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Verfahrenstechnik 11/2018

Verfahrenstechnik 11/2018

MESSEN, REGELN,

MESSEN, REGELN, AUTOMATISIEREN Die Themen SIL (Safety Integrity Level) und PL (Performance Level) gewinnen in der Prozessindustrie und im Maschinen- und Anlagenbau sowie immer wesentlichere Bedeutung. Doch Anwender stehen in der Praxis hier oft vor komplexen Herausforderungen. 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 im Jahr 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. Autor: Matthias Garbsch, Branchenmanager Safety, Jumo GmbH & Co. KG, Fulda Risiko vermeiden Funktionale Sicherheit bei der Drucküberwachung von Tankanlagen 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 es, das Risiko auf ein vertretbares Maß zu reduzieren. Betrachtung eines Prozesses Bei einem Rohrleitungs- und Instrumentenfließschema in der Anlagen- und Verfahrenstechnik zur Sicherheitsbetrachtung eines Prozesses müssen z. B. die Einzelkomponenten Sensorik, Auswerteelektronik und Aktor separat betrachtet werden, um einen allgemeinen Lösungsansatz zu finden. Sensoren messen physikalische Prozessgrößen wie Temperatur, Niveau oder Druck und formen den Messwert in ein Einheitssignal um. Bei der Auswertelektronik kommen i. d. R. Steuerungseinheiten zum Einsatz, die die Prozessgrößen umwandeln, linearisieren, speichern sowie nach Regeln verarbeiten und dann dem Aktor zur Aus­ führung weiterleiten. Aktoren können anschließend Eingriffe in den Prozessablauf durch Verstellen von Funktionsgrößen unterschiedlichster Art vornehmen. Im Bereich der Auswerte-Elektronik sind sicherheitsgerichtete Varianten durch zwei Herangehensweisen realisierbar. So können Anwender auf eine speicherprogrammierbare Sicherheits-Steuerung setzen. Diese Lösung eignet sich besonders für den Sonderanlagenbau mit Prozessleitsystem und zeichnet sich durch umfangreiche funktionelle Anwendungen sowie eine höhere Signaldichte und -anzahl aus. Allerdings sind hier komplexe Programmieranwendungen nötig und die Ein- und Ausgänge sind an Kartentypen und Mehrkanaligkeit gebunden. Investitionskosten differieren in Abhängigkeit von der Kanalanzahl und dem Softwareaufwand. Da rüber hinaus muss jede Applikation separat nach SIL berechnet und bewertet werden. Realisierbar sind auf diesem Weg Lösungen bis zu SIL4. Geringer Parametrieraufwand Eine Alternative zur speicherprogrammierbaren Sicherheits-Steuerung ist der Einsatz von Sicherheitswächtern oder -begrenzern wie der Jumo safetyM-Serie. Diese Lösung eignet sich besonders für kleinere Anwendungen wie Sondermaschinen und Einzelapplikationen mit niedriger Signaldichte und -anzahl. Neben geringen Investitionskosten liegen die Vorteile hier bei einem geringeren Aufwand an Parametrierung je Applikation. Die Anwendung arbeitet mit Einheitssignalen und zeichnet sich durch eine redundante interne Struktur mit redundanten Sensoreingängen aus. Zur Verfügung stehen weiterhin drei unterschiedliche Funktionsausgänge (analog/ binär). Auf diese Weise sind Lösungen bis zu SIL3 möglich. Besonders wichtig: In Verbindung mit definierter Sensorik ist die gesamte SIL-Kette bereits berechnet und entsprechende Zertifikate können von Jumo ausgestellt werden. Selbstverständlich lassen sich aber auch Sensoren anderer Hersteller problemlos anbinden und auch auf Seite der Aktoren besteht keine Herstellerbindung, wenngleich diese natürlich Vorteile mit sich bringt. Sicherheit in Tankanlagen Vor allem in der chemischen Industrie ist die Drucküberwachung in Tankanlagen ein Thema von hoher sicherheitstechnischer 36 VERFAHRENSTECHNIK 11/2018

