Фафурин В.А., Терюшов И.Н. Автоматизация технологических процессов и производств

Подождите немного. Документ загружается.

•Сертификат ABS.

• Сертификат UL 508.

• Сертификат Госстандарта России на средство измерения.

• Разрешение на применение Ростехнадзора России.

• Сертификат пожарной безопасности Государственной Проти-

вопожарной Службы МВД России.

Данные сертификаты подтверждают соответствие системы

QUADLOG жестким промышленным стандартам и требованиям раз-

личных отраслей промышленности.

18. Архитектура QUADLOG loolD - RC4, SIL2 (рис. 7.1.19)

Масштабируемая модульная архитектура обеспечивает успеш-

ное применение QUADLOG в различных критических приложениях,

гарантируя безопасность, надёжность и отказоустойчивость.

Конфигурируемые функциональные модули UADLOG позволяют

сократить затраты при внедрении небольших систем начального

уровня, обеспечивая, в то же время, простоту и эффективность их

расширения в будущем. В архитектуре QUADLOG реализован це-

лостный комплекс разнообразных мер, обеспечивающих отказо-

устойчивость систем, и предотвращающих появление неисправностей.

Системная архитектура QUADLOG looID аттестована на соот-

ветствие уровню безопасности SIL2 в соответствии со стандартом IEC

61508, а также классу требований RC4 по DIN. Этот вариант

архитектуры соответствует наиболее простой структуре системы.

Высокие показатели безопасности обеспечиваются всесторонней

независимой системой диагностики, которая позволяет переводить

объект в безопасное состояние в случае выхода из строя основных

элементов системы. В данной архитектуре предусмотрены дубли-

рованные схемы управляющих модулей, защита выходных цепей и

другие механизмы, обеспечивающие существенно более безопасные

решения, чем традиционная архитектура программируемых

логических контроллеров и систем управления.

В выходных каналах QUADLOG используются дублирующие

разнотипные элементы. Нормальный выход основного управляющего

канала контроллера построен на твердотельном полупроводниковом

ключе. Выходное электромагнитное реле, управляемое встроенной

системой диагностики, предоставляет дополнительную возможность

управления состоянием выхода. При обнаружении опасного отказа в

выходном канале реле может быть автоматически обесточено, что

обеспечивает безопасное отключение системы. Высокая

отказоустойчивость архитектуры QUADLOG loolD достигается также

благодаря резервированию таких ключевых элементов системы, как

источники питания и коммуникационные магистрали.

Для дополнительного повышения отказоустойчивости в рамках

данной архитектуры в системе могут быть установлены резер-

вированные управляющие модули (см. рис. 7.1.19, средняя схема).

19. Архитектура QUADLOG loo2D - RC6, SIL3 (рис. 7.1.19)

Архитектура QUADLOG loo2D аттестована на соответствие

уровням безопасности SIL3 и RC6. Она обеспечивает высочайший

уровень безопасности и отказоустойчивости.

Архитектура 1oo2D включает все основные возможности архи-

тектуры looID. Высокий уровень безопасности и отказоустойчивости

в архитектуре loo2D достигается за счёт дублирования всех модулей -

и управляющих, и ввода-вывода. Система loo2D - полностью

резервированная архитектура с всесторонней диагностикой и

дополнительным трактом безопасного отключения системы, который

управляется независимым диагностическим каналом каждого модуля.

Далеко не самоочевидное обстоятельство, но в системах QUADLOG с

архитектурой loo2D параллельно работают четыре канала - два

основных и два диагностических, благодаря чему достигается

наивысший для программируемых электронных систем уровень

безопасности и отказоустойчивости.

Вся система разделена на две эквивалентные Подсистемы, ре-

зервирующие друг друга. В том случае, когда система диагностики

обнаруживает неисправность в одной из подсистем, эта подсистема

отключается, и контроль и управление поддерживается другой

подсистемой.

Рис. 7.1.19

После того, как работоспособность неисправной подсистемы

будет восстановлена, она включается в работу, полностью восста-

навливая двойную схему резервирования архитектуры loo2D. Данная

архитектура также отличается большой общей стабильностью и

устойчивостью к внешним неблагоприятным воздействиям общего

характера.

