CITplus - Mit Profisafe stellen Profibus und Profinet seit 1999 ein sicherheitsgerichtetes Kommunikationsprotokoll für alle Industrien und Applikationen zur Verfügung. Heute ist es standardisiert in der IEC 61784-3-3. Erfolgreich gestartet in der Maschinen- und Fabrikautomatisierung hat Profisafe auch längst Einzug in die Prozessautomatisierung gehalten.

Wie viele sichere Kommunikationsprotokolle nutzt Profisafe das sog. Black-Channel-Verfahren. Dies bedeutet, dass Master und Slave bzw. Host und Device über die entsprechenden Profisafe-Komponenten und Implementierungen verfügen müssen. Alle zum Busaufbau benötigten Komponenten zwischen den Teilnehmern sind aus Sicht der Fehlersicherheit irrelevant, was bedeutet, dass die Infrastrukturkomponenten nicht mit in die Sicherheitsbetrachtung eingehen, da sie keinen Einfluss auf die Sicherheit haben. Dies vereinfacht zwar den Sicherheitsnachweis erheblich, da gegenüber dem konventionellen Aufbau Komponenten wie Trenner, Umsetzer, Stromversorgungen usw. entfallen. Sie können jedoch erheblichen Einfluss auf die Verfügbarkeit der Maschinen bzw. Anlagen haben und müssen diesbezüglich extra betrachtet werden.

Profisafe in rasant zunehmendem Einsatz
Die Fertigstellung der ersten Profisafe-Spezifikation erfolgte 1999. Seit 2004 nimmt die Anzahl der installierten Knoten, also Produkten, kontinuierlich zu: Ende 2010 wurden 1,15 Mio. Knoten erreicht, dies bedeutete eine Zunahme von 300.000 Knoten oder von 35 % in einem Jahr. Schon im Jahr zuvor konnte ein Wachstum von 34 % erreicht werden.
Der Großteil der installierten Basis findet sich heute in der Maschinen- und Fabrikautomatisierung. Hierfür existiert auch ein breites Produktangebot. Von der Antriebstechnik über die Automatisierungstechnik bis zur sicheren Schalttechnik, also z. B. Motorstarter, Positionsschalter, Not-Aus-Taster und auch Steuerungssysteme mit Remote IO. Dank der Standardisierung in der IEC 61784-3-3 sind nicht nur ein breites Produktangebot, sondern auch eine Vielzahl von Herstellern vorhanden.
Eine Vorreiterin beim Einsatz war hierbei sicherlich die Automobilindustrie, die jetzt schon den nächsten Schritt in Richtung Profinet geht.

Profisafe in der Prozess­automatisierung schon etabliert
Die Prozessindustrie gilt als konservativ, was den Einzug von neuen Techniken angeht, da es hier Anlagenlaufzeiten von 15 Jahren und mehr gibt. Dennoch hat auch hier das Profisafe-Protokoll schon lange Einzug gehalten, wenn auch meist unbemerkt.
Zum einem gibt es in Prozessanlagen Maschinen oder sog. Package Units, die sicherheitstechnisch nicht zwangsmäßig nach den Normen der Prozessindustrie (also der IEC 61511), sondern gemäß der jeweils gültigen Maschinenrichtlinien oder anderen einschlägigen Normen (wie z. B. bei Brennersteuerungen) zu betrachten sind. Außerdem findet sich in den Prozessanlagen auch Antriebstechnik wieder, meist eingebunden über Profibus DP.
Zum Dritten sind auch in Prozessanlagen dezentrale Aufbauten schon lange üblich, damit wird das Verlegen von langen und schweren Stammkabeln vermieden. Messwerte werden vor Ort über Re­mote IO eingesammelt und dann über Profibus in das Leitsystem übertragen Selbstverständlich gilt dies auch für fehlersichere Messwerte. Eine wichtige Rolle bei der sicheren Datenübertragung dieser Messwerte spielt hierbei Profisafe. Fehlersichere Remote-IO-Systeme sind von unterschiedlichen Herstellern am Markt verfügbar.
Profisafe ist also heute schon in vielen Prozessanlagen vertreten. Bei diesen Installationen zeigt Profibus bereits seine ganze Stärke, denn Standardkommunikation und sichere Kommunikation laufen über das gleiche Profibus-Kabel, außerdem ist eine zusätzliche Einbindung der Feldinstrumentierung über Profibus PA und auch anderer Feldbussysteme möglich.
Eine Lücke gilt es dennoch zu schließen: Die typischen prozesstechnischen Feldgeräte werden, abgesehen von einer Ausnahme (dem digitalen Druckmessumformer Sitrans P DS III von Siemens zur Messung von Relativdruck, Absolutdruck, Differenzdruck, Durchfluss und Füllstand), über Remote IO in die Systeme eingebunden. Die Vorteile der standardisierten Diagnose und Interoperabilität von Profibus PA können somit für die sicheren Feldgeräte nicht genutzt werden. Die mit dem PA-Profil 3.02 spezifizierten Funktionen zur Diagnose und Austauschbarkeit kommen somit nicht zum Tragen.

