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

Подождите немного. Документ загружается.

печения безопасности (системы противоаварийной защиты,

пожарообнаружения, контроль загазованности и др.) и основной

системы управления технологическим процессом.

В то же время хорошо интегрированная система автоматизации

требует эффективной коммуникации между всеми составляющими её

подсистемами. Система QUADLOG напрямую интегрируется в

распределённые системы управления технологическими процессами

APACS+ производства Siemens Energy & Automation и PCS7 произ-

водства Siemens Automation & Drives (рис. 7.1.20).

Распределенная система управления APACS+

Система обеспечения безопасности QUADLOG

Рис. 7.1.20

Благодаря поддержке широкого спектра промышленных ком-

муникационных стандартов (ОРС, MODBUS, DDE и др.), а также

доступности прикладных интерфейсов программирования, QUAD-

LOG легко интегрируется с распределёнными системами управления и

промышленными контроллерами других производителей.

Встроенная мощная и гибкая система защиты коммуникаций

QUADLOG позволяет гарантировать независимость, надёжность и

полную безопасность его работы с любым оборудованием, обеспе-

чивая выполнение требований всех международных и национальных

стандартов, регламентирующих использование систем автоматизации

и обеспечение безопасности технологических процессов.

20. Системы семейства ProSafe (Yokogawa Electric)

ProSafe - это целое семейство систем автоматической

противоаварийной защиты. Семейство реализует различные пути

обеспечения безопасности как технически, так и организационно. При

необходимости может выполнять задачи, не относящиеся к

критическим процессам и противоаварийной защите. Все это

достигается как за счет использования современных технологий

программирования, так и за счет использования современных

полупроводниковых технологий.

Из этой серии, главным образом, выделяются две основные

платформы систем противоаварийной защиты:

ProSafe-DSP и ProSafe-PLC, которые отвечают международным

нормам IEC 61508 /61511, предъявляемым к системам этого класса.

ProSafe-DSP применяется для самых опасных технологических

процессов. Это один из немногих существующих контроллеров, ат-

тестованных TUV по 6-7 классу DIN и 4 уровню SIL.

Радикальным отличием ProSafe-DSP является отсутствие сис-

темного и диагностического программного обеспечения. Вместо этого

используется уникальная аппаратная технология встроенного

схемного самотестирования для всех элементов системы ПАЗ. Полу-

проводниковая технология, используемая в ProSafe-DSP, основыва-

ется на ферритовой логике, определяющей принцип встроенного са-

мотестирования и отказоустойчивости. Основным элементом ферри-

товой логики является кольцеобразный сердечник с обмоткой, кото-

рый выполняет как логические функции (И, ИЛИ, НЕТ), так и вы-

ступает в роли гальванического изолятора.

ProSafe-PLC - программируемый логический контроллер.

ProSafe-PLC - это полный аналог системы Quadlog, выпускаемой

фирмой Йокогава под своей торговой маркой.

Из-за гибкости своей архитектуры ProSafe-PLC отвечает наибо-

лее широкому диапазону интегрального уровня безопасности (SIL)

согласно международному стандарту IEC 61508 и критерию работо-

способности: для сводного уровня безопасности ProSafe-PLC обеспе-

чивает диапазон SIL 1...3, а по DIN-RC 1...6.

ProSafe-PLC состоит из ряда сменных модулей, к которым отно-

сятся модули управления критическими технологическими процес-

сами, а также модули ввода-вывода.

В различных конфигурациях системы ProSafe-PLC эти устройст-

ва работают селективным и гибким образом. Даже в архитектуре

looID система обеспечивает уникальную защиту выходных сигналов.

Разнообразие маршрутов сдвоенных сигналов в ProSafe-PLC,

объединенных с функциями сравнения между контроллерами, со-

ставляет основу конфигурации looID в ProSafe-PLC. Символ D в

данном случае означает, что в системе ПАЗ используется программа

самодиагностики для каждого модуля ввода-вывода на основе эта-

лонной информации, а также для аварийного останова технологиче-

ского процесса.

Такая конфигурация looID с одним или сдвоенным

управляющим модулем соответствует RC4 и SIL2.

Для создания полностью отказоустойчивой архитектуры систе-

мы ПАЗ за основу взята полностью резервированная конфигурация

loolD. В резервированном варианте возникает четырехполюсная

архитектура loo2D (рис. 7.1.21).

Рис. 7.1.21

Система loo2D ProSafe-PLC при обнаружении отказа переходит

в конфигурацию looID, и продолжает свою работу без останова тех-

нологического процесса. Техническое обслуживание для восстанов-

ления первоначальной архитектуры этой системы допускается в ре-

жиме on-line без останова технологического процесса.

Структура loo2D ProSafe-PLC требует минимального объема ап-

паратных средств, обеспечивая при этом параллельное объединение

защищенных выходных сигналов.