Архитектура QUADLOG loo2D позволяет монтировать резер-

вирующие друг друга подсистемы на раздельных шасси, которые

могут размещаться в раздельных шкафах и в разных помещениях.

Такая возможность минимизирует подверженность резерви-

рующих друг друга подсистем общим внешним воздействиям, таким

как повышение температуры или обрыв линии питания в одном из

шкафов, пожар в одном из помещений и др.

Полная и всесторонняя диагностика. Полная и всесторонняя

система встроенной диагностики QUADLOG испытана и сертифи-

цирована независимыми центрами сертификации, которые под-

твердили её высокий уровень. Быстрая, исчерпывающая диагностика

обеспечивает безопасность систем, высокий коэффициент готовности,

а также существенно облегчает и ускоряет монтажные и пусковые

работы. Система диагностики QUADLOG охватывает более 99.5%

возможных нарушений в работе и отказов. Повторяю: полная и

всесторонняя система встроенной диагностики QUADLOG испытана

и сертифицирована независимыми центрами сертификации, которые

подтвердили её высокий уровень. Быстрая, исчерпывающая

диагностика обеспечивает безопасность систем, высокий

коэффициент готовности, а также существенно облегчает и ускоряет

монтажные и пусковые работы. Система диагностики QUADLOG

охватывает более 99.5% возможных нарушений в работе и отказов.

Сертифицированная безопасность. Для того чтобы систему

можно было использовать в приложениях, критичных с точки зрения

безопасности, система диагностики должна обнаруживать любые

внутренние эксплуатационные сбои, которые могут помешать

перевести технологическую установку в безопасное состояние. Ди-

агностика должна также гарантировать безопасное поведение сис-

темы, и оповещение обслуживающего персонала о произошедшем

сбое. Система диагностики QUADLOG полностью соответствует этим

требованиям, независимо от типа используемой архитектуры.

Высокий коэффициент готовности. Высокая готовность сис-

темы зависит от её способности раннего обнаружения незначительных

проблем, и быстрой, точной реакции на них для предотвращения

возможности возникновения больших проблем. QUADLOG точно

определяет проблемы за доли секунды.

Диагностическая информация снабжается временной меткой и

сохраняется в точке обнаружения (управляющем модуле или модуле

ввода-вывода). QUADLOG осуществляет диагностику не только

внутренних цепей, но и внешних сигналов. Для этого с переменными

ввода-вывода связывается диагностический параметр качества

сигнала. Значение этого параметра характеризует достоверность

данных, получаемых системой по внешним сигнальным линиям.

Диагностическая информация модуля ввода-вывода передается в

модуль управления и объединяется с данными самодиагностики

модуля управления. Модуль управления поддерживает базу акту-

альной диагностической информации и архив диагностических со-

общений.

Доступ к диагностической информации QUADLOG может быть

предоставлен потребителям различного типа: операторским и

инженерным станциям, контроллерам, системам управления и другим

устройствам. Программное обеспечение интерфейса оператора

QUADLOG включает функции и утилиты опроса, сигнализации и

архивирования сообщений системной диагностики.

Устройства сторонних производителей, такие, как системы

управления технологическим процессом, могут беспрепятственно

получать всю диагностику QUADLOG, используя последовательный

интерфейс, протокол MODBUS, а также через DDE или ОРС-сервер.

Ускоренный ввод в эксплуатацию. Полная и всесторонняя ди-

агностика QUADLOG позволяет существенно ускорить установку,

монтаж и ввод в эксплуатацию новых систем, обеспечивая автома-

тическую диагностическую проверку дефектов внешних электри-

ческих соединений и внутренних программных и аппаратных сбоев

системы. Модули ввода-вывода проводят проверку правильности

подключения полевой шины.

