ProSafe-RS sicherheitsgerichtete Technik

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1 ProSafe-RS sicherheitsgerichtete Technik Hochverfügbare Technologie des Yokogawa PLS Die Yokogawa-Leitsysteme CENTUM CS und CS 3000 sind bereits seit über zehn Jahren auf dem Markt und kommen in vielen großen und wichtigen Projekten zum Einsatz. Der Controller des CENTUM CS 3000 ist in Pair and Spare -Architektur aufgebaut. Diese Architektur besteht aus einem Paar redundanter Prozessoren in einem CPU-Modul und einem weiteren Paar redundanter Prozessoren in einem zweiten, redundanten CPU-Modul. Darüber hinaus nutzt das CENTUM CS 3000 weitere Redundanztechnologien, so die redundante Modularchitektur für CPU und I/O-Karten, redundante Kommunikation für den System-Datenbus, den internen Bus in einem Modulträger (Backplane), den Datenbus in einem Modul sowie redundante Spannungsversorgungen. Das Ergebnis dieser einzigartigen und hochmodernen Architektur sind im Feld ermittelte Verfügbarkeitswerte von % dies bedeutet einen Systemausfall von einer Minute in 40 Jahren Betrieb. Mit der letzten Version des CS 3000 wurde der äußerst kompakte Controller in den Markt eingeführt. Yokogawa hat diese hochverfügbare Hardware- und Software-Technologie des CENTUM CS 3000 auch für die Entwicklung der Sicherheitssteuerung ProSafe-RS genutzt. SIL3 schon ohne Redundanz Die Sicherheitssteuerung ProSafe-RS enthält die gleiche Architektur und Technologie wie das CENTUM CS Zusätzlich enthält jeder Prozessor, jedes Eingangs- und jedes Ausgangsmodul des ProSafe-RS intern eine duale Architektur. Hierdurch wird ein hoher Grad von Sicherheit erreicht, der in Anwendungen bis SIL3 zum Einsatz kommen kann. 1 von 5

2 Das CPU-Modul des ProSafe-RS enthält nicht nur einen redundanten Prozessor, sondern auch einen redundanten Hauptspeicher sowie zusätzliche Schaltkreise und Software für die Selbstdiagnose. Darüber hinaus besitzen die I/O-Karten des ProSafe-RS redundante Schaltkreise zur Überprüfung ihres Zustandes. Durch dieses Design ist die Sicherheitssteuerung ProSafe-RS sehr gradlinig aufgebaut und einfach zu verstehen Design, Installation und Wartung immer im Hinblick auf die funktionale Sicherheit. Die Einstufung in SIL3 gemäß IEC PFD (Probability of Failure on Demand; Ausfallwahrscheinlichkeit), SFF (Safe Failure Fraction; Funktionale Sicherheit in %) erfüllt das System ohne Redundanz, mit einer einzigen CPU und einzelnen I/O-Karten. IEC Part1 Tabelle 1: Sicherheitseinstufung gemäß den Zielvorgaben für E/E/PE (elektrische/elektronische/programmierbare elektronische) Systeme Sicherheitstechnische Einstufung (SIL) Ausfallwahrscheinlichkeit SIL 4 >= 10-5 bis < 10-4 SIL 3 >= 10-4 bis < 10-3 SIL2 >= 10-3 bis < 10-2 SIL 1 >= 10-2 bis < von 5

