Sicherheitsgerichtete kommunikation

Funktionale Sicherheit mit Remote I/O im Ex-Bereich

08.04.2010 | Autor / Redakteur: Stephan Schultz, Produktmanager Isolators and Wireless, R. Stahl / Wolfgang Leppert

Auch in der sicherheitsgerichteten Kommunikation lassen sich heute sogar in Ex-Anwendungen zeitgemäßere Lösungen als einzeln verlegte Leitungen realisieren
Auch in der sicherheitsgerichteten Kommunikation lassen sich heute sogar in Ex-Anwendungen zeitgemäßere Lösungen als einzeln verlegte Leitungen realisieren

Um Gefahren im Umfeld der Prozesstechnik zu vermeiden, greift man in der Automatisierungstechnik traditionell auf dedizierte Sicherheits-Schaltkreise zurück. Doch führt der Trend in der Datenübertragung schon seit geraumer Zeit weg von solchen separaten Punkt-zu-Punkt-Verbindungen, da sich modernere Lösungen zur Signalübermittlung als viel komfortabler, flexibler und leistungsfähiger erwiesen haben.

Selbst in anspruchsvollen Anwendungen mit Explosionsschutz-Anforderungen sind Feldbusnetze und Remote I/O-Systeme bereits weit verbreitet. Der funktionalen Sicherheit als der letzten großen Bastion konventionell verdrahteter Signalleitungen steht dieser Umbruch nun bevor. 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 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.

Bei sicherheitsgerichteten Installationen in explosionsgefährdeten Bereichen liegt der Anteil konventionell verdrahteter Stromkreise immer noch bei nahezu 100 Prozent. Das ist auf den ersten Blick erstaunlich, da auch in Ex-Bereichen der Anteil der Bustechnologien zuletzt 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.

Sichere Busse mit zu wenig Passagieren

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 so genannten „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.

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