Übergeordnetes sicheres Abschalten der Spannungsversorgung nicht funktional sicherer Standardbaugruppen. Verschaltungsbeispiele FAQ 07/2015

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1 FAQ 07/2015 der Spannungsversorgung nicht funktional sicherer Standardbaugruppen Verschaltungsbeispiele

2 1 Beispiele mit 3TK28 Dieser Beitrag stammt aus dem Siemens Industry Online Support. Es gelten die dort genannten Nutzungsbedingungen ( Securityhinweise Siemens bietet Produkte und Lösungen mit Industrial Security-Funktionen an, die den sicheren Betrieb von Anlagen, Lösungen, Maschinen, Geräten und/oder Netzwerken unterstützen. Sie sind wichtige Komponenten in einem ganzheitlichen Industrial Security-Konzept. Die Produkte und Lösungen von Siemens werden unter diesem Gesichtspunkt ständig weiterentwickelt. Siemens empfiehlt, sich unbedingt regelmäßig über Produkt-Updates zu informieren. Für den sicheren Betrieb von Produkten und Lösungen von Siemens ist es erforderlich, geeignete Schutzmaßnahmen (z. B. Zellenschutzkonzept) zu ergreifen und jede Komponente in ein ganzheitliches Industrial Security-Konzept zu integrieren, das dem aktuellen Stand der Technik entspricht. Dabei sind auch eingesetzte Produkte von anderen Herstellern zu berücksichtigen. Weitergehende Informationen über Industrial Security finden Sie unter Um stets über Produkt-Updates informiert zu sein, melden Sie sich für unseren produktspezifischen Newsletter an. Weitere Informationen hierzu finden Sie unter Frage Wie kann übergeordnetes sicheres Abschalten der Spannungsversorgung nicht funktional sicherer Standardbaugruppen realisiert werden? Antwort Die entsprechenden SIMATIC Standard Ausgabebaugruppen sind auf der HTML- Seite aufgelistet. In diesem Dokument finden Sie dazugehörige Verschaltungsbeispiele. Beitrags-ID: , V1.7, 07/2015j 2

3 1 Beispiele mit 3TK28 Inhaltsverzeichnis 1 Beispiele mit 3TK Beispiele mit ET 200S PM-E F pm Beispiele mit ET 200S PM-E F pp Beispiel mit ET 200SP F-PM-E pm Beispiel mit ET 200SP F-PM-E pp Beispiel mit ET 200SP und 3TK Beispiel mit 4F-DO und 1F-RO pm-schaltend Beispiel mit 4F-DO und externen Sicherheits-Relais pp-schaltend Beispiel mit 4F-DO und externen Sicherheits-Relais pm-schaltend Beispiel mit Spannungsverteiler Beispiel mit ET 200L Kompaktgerät Beispiel mit S7-300/400 Standard-DO Bei der Applikation zu beachtende Anforderungen Grenzen der übergeordneten Sicherheitsschaltung Anforderungen an die Stromversorgung Beitrags-ID: , V1.7, 07/2015j 3

4 1 Beispiele mit 3TK28 1 Beispiele mit 3TK28 Beispiel 1: Übergeordnete Sicherheitsschaltung der Ausgänge mit Sicherheitsschaltgerät 3TK28 oder ähnlichen Schaltgeräten Abbildung 1-1 ACHTUNG Achten Sie darauf, dass die in der Betriebsanleitung angegebene Strombelastbarkeit des 3TK28 nicht überschritten wird. Beitrags-ID: , V1.7, 07/2015j 4

5 1 Beispiele mit 3TK28 Beispiel 2: Übergeordnete Sicherheitsschaltung der Ausgänge mit Sicherheitsschaltgerät 3TK28 oder ähnlichen Schaltgeräten Abbildung 1-2 ACHTUNG Achten Sie darauf, dass die in der Betriebsanleitung angegebene Strombelastbarkeit des 3TK28 nicht überschritten wird. Beitrags-ID: , V1.7, 07/2015j 5

