Was ist eine Sicherheits-SPS?

In der industriellen Automatisierung werden SPSen als Standard- oder Sicherheitstypen klassifiziert. Sicherheits-SPSen gehen über Standard-SPSen hinaus, indem sie erweiterte Schutzfunktionen bieten. Sie können Maschinen im Fehlerfall sicher abschalten und reduzieren so den Bedarf an externen Sicherheitskomponenten. Sicherheits-SPSen sind nach Safety Integrity Levels (SIL) zertifiziert und erfüllen IEC- und ISO-Normen, was funktionale und betriebliche Sicherheit in der Fabrikautomation gewährleistet.

Das Konzept der Fehlersicherheit bei Siemens SPSen

Fehlersicherheit bezieht sich auf Siemens SPSen, die so ausgelegt sind, dass sie auch bei Ausfällen einen sicheren Betrieb gewährleisten. Diese Modelle sind in ihren Teilenummern mit einem „F“ gekennzeichnet, um sie von Standard-SPSen zu unterscheiden. Zum Beispiel ist eine Standard-S7-1200 CPU die 6ES7212-1AD30-0XB0, während die fehlersichere Variante 6ES7212-1AF40-0XB0 lautet. Siemens bietet fehlersichere Optionen für S7-1200, S7-1500, S7-300, S7-400, ET-200SP und Simatic Drive Controller an.

Sicherheits-E/A und modulare Flexibilität

Fehlersichere Siemens SPSen unterstützen sowohl Standard- als auch Sicherheits-E/A-Module und bieten so eine flexible Systemgestaltung. Ingenieure können Standard- und fehlersichere E/A je nach Anwendungsbedarf kombinieren. Zu den erweiterten Funktionen gehören die Überwachung von Drahtunterbrechungen, Kurzschlüssen und Signalflattern sowie die Konfiguration von Voting-Logiken wie 1oo2, 1oo3 und 2oo3 für Redundanz und Zuverlässigkeit.

Programmierung und Sicherheitslogik in fehlersicheren SPSen

Siemens Sicherheits-SPS-Programme verwenden spezielle Sicherheitsobjekte wie Funktionsbausteine, Tags und Datenbausteine, die durch gelbe Markierungen gekennzeichnet sind. Diese Sicherheitselemente können nicht mit der Standard-SPS-Logik interagieren, was die Einhaltung von Sicherheitsstandards sicherstellt. Spezielle Funktionsbibliotheken umfassen Not-Aus, Zwei-Hand-Bedienung, paralleles Muting und Rückmeldungsüberwachung. Diese strikte Trennung verhindert versehentliche Fehlanwendungen und erhöht die Systemintegrität.

Hardware-Zuverlässigkeit und Fehlerverwaltung

Fehlersichere SPSen durchlaufen strenge Tests hinsichtlich Speicherintegrität, Kommunikationsbusse, Stromausfall und Programmfehler. Tritt ein Fehler auf, erfordert das System eine Benutzerbestätigung vor dem Zurücksetzen, um unbeabsichtigte Aktionen zu verhindern. Sicherheitsprogramme haben eigene Scanzeiten und Watchdog-Überwachung, die unabhängig von den Standard-SPS-Zyklen sind. Diese Merkmale machen Siemens fehlersichere SPSen äußerst zuverlässig für kritische industrielle Steuerungssysteme.

Sicheres Programmmanagement

Das Herunterladen oder Ändern eines Sicherheitsprogramms erfordert digitale Signaturen. Selbst geringfügige Änderungen lösen Verifizierungsprozesse aus und werden mit Zeitstempeln, Versionsnummern und detaillierten Änderungsprotokollen protokolliert. Dies gewährleistet Rückverfolgbarkeit und verhindert unautorisierte oder versehentliche Änderungen, was die Vertrauenswürdigkeit in industriellen Umgebungen erhöht.

PROFIsafe-Kommunikationsprotokoll

Siemens fehlersichere SPSen verwenden das PROFIsafe-Protokoll über PROFINET für sichere Kommunikation. Diese zusätzliche Sicherheitsschicht gewährleistet die Echtzeit-Datenintegrität, überwacht Zeitüberschreitungen, überprüft CRC-Prüfsummen und erkennt Drahtunterbrechungen oder fehlerhafte Daten. Dadurch werden kritische Daten geschützt und zuverlässig übertragen, was die Sicherheit der Fabrikautomation erhöht.

Experteneinsicht

Fehlersichere SPSen stellen eine wichtige Investition für die Industriesicherheit dar. Durch die Integration von Redundanz, Überwachung und sicherer Kommunikation schützen Siemens SPSen Personal, Anlagen und Prozesse. Für Ingenieure bedeutet die Einführung fehlersicherer Systeme weniger Ausfallzeiten, Unfallverhütung und die Ausrichtung an den Automatisierungstrends von Industrie 4.0.

Anwendungsszenarien

Fehlersichere SPSen sind ideal für:

• Chemische und Wasseraufbereitungsanlagen, bei denen unkontrollierte Abschaltungen gefährlich sein können.

• Fertigungslinien, die Not-Aus-Schaltungen und Sicherheitszaunüberwachung erfordern.

• Prozessleitsysteme, bei denen Redundanz und Fehlererkennung entscheidend sind.

• Jede Anlage, die SPSen und DCS mit strengen SIL-Anforderungen integriert.