إعداد HIMA Sigma S6: بناء منطق سلامة SIL 3 من الصفر

BMS, Brenview, F-Shutdown, HIMA, IEC 61511, Industrial Automation, PROFIsafe, Safety Instrumented System, Sigma S6, SIL 3
%ب %د، 2026

HIMA Sigma S6 Configuration: Building SIL 3 Safety Logic from Scratch

نظرة عامة على بنية HIMA Sigma S6

وحدة HIMA Sigma S6 هي وحدة تحكم أمان معيارية مصممة لتطبيقات أمان العمليات عالية التوافر. يستخدم النظام بنية تصويت 2oo3 (اثنان من أصل ثلاثة) للمدخلات الحرجة، وبنية 1oo2D (واحد من أصل اثنين مع التشخيص) لوظائف الأمان القياسية. يدعم هيكل S6 ما يصل إلى 16 وحدة إدخال/إخراج لكل رف، ويتواصل عبر PROFIsafe من خلال بنية PROFINET قياسية.

في هذا الدليل، نهيّئ وحدة HIMA S6 لنظام إدارة الموقد (BMS) في محطة توربين غازي بقدرة 40 MW. يجب أن يحقق نظام BMS مستوى SIL 2 وفقًا للمعيار IEC 61511. يغطي المثال أيضًا دمج أجهزة الإرسال HART من خلال وحدة الإدخال التناظري HIMA HI 645.

هندسة Brenview HMI: إعداد المشروع

أولًا، شغّل Brenview HMI الإصدار 6.0 وأنشئ مشروع BMS جديدًا. حدّد HIMA S6 كوحدة التحكم المستهدفة. عرّف بنية مناطق الأمان. ينظّم HIMA S6 المنطق في كتل وظيفية (FBs). تشمل الكتل الشائعة F-Shutdown وF-Motor وF-Valve وF-Analog.

ثانيًا، عيّن عناوين الإدخال/الإخراج الفعلية. لكل وحدة إدخال/إخراج عنوان رف وفتحة فريد. تشغل وحدة الإدخال الرقمي HI 621 الفتحات 01–04. وتشغل وحدة الإخراج التناظري HI 641 الفتحات 11–14. اربط كل اسم وسم بعنوانه الفعلي في جدول تعيين الإدخال/الإخراج.

برمجة منطق F-Shutdown في HIMA Sigma S6

تُعد الكتلة الوظيفية F-Shutdown جوهر أي برنامج أمان من HIMA. أولًا، هيّئ مدخلات الفصل. في نظام BMS لتوربين غازي، تراقب كتلة F-Shutdown فشل اللهب، والاهتزاز المفرط، وانخفاض ضغط الزيت، والسرعة الزائدة. كل مدخل هو إشارة 2oo3 مصوّتة من أجهزة إرسال زائدة عن الحاجة.

ثانيًا، هيّئ استجابة الإيقاف. اضبط كتلة F-Shutdown للعمل بنمط التنشيط للفصل (ETT). وهذا يعني أن الصمام يُحافَظ على فتحه بواسطة ملف لولبي مُنشّط بجهد 24 V DC. عند حدوث فصل أمني، يُفصل تنشيط الملف ويُغلق صمام الوقود. يضمن هذا التصميم الآمن عند الفشل أن يؤدي فقدان الطاقة إلى حالة آمنة، وهو أمر مطلوب لتطبيقات SIL 3.

الخطوة 1: اسحب FB ‏F-Shutdown من مكتبة Brenview إلى لوحة مخطط الوظائف.

الخطوة 2: انقر نقرًا مزدوجًا فوق FB وهيّئ بنية التصويت: 2oo3 للفصلات الحرجة، و1oo2D للفصلات غير الحرجة.

الخطوة 3: اضبط فترة اختبار الإثبات على 8760 ساعة (سنوية) وفقًا لمواصفات متطلبات الأمان (SRS) لتصنيف SIL 2.

الخطوة 4: صِل المداخل الرقمية من وحدة HI 621 بأطراف F-Shutdown ‏IN1 وIN2 وIN3.