3 IEC Part2 Tabelle 2: Funktionale Sicherheit und Fehlertoleranz der Hardware Funktionale Fehlertoleranz der Hardware(*) Sicherheit < 60 % nicht erlaubt SIL 1 SIL 2 60 < 90 % SIL 1 SIL 2 SIL < 99 % SIL 2 SIL 3 SIL 4 >= 99 % SIL 3 SIL 4 SIL 4 (*) Hinweis: Eine Fehlertoleranz der Hardware von N (N = 0, 1 oder 2) bedeutet, dass N+1 Fehler einen Verlust der Sicherheitsfunktion bewirken können Redundanz-Optionen für höchste Verfügbarkeit Verfügbarkeit ist für die produzierende und weiterverarbeitende Industrie ein sehr wichtiger Gesichtspunkt. Wenn eine höhere Systemverfügbarkeit erforderlich ist, kann das ProSafe-RS mit redundanter CPU und redundanten I/O-Karten konfiguriert werden genau so, wie das CENTUM CS Redundanz wird ausschließlich für hohe Anforderungen an die Verfügbarkeit eingesetzt und kann unabhängig voneinander gewählt werden. So stehen für die I/O-Karten die Optionen redundante Eingänge mit einfachen Ausgänge, einfache Eingänge mit redundanten Ausgängen sowie redundante Ein- und Ausgänge zur Verfügung. Auch das CPU-Modul ist für jede der oben angeführten Redundanz-Optionen in einfacher oder redundanter Ausführung einsetzbar. Eine durchgängig redundante Auslegung des Systems bietet natürlich die höchstmögliche Verfügbarkeit. Der hohe Grad der Selbstdiagnose des ProSafe-RS von mehr als 99% sorgt für eine schneller Fehlererkennung. Dadurch sind Wartungs- und Reparaturarbeiten innerhalb kürzester Zeit möglich und beeinflussen den Prozess nur minimal. 3 von 5

4 Ein System-Netzwerk, ein Fenster zum Prozess Integration mit dem PLS Nicht allein der hohe Sicherheitsstandard und die hohe Verfügbarkeit, auch die enge Integration mit CENTUM CS 3000 ist ein großer Vorteil des ProSafe-RS. Es kann direkt am V net, dem System-Datenbus des CENTUM CS 3000, angeschlossen werden. Für den Datenaustausch zwischen SIS und PLS ist kein Gateway und kein Interface notwendig. Die Kommunikation zwischen Sicherheitssteuerungen ist in einer kombinierten SIS PLS Konfiguration immer gewährleistet. Und auch die Kommunikation zwischen ProSafe-RS und dem PLS ist als störungsfrei bescheinigt. Durch die Integration von PLS und SIS hat der Bediener über ein einziges Fenster, die HMI-Station des CENTUM CS 3000, Zugriff auf alle Informationen in seiner Anlage. Eine getrennte Überwachung von SIS und PLS ist nicht länger notwendig. Durch diese Integration der Informationen beider Systeme ist das Bedienpersonal besser und schneller als je zuvor in der Lage zu beurteilen, welche Prozessbedingungen zu einem kritischen Prozesszustand führen können. Diese integrierte Sicht auf den Prozess ist nicht nur für einen schnellen Überblick äußerst nützlich, sie schützt auch vor Fehleinschätzungen und Fehlbedienung und verbessert so die Anlagensicherheit insgesamt. Zertifiziert vom TÜV Das TÜV-Zertifikat für Sicherheitssteuerungen (SIS) ist überall auf der Welt anerkannt als 4 von 5

5 Zeugnis für unabhängige, glaubhafte Überprüfung eines Systems auf seine Übereinstimmung mit den Anforderungen, die an sicherheitsgerichtete Systeme gestellt werden. Seit der Konzeptphase des ProSafe-RS war der TÜV Rheinland in die Entwicklung dieser Sicherheitssteuerung einbezogen. Er hat bestätigt, dass die Sicherheitssteuerung ProSafe-RS dem Standard IEC entspricht, welcher die Anforderungen für allgemeine und spezielle sicherheitsrelevante Anwendungen festlegt. Ebenso hat er die Erfüllung der IEC (2004), Funktionale Sicherheit Sicherheitsgerichtete Systeme für die Prozessindustrie, bestätigt. ProSafe-RS ist damit das erste System mit einem SIL3-Zertifikat, das auch IEC erfüllt. Diese Zulassung gilt auch für verschiedene anwendungsrelevante Standards, wie IEC (2003), EN 298 (2004), EN (2004), NFPA 85 (2001), EN 54-2 (2004) und NFPA 72 (2002). April, 2005 Marketing Industrial Safety Systems Dept. Yokogawa Electric Corporation 5 von 5