6 1 Beispiele mit 3TK28 Beispiel 3: Übergeordnete Sicherheitsschaltung der Ausgänge mit Sicherheitsschaltgerät 3TK28 oder ähnlichen Schaltgeräten Abbildung 1-3 SIL2/PLd ACHTUNG Achten Sie darauf, dass die in der Betriebsanleitung angegebene Strombelastbarkeit des 3TK28 nicht überschritten wird. Beitrags-ID: , V1.7, 07/2015j 6

7 1 Beispiele mit 3TK28 Beispiel 4: Übergeordnete Sicherheitsschaltung der Ausgänge mit Sicherheitsschaltgerät 3TK28 oder ähnlichen Schaltgeräten Abbildung 1-4 ACHTUNG Achten Sie darauf, dass die in der Betriebsanleitung angegebene Strombelastbarkeit des 3TK28 nicht überschritten wird. Beitrags-ID: , V1.7, 07/2015j 7

8 2 Beispiele mit ET 200S PM-E F pm 2 Beispiele mit ET 200S PM-E F pm Beispiel 1: Übergeordnete Sicherheitsschaltung der Ausgänge mit ET 200S PM-E F pm Abbildung 2-1 Beitrags-ID: , V1.7, 07/2015j 8

9 2 Beispiele mit ET 200S PM-E F pm Beispiel 2: Übergeordnete Sicherheitsschaltung der Ausgänge mit ET 200S PM-E F pm Abbildung 2-2 Beitrags-ID: , V1.7, 07/2015j 9

10 2 Beispiele mit ET 200S PM-E F pm Beispiel 3: Übergeordnete Sicherheitsschaltung der Ausgänge mit ET 200S Kompaktgerät mit PM-E F pm Abbildung 2-3 Beitrags-ID: , V1.7, 07/2015j 10

11 2 Beispiele mit ET 200S PM-E F pm Beispiel 4: Übergeordnete Sicherheitsschaltung der Ausgänge mit ET 200S mit PM-E F pm Abbildung 2-4 Beitrags-ID: , V1.7, 07/2015j 11

12 3 Beispiele mit ET 200S PM-E F pp 3 Beispiele mit ET 200S PM-E F pp Beispiel 1: Übergeordnete Sicherheitsschaltung der Ausgänge mit ET 200S PM-E F pp Abbildung 3-1 ACHTUNG Aufgrund der PP-Abschaltung muss die gesamte Verdrahtung vom PP- Schalter über sämtliche Standard DO Kanäle innerhalb der Abschaltgruppe bis hin zum Aktor querschlusssicher gegenüber P-Potenzial realisiert werden. Beitrags-ID: , V1.7, 07/2015j 12

13 3 Beispiele mit ET 200S PM-E F pp Beispiel 2: Übergeordnete Sicherheitsschaltung der Ausgänge mit ET 200S PM-E F pp Abbildung 3-2 ACHTUNG Aufgrund der PP-Abschaltung muss die gesamte Verdrahtung vom PP- Schalter über sämtliche Standard DO Kanäle innerhalb der Abschaltgruppe bis hin zum Aktor querschlusssicher gegenüber P-Potenzial realisiert werden. Beitrags-ID: , V1.7, 07/2015j 13

14 3 Beispiele mit ET 200S PM-E F pp Beispiel 3: Übergeordnete Sicherheitsschaltung der Ausgänge mit ET 200S PM-E F pp Abbildung 3-3 Querschlusssichere Verlegung der Versorgungsspannung 1L+ und 2L+ ACHTUNG Aufgrund der PP-Abschaltung muss die gesamte Verdrahtung vom PP- Schalter über sämtliche Standard DO Kanäle innerhalb der Abschaltgruppe bis hin zum Aktor querschlusssicher gegenüber P-Potenzial realisiert werden. Beitrags-ID: , V1.7, 07/2015j 14

15 4 Beispiel mit ET 200SP F-PM-E pm 4 Beispiel mit ET 200SP F-PM-E pm Beispiel 1: Übergeordnete Sicherheitsschaltung mit F-PM-E pm-schaltend Abbildung 4-1 Hinweis SIL1/Kat.2/PLc und SIL2/Kat.3/PLd-Applikationen können auch mit nur einem F- PM-E gemeinsam in einem Spannungssegment realisiert werden. Beitrags-ID: , V1.7, 07/2015j 15

