Siemens F-Systeme repräsentieren eine Familie von fehlersicheren Automatisierungssystemen, die in kritischen Anwendungen eingesetzt werden, in denen Sicherheit und Zuverlässigkeit von höchster Bedeutung sind. Diese Systeme gewährleisten, dass Anlagen und Prozesse auch bei Fehlern sicher betrieben oder in einen sicheren Zustand überführt werden können. Das Verständnis der Funktionsweise und Konfiguration dieser Systeme ist entscheidend für Ingenieure und Techniker, die in sicherheitsrelevanten Branchen tätig sind.

Thema Beschreibung Relevanz für den Benutzer
Grundlagen der Fehlersicherheit Prinzipien, die sicherstellen, dass das System auch bei Fehlern sicher funktioniert. Verständnis der fundamentalen Konzepte ist unerlässlich, um F-Systeme effektiv zu konfigurieren und zu warten. Es hilft, die Notwendigkeit redundanter Architekturen und diverser Software zu verstehen.
Architektur von F-Systemen Überblick über die Hardware- und Softwarekomponenten von Siemens F-Systemen. Kenntnis der Systemarchitektur hilft bei der Auswahl der richtigen Komponenten für spezifische Anwendungen und bei der Fehlersuche. Es ermöglicht ein tieferes Verständnis der Interaktion zwischen den verschiedenen Systemteilen.
Sicherheitsgerichtete Programmierung Methoden und Techniken zur Erstellung von sicherheitsgerichteter Software mit SIMATIC Safety. Die Fähigkeit, sicherheitsgerichtete Programme zu erstellen, ist entscheidend für die Implementierung sicherer Automatisierungslösungen. Dies beinhaltet die Verwendung von zertifizierten Funktionsbausteinen und die Einhaltung spezifischer Programmierrichtlinien.
Sicherheitsfunktionen und Bausteine Überblick über vordefinierte Sicherheitsfunktionen und zertifizierte Funktionsbausteine in SIMATIC Safety. Die Verwendung von zertifizierten Bausteinen vereinfacht die Entwicklung sicherheitsgerichteter Programme und reduziert den Aufwand für die Validierung und Verifizierung. Es stellt sicher, dass die implementierten Sicherheitsfunktionen den relevanten Normen entsprechen.
Fehlerreaktion und Diagnose Mechanismen zur Erkennung und Behandlung von Fehlern in F-Systemen. Die Fähigkeit, Fehler zu erkennen und zu diagnostizieren, ist entscheidend für die Aufrechterhaltung der Systemverfügbarkeit und die Minimierung von Ausfallzeiten. Es ermöglicht eine schnelle Reaktion auf Störungen und die Wiederherstellung des sicheren Betriebszustands.
Validierung und Verifizierung Prozesse zur Gewährleistung, dass das F-System die geforderten Sicherheitsanforderungen erfüllt. Die Validierung und Verifizierung sind wesentliche Schritte, um die Konformität des F-Systems mit den relevanten Sicherheitsstandards nachzuweisen. Dies beinhaltet Tests, Simulationen und formale Verifikationsmethoden.
Safety Integrated und PROFIsafe Integration von Sicherheitsfunktionen in die Standardautomatisierung mit Safety Integrated und PROFIsafe. Safety Integrated ermöglicht die nahtlose Integration von Sicherheitsfunktionen in die Standardautomatisierung, was zu einer effizienteren und kostengünstigeren Lösung führt. PROFIsafe ermöglicht die sichere Kommunikation über Standard-Feldbusse.
Normen und Richtlinien Überblick über relevante Normen und Richtlinien für sicherheitsgerichtete Systeme (z.B. IEC 61508, IEC 61511). Die Einhaltung relevanter Normen und Richtlinien ist unerlässlich, um die Konformität des F-Systems mit den gesetzlichen Anforderungen nachzuweisen und die Sicherheit der Anlage zu gewährleisten.
Konfiguration und Parametrierung Detaillierte Anleitung zur Konfiguration und Parametrierung von Siemens F-Systemen mit STEP 7 Safety. Die korrekte Konfiguration und Parametrierung ist entscheidend für die Funktionalität und Sicherheit des F-Systems. Dies beinhaltet die Definition von Sicherheitsparametern, die Konfiguration von E/A-Modulen und die Zuweisung von Adressen.
Redundanz und Diversität Einsatz von Redundanz und Diversität zur Erhöhung der Fehlertoleranz und Sicherheit von F-Systemen. Redundanz und Diversität sind wichtige Techniken, um die Wahrscheinlichkeit von Systemausfällen zu reduzieren. Redundanz beinhaltet die Verwendung mehrerer identischer Komponenten, während Diversität die Verwendung unterschiedlicher Technologien oder Implementierungen beinhaltet, um gemeinsame Fehlerursachen zu vermeiden.
Diagnose- und Wartungsprozesse Beschreibung der Diagnosefunktionen und Wartungsprozesse für Siemens F-Systeme. Effektive Diagnose- und Wartungsprozesse sind entscheidend für die Aufrechterhaltung der Systemverfügbarkeit und die Minimierung von Ausfallzeiten. Dies beinhaltet die regelmäßige Überprüfung der Systemkomponenten, die Durchführung von Funktionstests und die Dokumentation aller Wartungsarbeiten.
Anwendungsbeispiele Beispiele für den Einsatz von Siemens F-Systemen in verschiedenen Branchen (z.B. Chemie, Öl & Gas, Energie). Anwendungsbeispiele veranschaulichen die Vielseitigkeit von F-Systemen und helfen bei der Identifizierung geeigneter Lösungen für spezifische Anwendungen. Sie bieten auch praktische Einblicke in die Implementierung von Sicherheitsfunktionen in verschiedenen Branchen.
Migration auf neue F-Systeme Strategien und Vorgehensweisen für die Migration von älteren F-Systemen auf neuere Generationen. Die Migration auf neuere F-Systeme kann die Leistung, Sicherheit und Verfügbarkeit der Anlage verbessern. Es ist jedoch wichtig, eine sorgfältige Planung und Durchführung der Migration durchzuführen, um Ausfallzeiten zu minimieren und die Kompatibilität sicherzustellen.
Zertifizierungsprozess Informationen über den Zertifizierungsprozess für F-Systeme und sicherheitsgerichtete Anwendungen. Der Zertifizierungsprozess stellt sicher, dass das F-System die relevanten Sicherheitsstandards erfüllt und für den Einsatz in sicherheitskritischen Anwendungen geeignet ist. Dies beinhaltet die Durchführung von unabhängigen Bewertungen und Tests durch zertifizierte Stellen.

