Praxisgerechte Wege zur RisikominimierungVentile sicherheitsgerichtet abschalten
In der Prozesstechnik sind automatisierte Anlagen für einen langjährigen und sicheren Betrieb ausgelegt. Das gilt für alle Branchen, angefangen von Molkereien und Brauereien bis hin zur Pharmaindustrie oder Anlagen zur Aufbereitung industriellen Prozesswassers. Die sicherheitstechnischen Anforderungen verändern sich jedoch; die Akzeptanz gegenüber Restrisiken sinkt. Gefragt sind deshalb Lösungen, die dem individuellen Sicherheitsbedürfnis der jeweiligen Anwendung gerecht werden.
Die Mindestanforderungen an die Sicherheitsstandards von Maschinen und Anlagen sind in der Maschinenrichtlinie 2006/42/EG geregelt. Demnach gilt es, je nach Anlage bestimmte Performance-Level zu erfüllen, um das Leben und die Gesundheit von Personen zu schützen, z.B., wenn Arbeiten an Rohrleitungen, Ventilen, Verbindungsstücken o.ä. durchgeführt werden (Bild 1). Je nach Anlagenstruktur bietet Bürkert Fluid Control Systems (vgl. Firmenkasten) hierfür unterschiedliche Lösungsansätze, angefangen von Ventilinseln, über Steuerköpfe bis hin zu schlichteren Lösungen mit speziellen Ventiltypen, die sich auch in Bestandsanlagen unkompliziert nachrüsten lassen.
Ventilinseln
Maschinen und Anlagen müssen so beschaffen sein, dass weder Menschen noch die Umwelt oder Sachwerte durch ihre Funktion Schaden nehmen. Typischerweise werden solche Anforderungen – vor allem in Neuanlagen – über eine Profisafe-Steuerung, das Profisafe-Protokoll und entsprechende fehlersichere IO-Module gelöst. Seit vielen Jahren kombinieren deshalb der Fluidikexperte Bürkert und Siemens immer wieder ihr Know-how:
Die Ventilinsel AirLINE SP Typ 8647 ist jetzt beispielsweise in die dezentralen Peripheriesysteme SIMATIC ET 200SP und ET 200SP HA integrierbar. Die neue Integrationsstufe erhöht nochmals die Anlagenverfügbarkeit und -sicherheit. Erstmals können dadurch Ventilinseln in hochverfügbaren und bis zu R1 redundanten PROFINET-Umgebungen mit Profisafe-Protokoll direkt an einem dezentralen Peripheriesystem betrieben werden. Pneumatische Segmente oder einzelne Ventile lassen sich dann gezielt über entsprechende Sicherheitsrelais abschalten.
„Sichere Abschaltungen“ einfach nachrüsten
Werden erst im Laufe der Zeit die Anforderungen an die Sicherheit einer Anlage erhöht, kann das Umrüsten auf eine Profisafe-Lösung aufwendig, teuer und mit unerwünschten Stillstandszeiten verbunden sein. Bürkert bietet deshalb eine praxisgerechte Alternative: Pneumatikventile mit zusätzlicher Abschaltfunktion (Typen 6524 und 6525) können einfach auf jedem beliebigen Ventilplatz der Ventilinseln nachgerüstet und damit unabhängig von der regulären Schaltsignalsteuerung der Ventilinsel abgeschaltet werden. Dabei benötigt das Plus an Sicherheit keine größeren Schaltschränke (Bild 3 und 4).
Die Ventile bestehen aus einem Vorsteuer-Flipper-Magnetventil und einem Pneumatiksitzventil. Das Flipper-Wirksystem erlaubt das Schalten hoher Drücke bei geringer Leistungsaufnahme und mit kurzen Schaltzeiten. Die patentierte Abschaltfunktion ist über einen zweiten Anschluss realisiert. Die Ventile werden also weiterhin über den Bus angesteuert, bieten aber zusätzlich vorne einen zweiten elektrischen Anschluss, über den der Stromkreis der Magnetspule unterbrochen werden kann. Bei Auslösen einer Sicherheitskette schalten die Öffnerkontakte eines Notausrelais die Spule des Pneumatikventils ab, unabhängig von der Ansteuerung des Ventils über die SPS.
Die Ventile, mit denen sich Prozesse bis zum Performance Level C gemäß Maschinenrichtlinie sicher abschalten lassen, gibt es als 3/2-, 5/2- und 2x 3/2-Wegeventil. Anlagenbetreiber aus der Prozessindustrie können so mit einfachen Mitteln auf steigende Sicherheitsanforderungen reagieren. Darüber hinaus kann durch die Einbindung eines sogenannten Redundanzblockes (Bild 5) sogar das Performance Level D erreicht werden.
Redundanzblock erhöht die Sicherheit
Der Redundanzblock (MKRS) für das sicherheitsgerichtete Abschalten wurde für Anwendungen mit hohen Sicherheitsanforderungen entwickelt. Er ist mit VentiVlen und Druckschaltern ausgestattet, die pneumatisch in Reihe hinter den Ventilen auf der Ventilinsel installiert werden. Die Montage in Reihe gewährleistet eine redundante Abschaltmöglichkeit. Zusätzlich überwachen die Druckschalter auf dem Redundanzblock vor und nach dem Abschaltventil den anstehenden Druck.
Der Einsatz des Redundanzblocks bietet sich an, wenn bei einem Notfall ein sofortiger Prozessstopp notwendig ist. Typisch sind beispielsweise Prozesse, bei denen eine Inspektionsluke für Wartungsarbeiten geöffnet werden kann. Hier gilt es, den Prozess unbedingt zu stoppen und gegen Wiederanlauf zu schützen, falls eine Abdeckung zum falschen Zeitpunkt entfernt wird.
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