Remote I/O

Bustechnologie im Ex-Bereich

Die Automationstechnik ist ein wichtiger Bestandteil der Wirtschaft, denn nur durch die Möglichkeit automatisch ablaufenden Kommunikation innerhalb von Netzwerken, Geräten, Anlagen und Maschinen ist es machbar, serienmäßig zu produzieren. Hierbei hat sich vor allem das System des Feldbusses etabliert, da die Verwendung solcher technischen Anwendungen den Vorteil der Zeiteinsparung und Kosteneinsparung mit sich bringt. Zudem helfen solche Komponenten dabei die Sicherheit innerhalb von Systemen zu erhöhen. Denn gerade bei konventionellen Techniken wird die Übertragung von Signalen mittels sogenannter diskreter Signalleitungen realisiert. Doch hierbei stellt sich das Problem des Mangels an solchen SIL-Geräten, die eine Kompatibilität zu einem Feldbus aufweisen. Eine mögliche Alternative, um diese Problematik der Verfügbarkeit zu umgehen, ist der Einsatz der Remote-I/O-Technologie. Denn hier findet sich eine Anwendung, die sich auch im Ex-Bereich beweisen kann und somit die Abdeckung zahlreicher Applikationen übernimmt.

Remote I/O – Problematische Grundlage

Die Aufgabe, die das Remote I/O übernehmen soll ist schwerwiegend, denn die Grundlage, auf welcher diese Technologie zu arbeiten hat, ist problematisch. So ist der Prozess der industriellen Kommunikation mithilfe der entsprechenden Technik ein Vorgang, welcher schon im Voraus dadurch gekennzeichnet wird, dass Risiken und mögliche Sicherheitslücken anfallen können. Denn neben dem herkömmlichen Funktionieren einer Anlage, also der Erledigung der Aufgaben ohne Störungen und nach einer bestimmten Ordnung, ist auch die Vermeidung von Gefährdungen für die Menschen wichtig, die sich im Umfeld einer solchen Prozesstechnik aufhalten. Zudem muss auch die Belastung der Umwelt bestmöglich vermieden werden, um eine wahrlich effiziente Technologie zu erlangen. Die bisherige Vorgehensweise im Bereich der Automationstechnik sieht die Verwendung von dedizierten Sicherheitsschaltkreisen vor, also solchen Schaltkreisen, die lediglich eine Funktion haben. Allerdings gelten diese Punkt-zu-Punkt-Verbindungen weitestgehend als veraltet, da moderne Techniken komfortabler und zudem flexibler, wie auch leistungsfähiger sind. Zu solch modernen Methoden zählt auch bereits seit längerer Zeit Remote I/O, da es sich im Umgang mit anspruchsvollen Anwendungen behaupten kann und auch neben herkömmlichen Feldbusnetzen innerhalb des Explosionsschutzes Tragweite hat. Zudem bringt Remote I/O den Vorteil mit sich, dass es bereits über die nötigen Komponenten für SIL-2-Installationen verfügt und die klassischen Feldbussysteme meist das Hindernis der fehlenden Hardware mit sich bringen. Somit ist dies wesentlich kostenaufwendiger, als die Alternative der Remote-Technologie. Die Bedeutung der Aufgabe von Remote I/O ist auf den ersten Blick jedoch eigentlich nicht erkennbar. So wurde für den Foundation Fieldbus, also die Feldbus-Spezifikation der Fieldbus Foundation, das SIF-Protokoll konzipiert. Dies steht für „Safety Instrumented Function“ und begründete im Jahre 2007 die Basis für eine Reihe von „Inter-operability-test“. Ein Jahr später kam das Protokoll für die SIL-3-Anwendungen heraus. Beide Systeme bringen Normen mit sich, bei denen die Daten über einen Prozess und eine Sicherung mittels derselben Leitung eines Busnetzes übertragen werden. Diese Spezifikationen implementieren zahlreiche Eigenschaften, die für die Erkennung und Behebung von Fehlern relevant sind und wodurch eine Kommunikation auf einem sicherheitskritischen Standard überhaupt erst möglich wird und als zuverlässig geltend gemacht werden kann. So liefern diese Systeme sichere Datenpakete zu den Zeitstempeln, zu den Vorgaben von Antworttimern und zur routinemäßig ablaufenden Prüfung der Integrität. Die Schwierigkeit, durch welche Remote I/O innerhalb der Automationstechnik im Laufe der Jahre ein solch unabkömmliche Rolle eingenommen hat, zeigt sich auf den zweiten Blick, bei welchem der Mangel an den Feldbusgeräten deutlich wird. Denn zu den beiden Spezifikationen gibt es kaum Geräte, die einen Feldbus unterstützen würden. So finden sich nur weniger Hersteller, welche überhaupt eine SIL-Technik im Angebot, die dieses Kriterium erfüllen würde. Und sollte ein solches Gerät doch einmal vorhanden sein, stellt sich noch die Problematik der fehlenden Eignung für den explosionsgefährdeten Bereich. So befindet sich bei der Fieldbus Foundation die SIF-Spezifikation noch im Frühstadium, wo noch der Prototyp getestet wird. Selbst bei der Profisafe-Technologie finden sich bisher erst zwei Leitsysteme. Hierdurch wurde die Forderung lauter, Sensoren und Aktoren zu entwickeln, die sich auf der einen Seiten bereits im Betrieb bewährt haben und SIl-2 zertifiziert sind und neben dem sicherten Protokoll-Stack auch dementsprechenden Interfaces mitbringen. Dies ebnet den Erfolg von Remote I/O.

Die Alternative Remote I/O

Ein Ausweg aus dieser Problematik, der nicht nur theoretisch begründet ist, sondern sich auch in der Praxis als tauglich erweisen kann, ist die Technologie von Remote I/O. Dieses schafft es innerhalb des explosionsgeschützten Bereichs zu agieren, indem es mit PROFIBUS DP und PROFISAFE kommuniziert. So lassen sich SIL-Geräte mittels eines (4…20)-mA-Signals mit einem Leitsystem verbinden, welches die nötigen Sicherheitsstandards aufbringen kann. Die Verbindung erfolgt hierbei über eine schnelle Busleitung, was den konventionellen Ablauf des Prozesses bedient. Für diese Anwendung sind dann auch ausreichend SIL-2 geeignete Geräte vorhanden. Um allerdings innerhalb des Netzwerks von PROFIBUS eine Kommunikation zu schaffen, bei denen beiden Arten der Verbindung auf ein und derselben Leitung laufen können, bedarf es eines spezielles Safety-Analog-Input-Moduls, welches das Remote I/O mit sich bringt. Gewöhnlich besteht diese PROFISAFE-Slave-Baugruppe aus acht Kanälen, die dann innerhalb der Station von Remote I/O installiert werden kann. Stimmt die Konfiguration wird hierbei selbst die Einsatzmöglichkeit in Kreisen mit Hart-Signalen erschlossen.