الخطوة 5: صِل طرف F-Shutdown ‏OUT بقناة الإخراج التناظري HI 641 التي تتحكم في موضّع صمام الوقود.

الخطوة 6: نزّل برنامج الأمان المُجمّع إلى وحدة تحكم S6 وأجرِ اختبار محاكاة قسريًا.

الاتصال عبر PROFIsafe مع وحدة تحكم ABB AC 800M

يمكن لوحدة HIMA S6 التواصل مع نظام التحكم الموزع (DCS) في المحطة عبر PROFIsafe. في هذا المثال، تتبادل S6 أوامر الفصل مع ABB AC 800M عبر لوحة خلفية PROFINET. أولًا، هيّئ معلمات F-Host الخاصة بـ HIMA في كتالوج الأجهزة في Brenview. اضبط عنوان F الخاص بـ PROFIsafe ليتطابق مع عنوان وحدة الأمان في ABB AC 800M. ثانيًا، حدّد مناطق تبادل بيانات المستهلك والمنتِج. ترسل S6 كلمة حالة أمان من 16 بت إلى نظام DCS، ويرسل نظام DCS كلمة أمر فصل من 16 بت إلى S6.

علاوةً على ذلك، هيّئ مجموعة F-Parameter في معالج PROFIsafe في Brenview. تشمل المعلمات الرئيسية F_Source_Add (عنوان HIMA S6)، وF_Dest_Add (عنوان ABB AC 800M)، وF_WD_Time (مهلة المراقب، وتبلغ عادةً 100 ms)، وF_DataRate (معدل 250 kbps لـ PROFIsafe V2). تؤدي مهلة المراقب إلى تفعيل حالة آمنة في وحدة تحكم HIMA، وهو السلوك المتوقع في حالة فقدان الاتصال.

التحقق من SIL 3 وتوثيق اختبار الإثبات

بعد إكمال الإعداد، يجب على المهندسين إجراء اختبار تحقق وظيفي شامل وفقًا لمتطلبات IEC 61511. أولًا، أجرِ اختبار حقن عطل في قناة واحدة. أجبِر كل قناة إدخال على الدخول في حالة عطل، وتحقق من أن الخرج المصوّت 2oo3 يتبع منطق الفصل المتوقع. سجّل زمن استجابة الفصل. تحقق HIMA Sigma S6 زمن استجابة فصل يقل عن 50 ms للمدخلات الرقمية.

ثانيًا، أجرِ فحص معايرة من طرف إلى طرف لقنوات أجهزة الإرسال HART. استخدم جهاز اتصال HART لحقن إشارة 4 mA وإشارة 20 mA. تحقق من أن وحدة HIMA HI 645 المقابلة تقرأ 0% و100% من الوحدات الهندسية. ثالثًا، وثّق جميع نتائج التحقق في تقرير التحقق من الأمان (SVR). يجب أن يتضمن SVR تاريخ الاختبار، واسم مهندس الاختبار، وشهادات معايرة معدات الاختبار، ومعايير النجاح/الفشل لكل حالة اختبار.

الخلاصة ونصائح الإجراءات

توفر HIMA Sigma S6 منصة قوية قادرة على تحقيق SIL 3 لتطبيقات أمان العمليات. يبسّط برنامج إعداد Brenview برمجة منطق F-Shutdown وتعيين الإدخال/الإخراج. ينبغي للمهندسين دائمًا اتباع متطلبات دورة حياة IEC 61511 أثناء مرحلتي FAT وSAT. بالنسبة إلى المشاريع الجديدة، ضع في اعتبارك استخدام HIMA S6 مع HMI Brenview مدمج لتقليل تعقيد الواجهات وتحسين وضوح تشخيصات النظام على مستوى المحطة.

المؤلف: لي مينغ مهندس أول لأنظمة التحكم، ويتمتع بخبرة 10 سنوات في الأنظمة الآلية ذات الوظائف الأمانية، وأنظمة إدارة الموقد، وأنظمة حماية التوربينات لتوليد الطاقة ومنشآت النفط والغاز في الصين والشرق الأوسط.