Detaillierte Erklärungen

Grundlagen der Fehlersicherheit

Fehlersicherheit bezieht sich auf die Fähigkeit eines Systems, auch bei Auftreten von Fehlern sicher zu funktionieren. Dies wird durch Redundanz, Diversität und Fehlererkennungsmechanismen erreicht. Das Ziel ist es, das Risiko gefährlicher Zustände auf ein akzeptables Maß zu reduzieren.

Architektur von F-Systemen

Siemens F-Systeme bestehen typischerweise aus redundanten CPUs, sicheren E/A-Modulen und einem sicheren Kommunikationsnetzwerk (z.B. PROFIsafe). Die Redundanz ermöglicht den Weiterbetrieb des Systems, auch wenn eine CPU oder ein E/A-Modul ausfällt. Die sichere Kommunikation gewährleistet die Integrität der Datenübertragung zwischen den Systemkomponenten.

Sicherheitsgerichtete Programmierung

Die sicherheitsgerichtete Programmierung mit SIMATIC Safety erfordert die Verwendung von zertifizierten Funktionsbausteinen und die Einhaltung spezifischer Programmierrichtlinien. Die Software muss so konzipiert sein, dass sie Fehler erkennt und sicher darauf reagiert. Dies beinhaltet die Verwendung von Fehlererkennungsmechanismen wie zyklische Redundanzprüfungen (CRC) und die Implementierung von redundanten Softwarepfaden.

Sicherheitsfunktionen und Bausteine

SIMATIC Safety bietet eine Vielzahl von vordefinierten Sicherheitsfunktionen und zertifizierten Funktionsbausteinen für die Implementierung von Sicherheitsfunktionen wie Not-Aus, Lichtschranken und Zweihandbedienung. Die Verwendung dieser Bausteine vereinfacht die Entwicklung und reduziert den Validierungsaufwand. Sie sind gemäß internationalen Sicherheitsstandards (z.B. IEC 61508) zertifiziert.

Fehlerreaktion und Diagnose

F-Systeme verfügen über umfangreiche Diagnosefunktionen, die Fehler erkennen und melden. Die Fehlerreaktion kann die automatische Abschaltung der Anlage oder die Aktivierung von Sicherheitsfunktionen umfassen. Die Diagnoseinformationen helfen bei der schnellen Lokalisierung und Behebung von Fehlern.

Validierung und Verifizierung

Die Validierung und Verifizierung sind entscheidende Schritte, um sicherzustellen, dass das F-System die geforderten Sicherheitsanforderungen erfüllt. Die Validierung überprüft, ob das System das tut, was es tun soll, während die Verifizierung überprüft, ob das System richtig implementiert wurde. Dies beinhaltet Tests, Simulationen und formale Verifikationsmethoden.

Safety Integrated und PROFIsafe

Safety Integrated ermöglicht die Integration von Sicherheitsfunktionen in die Standardautomatisierung mit SIMATIC S7 Steuerungen. PROFIsafe ist ein Kommunikationsprotokoll, das die sichere Datenübertragung über Standard-Feldbusse wie PROFINET ermöglicht. Dadurch können Sicherheitsfunktionen und Standardautomatisierung auf derselben Hardwareplattform implementiert werden.

