Richtige Auslegung elektrischer Stellantriebe in SIL-Anwendungen

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Der deutsche Stellantriebshersteller Auma Riester hat seine Produkte vom Tüv Nord und von der Firma Exida zertifizieren lassen. Auma bietet heute Stellantriebslösungen für Anwendungen bis SIL 2, in redundantem Systemaufbau bis SIL 3.

Muss es immer SIL 3 sein?

Sollte nun bei der Planung von Sicherheitsfunktionen grundsätzlich SIL 3 gefordert werden? Die DIN EN 61508 sieht eine differenzierte Risikoanalyse vor, mit deren Hilfe der wirklich erforderliche SIL ermittelt werden kann.

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Anhand eines Risikographen (siehe Abb. 2) können zunächst diejenigen Prozesse identifiziert werden, von denen tatsächlich Gefahrenpotential ausgeht. Je nach Größe der Gefahr und der Eintrittswahrscheinlichkeit wird dann festgelegt, ob ein Prozess durch eine Sicherheitsfunktion abgesichert werden muss und welchen Sicherheits-Integritätslevel diese Sicherheitsfunktion erreichen muss. So können Maßnahmen zur Risikoreduzierung gezielt dort eingesetzt werden, wo sie wirklich nötig sind. Dies spart Kosten, da SIL-zertifizierte Produkte oft teurer sind als Standardprodukte. Das liegt zum einen an den aufwändigen Prüfungen, die notwendig sind, um die Sicherheit der einzelnen Komponenten aber auch der Gesamtfunktionalität nachzuweisen. Zum anderen werden oft bei Produkten, die für den Einsatz in sicherheitstechnischen Systemen entwickelt werden, erhöhte Diagnosemöglichkeiten vorgesehen, die die Sicherheit erhöhen.

Deshalb lohnt es sich, die SIL Anforderung entsprechend der notwendigen Risikominderung zu differenzieren. Hier empfiehlt es sich, die Komponentenhersteller bereits frühzeitig miteinzubeziehen.

Stellt sich bei der Risikoanalyse heraus, dass tatsächlich eine Sicherheitsfunktion mit einem bestimmten SIL notwendig ist, geht es im nächsten Schritt darum, geeignete Komponenten zur Realisierung der Sicherheitsfunktion auszuwählen. Die Vermutung liegt nahe, dass die erforderliche Risikoreduzierung automatisch erreicht wird, wenn ausschließlich Komponenten mit der erforderlichen SIL-Einstufung ausgewählt werden. Dies ist jedoch nicht notwendigerweise der Fall.

Das Gesamtsystem im Visier

Ein Sicherheits-Integritätslevel wird immer für die gesamte Sicherheitsfunktion gefordert. Deshalb müssen die Sicherheitskennzahlen aller Einzelkomponenten berücksichtigt werden. Vereinfacht gesagt, werden beispielsweise die PFD-Werte der Komponenten Sensor, übergeordnete Sicherheits-Steuerung, Stellantrieb und Armatur addiert. Der so berechnete Gesamt-PFD-Wert der Sicherheitsfunktion wird dann mit der erlaubten Gesamtausfallwahrscheinlichkeit für den geforderten SIL verglichen. Zusätzlich müssen Hardwarefehlertoleranz (HFT) und Anteil sicherer Fehler (SFF, engl. Safe Failure Fraction) berücksichtigt werden.

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