MESSEN, REGELN, AUTOMATISIEREN Relevanz. Mit Jumo-Geräten lässt sich hierfür eine im Hinblick auf die funktionale Sicherheit besonders komfortable Lösung realisieren. Kernstück des Konzepts „Jumo Safety Performance“ ist der Jumo safetyM STB/STW. Dieser Sicherheitsbegrenzer/Sicherheitswächter nach DIN EN 14597 hat die primäre Aufgabe, Prozesse zuverlässig zu überwachen und die Anlagen bei Störung in den betriebssicheren Zustand zu versetzen. Eine Grenzwertüberschreitung wird von den eingebauten LEDs K1 und K2 (rot) für jeden Kanal signalisiert und der ein gebaute Relaisausgang-Alarm schaltet die Anlage in einen betriebssicheren Zustand (Alarmbereich). Die hohen Anforderungen der DIN EN 61508 und der DIN EN 13849 werden durch ein Gerätekonzept erfüllt, dessen 1oo2D-Struktur das sichere Erkennen von Fehlern gewährleistet und somit auch bei Anwendungen, die der neuen Maschinenrichtlinie 2006/42/EG unterliegen, eingesetzt werden kann. Da der Messwert am Analogeingang über verschiedene Fühler oder Einheits signale erfasst werden kann, eignet sich der Jumo safetyM auch zur Drucküber wachung. Hierzu wird ein Differenzdruckmessumformer über zwei Ex-i Speise-/Eingangstrennverstärker mit dem Jumo safetyM verbunden. Bereits mit dieser Lösung ist eine Grenzwertabschaltung bis SIL3 für eine ein gestellte Niveauhöhe realisierbar. Der Anwender erhält so eine kompakte einkanalige Sicherheitssteuerung Gebündelte Kompetenz Jumo bündelt seine Kompetenz zum Thema Safety in der neuen Marke JSP (Jumo Safety Performance). Neben Produkten und Lösungsentwicklungen steht bei Jumo Safety Performance die hohe Beratungskompetenz im Fokus. Mit einem eigenen Schulungskonzept wurden Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter zu JSP- Produktspezialisten ausgebildet. Diese verfügen über Kenntnisse in der Anwendung des Jumo safetyM, in Temperatur-, Druck- und Durchflussmesstechnik, im Explosionsschutz sowie natürlich in funktionaler Sicherheit (SIL und PL). Das SIL-Kompetenznetzwerk steht länderüber greifend mit seinem umfassenden Know-how zur Verfügung. Der Differenzdruckmessumformer kann in der eigensicheren Ausführung bis an Zone 0 montiert werden mit wählbaren redundanten Eingangs signalen CMY für Einheitssignale. Die Konfiguration erfolgt einfach und komfor tabel mithilfe der K Gerätesoftware. Als Differenzdruckmessumformer kommt der Jumo dTrans p20 Delta Ex zum Einsatz. Der Mess umformer ist programmierbar und dadurch an vielfältige Messaufgaben flexibel anpassbar. In der Ausführung mit Explosionsschutz „Ex ia (eigensicher)“ kann der Druckmessumformer bis an Zone 0 montiert werden. Umfassende Visualisierung Der Jumo safetyM kann darüber hinaus an das Mess,- Regel- und Automatisierungssystem Jumo mTron T angebunden werden. Hierzu wird entweder das Binär signal des Voralarms oder das analoge Ausgangssignal verwendet. Mit dieser Lösung erhält der Anwender einen deutlich ge steigerten Funktionsumfang sowie umfassende Visualisierungsmöglichkeiten. Weitere SIL-Lösungen, die mit dem Jumo safetyM realisiert werden können, sind die Temperaturüberwachung in Wärmebehandlungsanlagen, die Überwachung von Pumpen, Überfüllabschaltungen oder Extruder. Fotos: Jumo, Fotolia (#44896540) Brau Beviale: Halle 6, Stand 119 SPS IPC Drives: Halle 4A, Stand 435 www.jumo.net C M Y CM MY CY Das Rex-System Ihre All-in-one Lösung Bestehend aus drei Komponenten – Einspeisung, – Überstromschutz und – Stromverteilung revolutioniert das REX12-System Ihre DC 24 V-Ebene. Ihr Nutzen: ● Erhöht die Maschinenverfügbarkeit ● Bringt Flexibilität ● Spart Zeit, Kosten und Platz ● Mit IO-Link und Modbus-RTU Anbindung Infos unter: www.e-t-a.de/REX12-System facebook.com/eta.germany Besuchen Sie uns auf der SPS/IPC/DRIVES vom 27.– 29. November 2018 Halle 3.C, Stand 3.C-428 www.e-t-a.de © Andrey Armyagov/Fotolia.com

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