Normen und Richtlinien

Relevante Normen und Richtlinien für sicherheitsgerichtete Systeme sind z.B. IEC 61508 (funktionale Sicherheit von sicherheitsbezogenen Systemen) und IEC 61511 (Sicherheitstechnische Einrichtungen für die Prozessindustrie). Die Einhaltung dieser Normen ist unerlässlich, um die Konformität des F-Systems mit den gesetzlichen Anforderungen nachzuweisen.

Konfiguration und Parametrierung

Die Konfiguration und Parametrierung von Siemens F-Systemen erfolgt mit STEP 7 Safety. Dies beinhaltet die Definition von Sicherheitsparametern, die Konfiguration von E/A-Modulen und die Zuweisung von Adressen. Eine korrekte Konfiguration ist entscheidend für die Funktionalität und Sicherheit des Systems.

Redundanz und Diversität

Redundanz beinhaltet die Verwendung mehrerer identischer Komponenten, um die Wahrscheinlichkeit von Systemausfällen zu reduzieren. Diversität beinhaltet die Verwendung unterschiedlicher Technologien oder Implementierungen, um gemeinsame Fehlerursachen zu vermeiden. Beide Techniken tragen zur Erhöhung der Fehlertoleranz und Sicherheit von F-Systemen bei.

Diagnose- und Wartungsprozesse

Effektive Diagnose- und Wartungsprozesse sind entscheidend für die Aufrechterhaltung der Systemverfügbarkeit und die Minimierung von Ausfallzeiten. Dies beinhaltet die regelmäßige Überprüfung der Systemkomponenten, die Durchführung von Funktionstests und die Dokumentation aller Wartungsarbeiten. Die Diagnosefunktionen der F-Systeme unterstützen diese Prozesse.

Anwendungsbeispiele

Siemens F-Systeme werden in einer Vielzahl von Branchen eingesetzt, darunter Chemie, Öl & Gas, Energie und Transport. Beispiele für Anwendungen sind Not-Aus-Systeme, Überwachung von Sicherheitsventilen und Steuerung von sicherheitskritischen Prozessen.

Migration auf neue F-Systeme

Die Migration auf neuere F-Systeme kann die Leistung, Sicherheit und Verfügbarkeit der Anlage verbessern. Es ist jedoch wichtig, eine sorgfältige Planung und Durchführung der Migration durchzuführen, um Ausfallzeiten zu minimieren und die Kompatibilität sicherzustellen. Siemens bietet Dienstleistungen und Tools zur Unterstützung der Migration an.

Zertifizierungsprozess

Der Zertifizierungsprozess stellt sicher, dass das F-System die relevanten Sicherheitsstandards erfüllt und für den Einsatz in sicherheitskritischen Anwendungen geeignet ist. Dies beinhaltet die Durchführung von unabhängigen Bewertungen und Tests durch zertifizierte Stellen wie TÜV oder Exida. Die Zertifizierung ist ein wichtiger Nachweis für die Sicherheit und Zuverlässigkeit des Systems.

Häufig gestellte Fragen

  • Was ist der Unterschied zwischen einem Standard-Automatisierungssystem und einem F-System? F-Systeme sind speziell für sicherheitskritische Anwendungen konzipiert und bieten zusätzliche Funktionen zur Fehlererkennung und -behandlung, um das Risiko gefährlicher Zustände zu minimieren.

  • Welche Normen sind für F-Systeme relevant? Die wichtigsten Normen sind IEC 61508 (funktionale Sicherheit) und IEC 61511 (Sicherheitstechnische Einrichtungen für die Prozessindustrie).

  • Wie funktioniert PROFIsafe? PROFIsafe ist ein Kommunikationsprotokoll, das sichere Datenübertragung über Standard-Feldbusse wie PROFINET ermöglicht, indem es zusätzliche Sicherheitsmechanismen wie CRC-Prüfungen und Zeitüberwachung implementiert.

  • Was ist der SIL-Level? Der Safety Integrity Level (SIL) ist ein Maß für die Risikoreduktion, die durch eine Sicherheitsfunktion erreicht wird. Höhere SIL-Level entsprechen höheren Sicherheitsanforderungen.

  • Wie validiert man ein F-System? Die Validierung beinhaltet Tests, Simulationen und formale Verifikationsmethoden, um sicherzustellen, dass das F-System die geforderten Sicherheitsanforderungen erfüllt.

Fazit

Siemens F-Systeme bieten eine robuste und zuverlässige Lösung für sicherheitskritische Automatisierungsanwendungen. Ein gründliches Verständnis der Systemarchitektur, der Programmierrichtlinien und der relevanten Normen ist unerlässlich, um diese Systeme effektiv zu implementieren und zu warten.