16 5 Beispiel mit ET 200SP F-PM-E pp 5 Beispiel mit ET 200SP F-PM-E pp Beispiel 2: Übergeordnete Sicherheitsschaltung mit F-PM-E pp-schaltend Abbildung 5-1 Hinweis SIL1/Kat.2/PLc und SIL2/Kat.3/PLd-Applikationen können auch mit nur einem F- PM-E gemeinsam in einem Spannungssegment realisiert werden. Beitrags-ID: , V1.7, 07/2015j 16

17 6 Beispiel mit ET 200SP und 3TK28 6 Beispiel mit ET 200SP und 3TK28 Beispiel 3: Übergeordnete Sicherheitsschaltung mit Sicherheitsschaltgerät 3TK28 Abbildung 6-1 Hinweis SIL1/Kat.2/PLc und SIL2/Kat.3/PLd-Applikationen können auch mit nur einem F- PM-E gemeinsam in einem Spannungssegment realisiert werden. Beitrags-ID: , V1.7, 07/2015j 17

18 7 Beispiel mit 4F-DO und 1F-RO pm-schaltend 7 Beispiel mit 4F-DO und 1F-RO pmschaltend Beispiel 1: Übergeordnete Sicherheitsschaltung mit 4 F-DO und 1 F-RO Abbildung 7-1 Beitrags-ID: , V1.7, 07/2015j 18

19 7 Beispiel mit 4F-DO und 1F-RO pm-schaltend Beispiel 2: Übergeordnete Sicherheitsschaltung der Ausgänge mit 4F-DO und 1F-RO pmschaltend Abbildung 7-2 Beitrags-ID: , V1.7, 07/2015j 19

20 7 Beispiel mit 4F-DO und 1F-RO pm-schaltend Beispiel 3: Übergeordnete Sicherheitsschaltung der Ausgänge mit 4F-DO und 1F-RO pmschaltend Abbildung 7-3 Beitrags-ID: , V1.7, 07/2015j 20

21 8 Beispiel mit 4F-DO und externen Sicherheits-Relais pp-schaltend 8 Beispiel mit 4F-DO und externen Sicherheits-Relais pp-schaltend Beispiel 1: Übergeordnete Sicherheitsschaltung der Ausgänge mit 4F-DO und externen Sicherheits-Relais pp-schaltend Abbildung 8-1 ACHTUNG Aufgrund der PP-Abschaltung muss die gesamte Verdrahtung vom PP- Schalter über sämtliche Standard DO Kanäle innerhalb der Abschaltgruppe bis hin zum Aktor querschlusssicher gegenüber P-Potenzial realisiert werden. Beitrags-ID: , V1.7, 07/2015j 21

22 8 Beispiel mit 4F-DO und externen Sicherheits-Relais pp-schaltend Beispiel 2: Übergeordnete Sicherheitsschaltung der Ausgänge mit 4F-DO und externen Sicherheits-Relais pp-schaltend Abbildung 8-2 ACHTUNG Aufgrund der PP-Abschaltung muss die gesamte Verdrahtung vom PP- Schalter über sämtliche Standard DO Kanäle innerhalb der Abschaltgruppe bis hin zum Aktor querschlusssicher gegenüber P-Potenzial realisiert werden. Beitrags-ID: , V1.7, 07/2015j 22

23 9 Beispiel mit 4F-DO und externen Sicherheits-Relais pm-schaltend 9 Beispiel mit 4F-DO und externen Sicherheits-Relais pm-schaltend Beispiel 1: Übergeordnete Sicherheitsschaltung der Ausgänge mit 4F-DO und externen Sicherheits-Relais pm-schaltend Abbildung 9-1 Beitrags-ID: , V1.7, 07/2015j 23

24 9 Beispiel mit 4F-DO und externen Sicherheits-Relais pm-schaltend Beispiel 2: Übergeordnete Sicherheitsschaltung der Ausgänge mit 4F-DO und externen Sicherheits-Relais pm-schaltend Abbildung 9-2 Beitrags-ID: , V1.7, 07/2015j 24