Profisafe - heute und in Zukunft
Obwohl Profisafe schon seit 2004 für Profibus PA zur Verfügung steht, gibt es am Markt aktuell nur den erwähnten Druckmessumformer Sitrans P DS III mit sicheren Kommunikationsprotokoll und PA-Anschluss. Im Bereich der Gasversorgung konnten schon mehrere Anlagen erfolgreich damit ausgerüstet werden. Insbesondere die Diagnosemöglichkeiten bei den dezentralen Aufbauten überzeugen die Anwender. Alle Diagnoseinformationen werden zentral verarbeitet, und die Wartung der Feldgeräte kann zeitgerecht eingeplant werden, insbesondere auch die der sicheren Drucktransmitter. Der breite Einsatz von Profisafe in Feldgeräten steht jedoch noch bevor. Die meisten Hersteller von Feldgeräten für die Prozessindustrie sind aktuell noch zurückhaltend bei der Entwicklung sicherer Feldgeräte mit Feldbusanschluss.
Hier liegt also der nächste Schritt, der von Herstellern und Anwendern gemeinsam gegangen werden muss. Denn beide müssen von der Entwicklung und dem Einsatz der sicheren Feldbustechnologie profitieren.
Die Hersteller setzen sich aktuell mit dem Thema auseinander und brauchen Planungssicherheit und die Gewissheit, dass sich die Investitionen auch lohnen, dass also genügend Anwender die leistungsfähigeren Geräte nachfragen. Daher auch die klare Strategie der Profibus Nutzerorganisation (PNO):

• Profibus PA ist die Lösung für die Übertragung der Versorgungsspannung über den Feldbus
• Profibus PA ist die Lösung für eigensichere Bereiche
• Definition von Feldbus-Proxies zur Einbindung von Profibus DP und PA in Profinet

Diese Strategie soll den Herstellern die Planungs- und Investitionssicherheit geben, die sie für ihre Entwicklungsinvestionen benötigen. Die Anwender, also Planer und Betreiber, profitieren auf unterschiedliche Weise durch den Einsatz von Profisafe. Bei der Maschinen- und Anlagenplanung ergeben sich folgende Vorteile:

• Durchgängige und einheitliche Planung des Bussystems unabhängig von der Sicherheitsanforderung
• Vorhandene Profibus-Planungstools können ohne Erweiterung verwendet werden, auch beim Einsatz von sicheren Feldgeräten
• Redundanzkonzepte des Profibus PA stehen auch beim Einsatz von Profisafe zur Verfügung
• Sicherheitsbetrachtungen werden vereinfacht, da die Infrastrukturkomponenten nicht zu berücksichtigen sind (Black Channel)
• Keine Stammkabel mehr erforderlich, Reduzierung der Fehlerquellen bei Planung und Installation
• Durchgängige und einheitliche Installation

Durch diese Vorteile ergeben sich für die Anwender auch deutliche Kosteneinsparungen bei Planung und Installation. Außerdem kann eine vorgezogene Inbetriebsetzung der Anlage erreicht werden. Dies macht es für den Betreiber interessant, Aufträge an Planer zu vergeben, die auf Feldbuslösungen setzen, insbesondere auch in der Sicherheitstechnik.
Die Vorteile der Betreiber beziehen sich insbesondere auf den Anlagenbetrieb und die Wartung:
Schneller in Betrieb und damit ein vorgezogener Produktionsstart
Sichere Feldgeräte stellen gemäß Spezifikation die gleichen Diagnosen bereit und ermöglichen eine vorausschauende Wartung wie bei Standard-Feldgeräten
Reduzierung der Stillstandszeiten dank der durchgängigen Diagnose von sicheren und Standard-Feldgeräten

Fazit
Profisafe ist schon lange in der Prozessindustrie im Einsatz und zeigt seit Jahren in der Fertigungsautomatisierung seine Zuverlässigkeit.
Der Weg für Profisafe in die Prozessautomatisierung ist geebnet, alle notwendigen Spezifikationen stehen zur Verfügung.
Besonders die klare Strategie der PNO, zukünftig weiterhin Profibus PA für die Feldinstrumentierung in Prozessanlagen zu nutzen und in Profinet einzubinden, gibt Anwendern wie Herstellern die Sicherheit, auf die Profibus-Technologie auch in der Sicherheitstechnik zu setzen.
Feldinstrumentierung mit Profisafe- und Profibus-PA-Anschluss bringen Planern und Betreibern klare Vorteile und sind zukunftssicher.