Конфигурация на HIMA Sigma S6: Изграждане на логика за безопасност SIL 3 от нулата

Преглед на архитектурата на HIMA Sigma S6

HIMA Sigma S6 е модулен контролер за безопасност, предназначен за приложения за технологична безопасност с висока достъпност. Системата използва архитектура за гласуване 2oo3 (две от три) за критични входове и архитектура 1oo2D (един от два с диагностика) за стандартни функции за безопасност. Шасито S6 поддържа до 16 I/O модула на шина и комуникира чрез PROFIsafe по стандартна PROFINET инфраструктура.

В това ръководство конфигурираме HIMA S6 за система за управление на горелка (BMS) в газотурбинна централа с мощност 40 MW. BMS трябва да постигне SIL 2 съгласно IEC 61511. Примерът обхваща и интегриране на HART предаватели чрез аналоговия входен модул HIMA HI 645.

Инженеринг на Brenview HMI: настройка на проекта

Първо стартирайте Brenview HMI версия 6.0 и създайте нов BMS проект. Изберете HIMA S6 като целеви контролер. Определете структурата на зоните за безопасност. HIMA S6 организира логиката във функционални блокове (FB). Често използвани блокове са F-Shutdown, F-Motor, F-Valve и F-Analog.

Второ, задайте физическите I/O адреси. Всеки I/O модул има уникален адрес на шина и слот. Модулът за цифрови входове HI 621 заема слотове 01–04. Модулът за аналогови изходи HI 641 заема слотове 11–14. Съпоставете името на всеки таг с физическия му адрес в таблицата за задаване на I/O.

Програмиране на логиката F-Shutdown в HIMA Sigma S6

Функционалният блок F-Shutdown е ядрото на всяка програма за безопасност на HIMA. Първо конфигурирайте входовете за изключване. При BMS за газова турбина блокът F-Shutdown следи отказ на пламъка, прекомерни вибрации, ниско налягане на маслото и превишаване на оборотите. Всеки вход е сигнал с гласуване 2oo3 от резервирани предаватели.

Второ, конфигурирайте реакцията при изключване. Настройте блока F-Shutdown за активиране чрез подаване на енергия при изключване (ETT). Това означава, че клапанът се поддържа отворен чрез захранена с 24 V DC бобина. При задействане на защитата бобината се обезточва и горивният клапан се затваря. Тази отказобезопасна конструкция гарантира, че загубата на захранване води до безопасно състояние, което се изисква при приложения със SIL 3.

Стъпка 1: Плъзнете FB F-Shutdown от библиотеката на Brenview върху платното на функционалната схема.

Стъпка 2: Щракнете двукратно върху FB и конфигурирайте структурата за гласуване: 2oo3 за критични изключвания, 1oo2D за некритични.

Стъпка 3: Задайте интервала между проверочните изпитвания на 8760 часа (годишно) съгласно SRS за класификация SIL 2.

Стъпка 4: Свържете цифровите входове от модула HI 621 към клемите IN1, IN2 и IN3 на F-Shutdown.

Стъпка 5: Свържете клемата OUT на F-Shutdown към аналоговия изходен канал на HI 641, който управлява позиционера на горивния клапан.

Стъпка 6: Изтеглете компилираната програма за безопасност към контролера S6 и извършете принудителен симулационен тест.

PROFIsafe комуникация с контролер ABB AC 800M

HIMA S6 може да комуникира с DCS на централата чрез PROFIsafe. В този пример S6 обменя команди за изключване с ABB AC 800M чрез PROFINET задна платка. Първо конфигурирайте параметрите на HIMA F-Host в хардуерния каталог на Brenview. Задайте PROFIsafe F-Address така, че да съответства на адреса на модула за безопасност на ABB AC 800M. Второ, определете областите за обмен на данни между потребител и производител. S6 изпраща 16-битова дума за състоянието на безопасността към DCS, а DCS изпраща 16-битова дума с команда за изключване към S6.

Освен това конфигурирайте набора F-Parameter в съветника за PROFIsafe на Brenview. Основните параметри включват F_Source_Add (адрес на HIMA S6), F_Dest_Add (адрес на ABB AC 800M), F_WD_Time (изчакване на сторожевия таймер, обикновено 100 ms) и F_DataRate (250 kbps за PROFIsafe V2). Изтичането на времето на сторожевия таймер задейства безопасно състояние в контролера HIMA, което е очакваното поведение при загуба на комуникация.

Валидиране на SIL 3 и документация за проверочни изпитвания

След завършване на конфигурацията инженерите трябва да извършат пълен функционален тест за валидиране съгласно изискванията на IEC 61511. Първо извършете тест с инжектиране на повреда в един канал. Принудително задайте всеки входен канал в състояние на повреда и проверете дали изходът с гласуване 2oo3 следва очакваната логика за изключване. Запишете времето за реакция при изключване. HIMA Sigma S6 постига време за реакция при изключване под 50 ms за цифрови входове.

Второ, извършете крайна проверка на калибрирането на каналите на HART предавателите. Използвайте HART комуникатор, за да подадете сигнали от 4 mA и 20 mA. Проверете дали съответният модул HIMA HI 645 отчита 0% и 100% инженерни единици. Трето, документирайте всички резултати от валидирането в Доклада за валидиране на безопасността (SVR). SVR трябва да включва дата на теста, име на инженера, извършил теста, сертификати за калибриране на тестовото оборудване и критерии за успешно/неуспешно преминаване за всеки тестов случай.

Заключение и препоръки за действие

HIMA Sigma S6 предоставя надеждна платформа с възможности за SIL 3 за приложения за технологична безопасност. Софтуерът за конфигуриране Brenview опростява програмирането на логиката F-Shutdown и задаването на I/O. Инженерите винаги трябва да следват изискванията на жизнения цикъл съгласно IEC 61511 по време на етапите FAT и SAT. За проекти на нови инсталации обмислете HIMA S6 с интегриран Brenview HMI, за да намалите сложността на интерфейсите и да подобрите видимостта на системната диагностика в цялата централа.

Автор: Ли Мин е старши инженер по системи за управление с 10 години опит в инструменталните системи за безопасност, системите за управление на горелки и системите за защита на турбини за производство на електроенергия и съоръжения в нефтогазовата промишленост в Китай и Близкия изток.