25 10 Beispiel mit Spannungsverteiler 10 Beispiel mit Spannungsverteiler Beispiel: Übergeordnete Sicherheitsschaltung der Ausgänge über Spannungsverteiler Abbildung 10-1 Beitrags-ID: , V1.7, 07/2015j 25

26 11 Beispiel mit ET 200L Kompaktgerät 11 Beispiel mit ET 200L Kompaktgerät Übergeordnete Sicherheitsschaltung der Ausgänge eines ET 200L Kompaktgerätes Abbildung 11-1 ACHTUNG Aufgrund der PP-Abschaltung muss die gesamte Verdrahtung vom PP- Schalter über sämtliche Standard DO Kanäle innerhalb der Abschaltgruppe bis hin zum Aktor querschlusssicher gegenüber P-Potenzial realisiert werden. Beitrags-ID: , V1.7, 07/2015j 26

27 12 Beispiel mit S7-300/400 Standard-DO 12 Beispiel mit S7-300/400 Standard-DO Übergeordnete Sicherheitsschaltung der Ausgänge einer S7-300/400 Standard-DO Abbildung 12-1 Die nachfolgende Grafik enthält ein Beispiel mit S7-400, es gilt aber sinngemäß auch für die S Beitrags-ID: , V1.7, 07/2015j 27

28 13 Bei der Applikation zu beachtende Anforderungen 13 Bei der Applikation zu beachtende Anforderungen 13.1 Grenzen der übergeordneten Sicherheitsschaltung Da sicherheitskritische Fehler in den Standard-DO s nicht durch Selbsttests innerhalb der Baugruppe aufgedeckt werden können, muss die Diagnose indirekt über den gesteuerten Prozess erfolgen: Solange der fehlgesteuerte Prozess ungefährlich bleibt, greift die Sicherheitssteuerung nicht ein. Sie wird erst dann eine Abschaltung vornehmen, wenn der Prozess ungewolltes oder potenziell gefährliches Verhalten zeigt. Daraus folgt, dass die Fehlerreaktionszeiten bei Fehlern innerhalb der Standard- DO s nicht durch die spezifizierten kurzen Fehlererkennungszeiten der S7, sondern vom gesteuerten Prozess und der Auswertung von dessen Rückmeldungen abhängig sind. Die sicherheitsrelevanten Prozessdaten müssen [1.] funktional sicher [2.] über fehlersichere Eingabebaugruppen (z.b. F-DI) eingelesen, [3.] von der fehlersicheren CPU zu Ausgabebefehlen verarbeitet und [4.a] von der fehlersicheren Ausgabebaugruppe zur Absteuerung des zugehörigen Sicherheitsrelais oder [4.b] vom fehlersicheren Powermodul PM-E F ausgegeben werden. Wird die Erwartungshaltung von der Prozessseite (entweder aufgrund einer Prozessschieflage oder wegen fehlerbehafteter Standard-DO`s) nicht erfüllt, sind die Standard-DO s durch die übergeordnete Sicherheitsschaltung in den sicheren Zustand zu überführen. Dazu ist insbesondere die Fehlertoleranzzeit (FTZ) des Prozesses zu berücksichtigen. Während dieser FTZ geht keine Gefährdung von einem ggf. falsch gesteuerten Prozess aus Anforderungen an die Stromversorgung Für den Betrieb ist eine sichere Stromversorgung zum Beherrschen von Überspannungen auf P und M (24V) erforderlich. Diese Maßnahme beherrscht zugleich mögliche Common-Cause-Fehler von der Stromversorgungsseite. Diese Stromversorgung muss die Qualität SELV / PELV besitzen. Die maximale Ausgangsspannung beträgt damit U m = 60V DC, und als Prüfspannung für die sichere Trennung sind 3,75 kv vorzusehen. Alle weiteren angeschlossenen Stromkreise müssen die Qualität SELV / PELV besitzen. Zur Vermeidung von Potenzialdifferenzen müssen alle M-Signale miteinander verbunden werden. Beitrags-ID: , V1.7, 07/2015j 28