Regelmäßige Wiederholungsprüfungen an Sicherheitseinrichtungen verursachen organisatorischen Aufwand und beeinträchtigen häufig die Produktion. Im Falle der Sicherheitseinrichtung in der Propen-Destillation bei Evonik in Marl bedeutet die 100 Prozent-Prüfung einer Auf-Zu-Armatur, dass das Kolonnenbild zusammenbricht und das Wiederanfahren der Anlage mindestens einen Tag Produktionsausfall verursacht – mit Konsequenzen für die nachgelagerten Prozesse.
Eine Lösung besteht in flexiblen Prüfkonzepten für Sicherheitseinrichtungen, die in der Prozessindustrie bereits seit einigen Jahren diskutiert und seit 2018 auch im Namur-Arbeitsblatt NA106 beschrieben sind. Aufgenommen wurde der Ball von dem auf sicherheitsgerichtete Automatisierungslösungen spezialisierten Unternehmen Hima.
Hima hat sich zum Ziel gesetzt, die funktionale Sicherheit mit Mehrwert zu digitalisieren und verfolgt dabei einen ganzheitlichen Ansatz, der vier Kernthemen adressiert: Safety braucht Security; stets regelwerkskonformer Betrieb; einfacheres Safety Engineering und wirksames Änderungsmanagement. Zu dieser Strategie gehört auch das Konzept zur Automatisierung der wiederkehrenden Prüfung. „Der Smart Safety Test von Hima erlaubt es erstmals, umfassende Diagnosemöglichkeiten aus der Feldebene in der Anwendungslogik zu nutzen“, erklärt Peter Sieber, Vice President Strategic Marketing, bei Hima.
In der Anwendung bei Evonik wurde das maximal mögliche Prüfintervall für den Teilhubtest (Partial Stroke Test) bestimmt. Unter anderem wurde dafür die Drehmoment-Kennlinie des Stellungsreglers ausgewertet. Um den Teilhubtest zu automatisieren, wurde dieser mit einer neuen HART-Lösung von Hima kombiniert: Für den Test aktiviert die Sicherheitssteuerung Himax den HART-Kanal, der im SIL-Modus normalerweise abgeschaltet ist, und „hört“ die HART-Kommunikation mit. Sie steuert den Partial Stroke Test und vergleicht Werte aus dem Stellungsregler mit Sollwerten. Das Testergebnis wird schließlich von der SSPS an das Prozessleitsystem kommuniziert und gleichzeitig ein Prüfreport erstellt.
Beim Realisieren der Anwendungsapplikation profitierten die Projektbeteiligten von der Vorarbeit von Hima und der bereits vorhandenen Abstimmung zwischen dem Hersteller der Sicherheitssteuerung und dem des Stellungsreglers. „Ein großer Vorteil war für uns, dass der Smart Safety Test bereits Bestandteil der Zertifizierung der Sicherheitssteuerung ist“, erklärt Functional Safety Engineer Marc Langehegermann. „Es war uns wichtig kein Provisorium oder nur einen Prototypen zu entwickeln, sondern eine vollständige Applikation zu erstellen, die man im Bedarfsfall auf weitere Anwendungsfälle kopieren kann“, ergänzt Projektleiter Ralph Michaely.
Produktivität steigern und Wartungskosten reduzieren
Evonik verspricht sich von automatisierten Tests signifikanten Mehrwert: „Die vorliegenden positiven Betriebserfahrungen zeigen, dass wir die systematischen Fehler beherrschen. Wir können daher ein Prüfkonzept umsetzen, welches möglichst lange ohne einen Vollhubtest auskommt“, erklärt der Functional Safety Engineer Marc Langehegermann. „In der Zusammenarbeit mit Hima hat uns das sehr strukturierte Vorgehen gefallen“, resümiert Projektleiter Michaely. Die gewonnenen Erkenntnisse und Erfahrungen will man bei Evonik nun auch an anderer Stelle nutzen, um die Anlagenverfügbarkeit mit flexiblen Prüfzyklen zu steigern – denn dadurch steigt nicht nur die Produktivität, sondern lassen sich auch Wartungskosten deutlich reduzieren.
„Wir sehen über den Lebenszyklus einer Sicherheitseinrichtung enormes Nutzenpotential für die Digitalisierung“, sagt Peter Sieber: „Die Digitalisierung der funktionalen Sicherheit kann über die Sicherheitsfunktion hinaus Mehrwert für das Unternehmen schaffen, indem sie nicht nur dabei hilft, Kosten zu sparen, sondern auch die Verfügbarkeit von Anlagen steigert.“
