie der intelligente Rosemount 3051S Messumformer unter Verwendung eines DeltaV SIS eine unsichere Betriebssituation erfasst.
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