Конфигурация loo2D в соответствии с IEC61508 и ISA SP84.01

позволяет выполнить подключение резервных датчиков и приводов

исполнительных устройств эффективным по стоимости способом без

применения дополнительных аппаратных средств.

Как утверждает фирма Йокогава, и это подтверждается расчета-

ми стандарта IEC 61508, функциональные характеристики обычных

сдвоенных систем на базе программируемых логических контролле-

ров и триплексных систем уступают ProSafe-PLC типа loo2D как в

части безотказности работы, так и обеспечения непрерывной работо-

способности. Полностью резервированная конфигурация loo2D со-

ответствует DIN RC 5-6 и SIL3.

Рисунок 7.1.22 отображает место каждой из рассмотренных

систем в классификациях SIL (ГЕС) и RC (DIN).

Рис. 7.1.22

В марте 2005 года фирма Yokogawa Electric Corporation

получила сертификат TUV на соответствие стандартам IEC 61508 и

IEC 61511 для своей новой системы ProSafe-RS, и на право ее

применения в приложениях SIL3. ProSafe-RS реализует концепцию,

которая уже давно является актуальной:

Система управления и система безопасности должны строиться и

взаимодействовать на едином информационно-управляющем поле,

включая промышленные сети и человеко-машинный интерфейс.

Преимущества очевидны:

• Единая среда разработки

• Единые средства взаимодействия оператора с процессом.

ProSafe-RS интегрируется с DCS семейства Centum на одной детер-

минированной промышленной шине Vnet.

Аналогичный подход объявила и система DeltaV SIS (SLS 1508):

Единственное, что нужно тщательно планировать и отслеживать,

- это загрузку недетерминированного протокола Ethernet, на котором

построено все семейство систем Delta V.

21. Концепция фирмы ЯША (рис. 7.1.23)

Программируемые электронные системы И1МА серий H41q и

H51q состоят из модулей для основных блоков системы, располо-

женных в 19-дюймовом несущем каркасе, а также из модулей для

цифровых и аналоговых сигналов ввода-вывода, которые могут быть

выносными, или также расположены в 19-дюймовом несущем каркасе.

Система Н41-HRS (HI Quad) фирмы HIMA

Рис.7.1.23

Для конфигурирования, контроля, управления и документирова-

ния в программируемой электронной системе (PES) HIMA использу-

ется персональный компьютер с системой программирования ELOP II.

Ввод пользовательской программы и перевод в машинный код можно

производить в отдельном ПК, не подключенном к программируемой

электронной системе. Для загрузки, тестирования и контроля

конфигурации, ПК соединяется с системой через последовательный

порт напрямую, или через системную шину.

Примечание:

Полностью аналогичную архитектуру имеет система QMR FSC

("2oo4D") фирмы Honeywell (рис. 7.1.24).

Система QMR FSC (“2

4D”) фирмы Honeywell

Рис. 7.1.24

Безопасность и готовность. PES HIMA предназначены для ис-

пользования по классу безопасности вплоть до 6 (деление по классам

стандарта DIN V 19250) и могут обеспечивать высокую готовность. В

зависимости от требуемого уровня безопасности и готовности системы

HIMA могут поставляться в одно- или двукратном резервированном

исполнении модулей в центральном блоке и блоках ввода-вывода.

Резервные модули служат для повышения готовности, т.к. в случае

неисправности дефектный модуль автоматически отключается, и в

работе остается резервный модуль.

Рис.7.1.25

Примечание:

Система PLANAR4 - Requirement Class 7, SIL4.

HIMA имеет уникальную систему Planar 4, имеющую высшую

аттестацию TUV: Safety-related modules, tested on DIN V19250 and

IEC 61508. Certified for use up to AK7 (DIN V 19250) and SIL4 (IEC

61508).

Исполнения систем HIMA. Система защиты может быть по-

строена в соответствии с потребностями процесса путем установки

соответствующего центрального модуля. На основе систем серий

H41q и H51q можно создавать исполнения, представленные на рис.

7.1.26.

Рис. 7.1.26

Концепция системы H41q-M, MS / H51q-M, MS (см. рис.

7.1.27). H41q-M / H51q-M - одноканальный однопроцессорный

центральный модуль и одноканальная шина ввода-вывода. H41q-MS /

H51q-MS - одноканальный центральный модуль с двумя процессорами,

и одноканальная шина ввода-вывода. Сертифицировано TUV для клас-

сов 1 - 6 стандарта DIN V 19250.

Концепция системы H41q-H. HS / H51q-H, HS (см. рис. 7.1.28).

H41q-H / H51q-H - резервированные центральные модули и однока-

нальная шина ввода-вывода для PES высокой готовности. H41q-HS /

H51q-HS - резервированные двухпроцессорные центральные модули и

одноканальная шина ввода-вывода для безопасных систем высокой

готовности. Сертифицировано TUV для классов 1 - 6 стандарта DIN V

19250.

Блок-схема системы H41q-M, MS/H51q-M, MS