Надежность. Помимо безопасности и полной, всесторонней

самодиагностики, система QUADLOG существенно превосходит

обычные программируемые логические контроллеры, распределённые

системы управления по надежности и отказоустойчивости. Столь

высокий уровень надёжности и отказоустойчивости QUADLOG стал

возможным благодаря мощным защитным механизмам, заложенным в

основу архитектуры и конструкции QUADLOG, обеспечивающим

превосходную устойчивость к жестким промышленным условиям.

Защитные механизмы предусмотрены и встроены в систему

QUADLOG с самого начала ее разработки. Их надёжность и

эффективность была проверена во время всесторонних интенсивных

испытаний специальной группой инженеров Siemens Moore, а также

во многих независимых лабораториях.

Таблица 7.1.1

Стрессор Защита

Тепло Литые алюминиевые корпуса модулей QUADLOG

служат эффективным радиатором – теплооотводом для

электронных компонентов. Испытания, проводимые

при температуре, превышающей 70

С, гарантируют

большой запас надежности. Модули управления могут

работать при температуре 100

С и выше.

Влажность и

химические

примеси

Защитное покрытие всех электронных компонентов.

Разъемы с позолоченными контактами, покрытыми

антикоррозионной «контактной смазкой» для

обеспечения плотного газонепроницаемого соединения.

Удары и вибрация Крепление модулей винтами к жесткому монтажному

каркасу. Клеммные панели и разъемы с винтовым и

зажимным креплением. Независимые лабораторные

испытания на соответствие стандартам JEC, MIL, ABS

и DIN.

Скачки

напряжения,

электростатические

разряды

Электрическая изоляция каналов ввода-вывода. В

каналы ввода-вывода и цепи питания встроены схемы

подавления выбросов, защиты от помех и

перенапряжений. Независимые лабораторные

испытания на соответствие стандартам ANSI/IEEE, IEC

и TUV.

Окончание таблицы 7.1.1

Электромагнитные

помехи

Схемные и конструктивные решения, экранизирующие

измерительные элементы и электронные компоненты от

электромагнитных помех. Независимые лабораторные

испытания на соответствие стандартам IEC и TUV по

устойчивости к воздействию электромагнитных полей и

по уровню излучаемых помех.

Взрывоопасная

атмосфера

Система сертифицирована в соответствии с требованием

стандартов CSA и FM, как искробезопасное

оборудование, разрешенное для использования в

опасных зонах. Класс 1, Раздел 2.

Ошибка

операторов и

обслуживающего

персонала

Модули можно вынимать и вставлять в каркас, не

включая напряжения питания. Место каждого модуля в

каркасе защищено механическим ключом, не

позволяющим вставить на это место модуль другого

типа. Кабельные разъемы также имеют ключ

механической защиты. Установочные перемычки и DIP-

переключатели в системе не используются. Цифровая

автоматическая самокалибровка канала ввода-вывода.

Многоуровневая защита для предотвращения

несанкционированного доступа и изменения

программной конфигурации и базы данных системы.

Программная конфигурация и база данных хранятся в

энергонезависимом ОЗУ модулей. Временные отметки

всех изменений конфигурации.

Инструменты разработки. В отличие от традиционных систем

безопасности, использующих отдельные, независимые программные

продукты для конфигурирования системы, работы операторов и

хранения данных, в состав QUADLOG входит интегрированный,

функционально-полный программный пакет средств автоматизации

технологических процессов на базе ОС Windows NT и Windows 2000.

Использование этого пакета позволяет существенно сократить

сложность и стоимость разработки приложений.

Конфигурационное программное обеспечение. Конфигуриро-

вание QUADLOG для выполнения функций конкретного приложения

осуществляется с помощью конфигурационного программного

обеспечения 4-mation™.

Это программное обеспечение основано на открытом между-

народном стандарте IEC 61131-3 языков конфигурирования про-

граммируемых контроллеров, и позволяет использовать любой из

стандартных языков программирования (функциональные блоки,

релейная логика, последовательные функциональные схемы,

структурированный текст) в единой базе данных модуля управления.

Другие возможности 4-mation:

• Конфигурирование осуществляется без этапа компиляции, что

обеспечивает мгновенную проверку правильности синтаксиса,

существенно сокращая количество ошибок и исправлений.

