Was sind Sicherheits-SPS?

Blogbeitrag vontanner Grieve, Maschinenbauingenieur

Eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) ist wie eine Standard-SPS. Es kann verwendet werden, um Industrieanlagen zu steuern und zu automatisieren. Eine Sicherheits-SPS unterstützt alle Anwendungen, die eine Standard-SPS bietet; Eine Sicherheits-SPS enthält jedoch integrierte Sicherheitsfunktionen, mit denen sie auch Sicherheitssysteme steuern kann. Wie William Goble in seinem Artikel Learn to Trust Safety SPS erklärt, der von Putnam Media veröffentlicht wurde, soll eine Sicherheits-SPS zwei wichtige Ziele erreichen: Nicht versagen und, falls unvermeidlich, nur auf vorhersehbare, sichere Weise versagen. Es erreicht diese Ziele durch seine redundanten Mikroprozessoren, wodurch die Notwendigkeit für Sicherheitsrelais Redundanz zu schaffen. Es verfügt außerdem über eine integrierte Diagnose, mit der Ein- und Ausgänge kontinuierlich überwacht werden können. Sollte ein interner Fehler oder Ausfall festgestellt werden, erfolgt ein sicheres Herunterfahren der SPS.

Damit eine SPS als Sicherheits-SPS betrachtet werden kann, muss sie eine Reihe strenger internationaler Standards erfüllen, insbesondere IEC 61508 – Funktionale Sicherheit elektrischer / elektronischer / programmierbarer elektronischer sicherheitsbezogener Systeme. Diese Norm umfasst Design, Designmethoden und das Testen von Hardware und Software. Er erkennt auch an, dass Null-Risiko niemals erreicht werden kann, sondern dass nicht tolerierbare Risiken so niedrig wie vernünftigerweise praktikabel reduziert werden müssen. Diese Standards werden von externen Experten wie TÜV Rheinland und UL während des Zertifizierungsprozesses durchgesetzt. Da es für Sicherheits-SPS sehr wichtig ist, eine hohe Diagnosedeckung zu haben, ist es ein großer Teil der Bestimmung, ob eine Sicherheits-SPS tatsächlich sicher ist.

Damit eine Sicherheits-SPS ein Safety Integrity Level (SIL) von drei (3) erreichen kann, muss sie in der Lage sein, über 99% der potenziellen Fehler zu erkennen. Einige der Tests, die zur Bestimmung der Diagnoseabdeckung erforderlich sind, umfassen eine Reihe von Tests wie Datenüberprüfung und Programmflusssteuerung. Diese Tests stellen sicher, dass die SPS kritische Daten speichert und überprüft, ob die internen Funktionen, die die SPS ausführt, in der richtigen Reihenfolge sind. Darüber hinaus muss eine Sicherheits-SPS einem Software-Fault-Injection-Test unterzogen werden. Hier werden Programme beschädigt und in die SPS heruntergeladen, um zu überprüfen, ob die SPS sicher reagiert.

Aber was sind die Vorteile einer Sicherheits-SPS gegenüber einer Standard-SPS? Eine Sicherheits-SPS ermöglicht eine Sicherheitssteuerung und eine Standardsteuerung, während eine Standard-SPS nur letztere zulässt. Durch die Verwendung einer Sicherheits-SPS zur Steuerung eines Sicherheitssystems werden Zeit und Geld bei der Feldverdrahtung gespart, da keine Sicherheitsrelais erforderlich sind. Dadurch ist ein um eine Sicherheits-SPS ausgelegtes Sicherheitssystem äußerst flexibel. Es ist einfach zu ändern, da es lediglich Programmieränderungen erfordert, jedoch keine Verdrahtungsänderungen oder zusätzlichen Relais. Nachdem das Sicherheitssystem getestet und validiert wurde, kann das Sicherheitsprogramm in der SPS gesperrt und passwortgeschützt werden, um unbefugte Änderungen zu verhindern. Bestimmte Modelle unterstützen sogar Integrated Motion over Ethernet und können verwendet werden, um eine sichere Torque-Off-Funktion bei verschiedenen Arten von Frequenzumrichtern (VFDs) zu initiieren.

Die Verwendung einer Sicherheits-SPS hat jedoch auch einige Nachteile. Die Vorlaufkosten sind höher, daher wäre dieser SPS-Typ nicht ideal für kleinere, einfachere Anwendungen. Ein Beispiel wäre ein System, das nur einen Not-Halt-Taster und einen Lichtvorhang benötigt. Es wäre wahrscheinlich einfacher, einfach ein Sicherheitsrelais und eine Festverdrahtung für das Sicherheitssystem zu verwenden. Eine weitere wichtige Sache zu beachten ist, dass Sicherheits-SPS noch ein relativ neues Produkt mit neuer Technologie sind. Ingenieure und Wartungstechniker sind mit der neueren Technologie nicht vertraut, daher kann eine zusätzliche Schulung erforderlich sein, damit Sicherheits-SPS korrekt verwendet werden können.

Viele vertrauen der Zuverlässigkeit nicht voll und ganz und haben Zweifel an der Integrität des Sicherheitssystems. Während Sicherheits-SPSen noch ein relativ neues Konzept sind, haben sie bereits ihren Weg in Sicherheitsanwendungen in Branchen auf der ganzen Welt gefunden. Strenge Zertifizierungsprozesse durchlaufen, um Zuverlässigkeit zu gewährleisten und Risiken zu minimieren. Sie bieten mehrere Vorteile, die das Entwerfen eines Sicherheitssystems viel einfacher und weniger komplex machen können, haben aber auch Nachteile, daher ist es wichtig zu bestimmen, ob die Verwendung einer Sicherheits-SPS für die jeweilige Anwendung geeignet ist oder nicht.