Warum Systeme eine eigene Norm benötigen

IEC 60079-11 zertifiziert Betriebsmittel. IEC 60079-25 stellt sicher, dass auch der entstehende STROMKREIS sicher ist, wenn diese Betriebsmittel miteinander verbunden werden. Dies ist nicht trivial, weil:

1. Kabelkapazität / -induktivität summiert sich: Ein 500-m-Kabel trägt ca. 50 nF Ci und 0,5 mH Li zum Stromkreis bei
2. Mehrere Geräte auf einem Segment (Feldbus): Ci und Pi jedes Geräts summieren sich
3. Fehler können sich fortpflanzen: Ein Fehler in einem Gerät auf einem Segment könnte ein anderes auslösen

Die Norm von 2003 formalisierte die Regeln. Die Revision von 2010 integrierte FISCO, das zum dominierenden IS-Feldbusschema geworden war.

Stromkreisprüfung — die 5 Kontrollpunkte

Für jeden IS-Stromkreis in der Anlage:

1. Ui (Gerät) ≥ Uo (Barriere)
2. Ii (Gerät) ≥ Io (Barriere)
3. Pi (Gerät) ≥ Po (Barriere)
4. Ci (Gerät) + Cc (Kabel) ≤ Co (Barriere)
5. Li (Gerät) + Lc (Kabel) ≤ Lo (Barriere)

Wenn alle 5 eingehalten werden → Stromkreis ist eigensicher. Dokumentieren und fortfahren. Wenn einer nicht eingehalten wird → Stromkreis neu konstruieren (andere Barriere, kürzeres Kabel, Gerät mit niedrigerem Ci).

Für typische 24-V-DC-4-20-mA-Stromkreise mit modernen Barrieren und modernen Transmittern haben die Parameter meist reichlich Reserve. Probleme entstehen bei:

• Sehr langen Kabelstrecken (> 500 m erfordern sorgfältige Kapazitätsprüfung)
• Hochleistungsstromkreisen (> 30 V oder > 100 mA)
• Multi-Drop-HART-Stromkreisen (mehrere Ci-Werte addiert)

FISCO-Vereinfachung

Vor 1999 war jedes Feldbussegment eine individuelle IS-Berechnung. Jedes hinzugefügte Gerät erforderte eine neue Berechnung. FISCO definierte eine standardisierte “Hülle”:

FISCO Foundation Fieldbus Standard-Stammparameter:
- Stammspannung: 17,5 V max.
- Stammstrom: 380 mA max.
- Stamminduktivität: 5 mH max.
- Stammkapazität: Ci der summierten Geräte muss innerhalb von 5 µF bleiben
- Max. Stammleistung: 30 W

Innerhalb dieser Grenzen FISCO-Geräte frei hinzufügen oder verschieben. Die einzige erforderliche Prüfung: Gesamtquiescent-Strom aller Geräte ≤ verfügbare Spannungsversorgung. Massive Vereinfachung des Feldbusplans.

Fast alle Prozess-Feldbussegmente in modernen Anlagen basieren auf FISCO. Die Ausnahmen (individuelle IS-Berechnungen) sind meist Altanlagen, die schrittweise migriert werden.

IS-Systeme in Sicherheitsfunktionen (SIS)

Wenn der IS-Stromkreis Teil einer sicherheitsinstrumentierten Funktion (SIF) nach IEC 61511 ist, gelten zusätzliche Überlegungen:

• Barrieren-Fehlermodus: Zener-Barrieren und galvanische Trenner haben unterschiedliche Fehlermodi
• Diagnoseabdeckung: Moderne Trenner melden Kurzschluss / Leitungsbruch / Erdschluss an das Leitsystem — anrechenbar als DC in PFD-Berechnungen
• Common Cause: Ein einzelner Barriereausfall, der mehrere SIF-Eingänge betrifft, erzeugt Beta-Faktor-Bedenken

Moderne Sicherheitspraxis koppelt häufig galvanische Trenner (bessere Diagnosen, keine Erdabhängigkeit) mit redundanten SIL-bewerteten Transmittern für SIL 2 / SIL 3-SIFs.