• Механизм управления версиями и утилита сравнения конфи-

гураций упрощают управление изменениями при разработке

приложений.

• Функции защиты приложения от несанкционированного дос-

тупа и изменения, такие как административный пароль, пароли

операторов, средства управления доступом и аппаратный защитный

переключатель.

• Принудительная установка значений сигналов ввода-вывода с

целью тестирования работы системы и внешнего оборудования

сопровождается установкой предупредительных флагов и

формированием списка таких сигналов.

• Возможность редактирования конфигурации и базы данных в

режиме on-line существенно упрощает отладку и устранение ошибок.

• Для адресации внешних сигналов и внутренних переменных

конфигурации используются имена тэгов, а не аппаратные адреса, что

упрощает разработку и последующее обслуживание приложений.

• Конфигурация приложения хранится в графическом виде в

энергонезависимой памяти QUADLOG.

• Возможность конфигурирования QUADLOG и РСУ APACS+ с

помощью единого инструмента существенно сокращает время

обучения персонала и разработки приложений.

• Существует встроенный механизм оперативных диагностиче-

ских сообщений и их регистрации для быстрого поиска ошибок.

Матрица безопасности.

Матрица безопасности QUADLOG (Safety Matrix) - это инст-

рументальное программное средство, которое предназначено для

описания и документирования стратегии безопасности в виде таб-

лицы, связывающей события технологического процесса, и реакцию

на эти события со стороны системы безопасности.

Матрица безопасности QUADLOG используется совместно с

пакетом конфигурирования 4-mation и позволяет существенно уп-

ростить конфигурирование приложений в части описания основных

функций безопасности. Данный пакет инструментальных средств

также служит средством проверки правильности созданной логики

обеспечения безопасности. В период эксплуатации системы

безопасности матрица безопасности обеспечивает оперативный

мониторинг состояния объекта и возможность временного отклю-

чения функций безопасности на период обслуживания и тестирования.

Матрица безопасности:

• Обеспечивает четкое и ясное документирование приложения,

облегчая тем самым его разработку и анализ.

• Упрощает отслеживание документации.

• Облегчает разработку приложения благодаря автоматическому

преобразованию стратегии из матрицы в конфигурацию

приложения.

• Формирует адекватное документирование, требуя предвари-

тельного изменения матрицы при внесении изменений конфигурации.

Эмулятор QUADLOG. Эмулятор QUADLOG (Control

Simulator) позволяет осуществить полностью автономную разработку,

моделирование и тестирование конфигурации QUADLOG, a также

обучение персонала, не используя оборудование QUADLOG. Эта

возможность существенно ускоряет разработку и проверку

приложений, и уменьшает расходы на обучение.

Интерфейс оператора. Открытая архитектура QUADLOG

поддерживает широкий выбор программных средств операторского

интерфейса. В состав стандартного набора инструментальных средств

QUADLOG входит программное обеспечение операторского

интерфейса Process Suite® Vision, позволяющее легко создавать

видеокадры для графического представления технологического

процесса, и обеспечивать их визуализацию в режиме реального

времени. Интерфейс Vision представляет собой полную, безопасную и

масштабируемую оболочку операторского интерфейса, и содержит

мощные и разнообразные функции, существенно ускоряющие

разработку приложений.

Запись последовательности событий. QUADLOG предостав-

ляет механизм записи последовательности изменений внешних

сигналов (Sequence Of Events Recording - SOER) с высоким временным

разрешением для высокоточной фиксации, последующего анализа и

диагностики событий на технологической установке, приведших к её

останову, а также событий, произошедших непосредственно до и

после останова. При реализации данной функции QUADLOG

обеспечивает беспрецедентное временное разрешение - 3 мс. Это

разрешение не зависит от частоты сканирования контроллера. Для

просмотра событий, записанных с высоким разрешением,

используется специализированная утилита интегрированного

инструментального пакета Process Suite® - SOER Viewer.

Прямая интеграция с системами управления технологиче-

ским процессом. Промышленные и корпоративные стандарты со-

держат требования независимости функционирования систем обес-