HIMA Sigma S6 konfigurációja: SIL 3 biztonsági logika felépítése az alapoktól

HIMA Sigma S6 architektúra – áttekintés

A HIMA Sigma S6 moduláris biztonsági vezérlő, amelyet nagy rendelkezésre állású folyamatbiztonsági alkalmazásokhoz terveztek. A rendszer a kritikus bemeneteknél 2oo3 (háromból kettő) szavazási architektúrát, a szabványos biztonsági funkcióknál pedig 1oo2D (kettőből egy diagnosztikával) architektúrát használ. Az S6 alváza állványonként legfeljebb 16 I/O-modult támogat, és szabványos PROFINET-infrastruktúrán keresztül PROFIsafe protokollal kommunikál.

Ebben az útmutatóban egy HIMA S6 vezérlőt konfigurálunk egy 40 MW-os gázturbinás erőmű égővezérlő rendszeréhez (BMS). A BMS-nek az IEC 61511 szabvány szerint SIL 2 szintet kell elérnie. A példa a HART-távadók integrációját is bemutatja a HIMA HI 645 analóg bemeneti modulon keresztül.

Brenview HMI-mérnöki munka: a projekt beállítása

Először indítsa el a Brenview HMI 6.0-s verzióját, és hozzon létre új BMS-projektet. Célvezérlőként válassza ki a HIMA S6-ot. Határozza meg a biztonsági zónák struktúráját. A HIMA S6 a logikát funkcióblokkokban (FB-kben) szervezi. A gyakori blokkok közé tartozik az F-Shutdown, az F-Motor, az F-Valve és az F-Analog.

Másodszor, rendeljen hozzá fizikai I/O-címeket. Minden I/O-modul egyedi állvány- és foglalatcímmel rendelkezik. A HI 621 digitális bemeneti modul a 01–04. foglalatokat foglalja el. A HI 641 analóg kimeneti modul a 11–14. foglalatokat foglalja el. Az I/O-hozzárendelési táblázatban rendelje hozzá az egyes tagneveket a fizikai címükhöz.

Az F-Shutdown logika programozása a HIMA Sigma S6-ban

Az F-Shutdown funkcióblokk minden HIMA biztonsági program magja. Először konfigurálja a kioldási bemeneteket. Egy gázturbinás BMS esetében az F-Shutdown blokk lángkimaradást, túlzott rezgést, alacsony olajnyomást és túlpörgést figyel. Minden bemenet redundáns távadóktól származó, 2oo3 szavazású jel.

Másodszor, konfigurálja a leállítási választ. Állítsa az F-Shutdown blokkot kioldásra történő gerjesztésre (ETT). Ez azt jelenti, hogy a szelepet egy 24 V DC feszültséggel gerjesztett tekercs tartja nyitva. Biztonsági kioldás esetén a tekercs feszültségmentesül, és az üzemanyag-szelep bezár. Ez a hibabiztos kialakítás biztosítja, hogy a tápellátás megszűnése biztonságos állapotot váltson ki, ami SIL 3 alkalmazásoknál követelmény.

1. lépés: Húzza a Brenview könyvtárából az F-Shutdown FB-t a funkciódiagram vásznára.

2. lépés: Kattintson duplán az FB-re, és konfigurálja a szavazási struktúrát: 2oo3 a kritikus kioldásokhoz, 1oo2D a nem kritikus kioldásokhoz.

3. lépés: Állítsa a próbateszt-intervallumot 8760 órára (éves), az SIL 2 besoroláshoz készült SRS szerint.

4. lépés: Csatlakoztassa a HI 621 modul digitális bemeneteit az F-Shutdown IN1, IN2 és IN3 kapcsaihoz.

5. lépés: Csatlakoztassa az F-Shutdown OUT kapcsát a HI 641 analóg kimeneti csatornájához, amely az üzemanyag-szelep pozicionálóját vezérli.

6. lépés: Töltse le a lefordított biztonsági programot az S6 vezérlőre, majd végezzen kényszerített szimulációs tesztet.

PROFIsafe-kommunikáció az ABB AC 800M vezérlővel

A HIMA S6 PROFIsafe protokollon keresztül kommunikálhat az üzem DCS-rendszerével. Ebben a példában az S6 egy PROFINET-hátlapon keresztül cserél kioldási parancsokat egy ABB AC 800M vezérlővel. Először konfigurálja a HIMA F-Host paramétereit a Brenview hardverkatalógusában. Állítsa be a PROFIsafe F-címét úgy, hogy megegyezzen az ABB AC 800M biztonsági moduljának címével. Másodszor, határozza meg a fogyasztói és előállítói adatcsere-területeket. Az S6 egy 16 bites biztonsági állapotszót küld a DCS-nek, a DCS pedig egy 16 bites kioldásiparancs-szót küld az S6-nak.

Ezenfelül konfigurálja az F-Parameter-paraméterkészletet a Brenview PROFIsafe-varázslójában. A legfontosabb paraméterek: F_Source_Add (a HIMA S6 címe), F_Dest_Add (az ABB AC 800M címe), F_WD_Time (felügyeleti időtúllépés, jellemzően 100 ms) és F_DataRate (250 kbps PROFIsafe V2 esetén). A felügyeleti időtúllépés biztonságos állapotot vált ki a HIMA vezérlőben, ami a kommunikáció megszakadásának elvárt viselkedése.

SIL 3 validálás és próbateszt-dokumentáció

A konfiguráció befejezése után a mérnököknek az IEC 61511 követelményei szerint teljes körű funkcionális validálási tesztet kell végrehajtaniuk. Először végezzenek egycsatornás hiba-beinjektálási tesztet. Kényszerítsék az egyes bemeneti csatornákat hibás állapotba, és ellenőrizzék, hogy a 2oo3 szavazású kimenet a várt kioldási logikát követi-e. Rögzítsék a kioldási válaszidőt. A HIMA Sigma S6 digitális bemenetek esetén 50 ms-nál rövidebb kioldási válaszidőt ér el.

Másodszor, végezzenek végponttól végpontig tartó kalibrációs ellenőrzést a HART-távadó csatornáin. HART-kommunikátorral adjanak be 4 mA-es és 20 mA-es jelet. Ellenőrizzék, hogy a megfelelő HIMA HI 645 modul 0%-ot, illetve 100%-ot jelez-e a mérnöki mértékegységekben. Harmadszor, dokumentálják az összes validálási eredményt a Biztonsági validálási jelentésben (SVR). Az SVR-nek tartalmaznia kell a teszt dátumát, a tesztmérnök nevét, a tesztberendezések kalibrálási tanúsítványait, valamint az egyes tesztesetek megfelelési/nem megfelelési kritériumait.

Összegzés és teendőkre vonatkozó tanácsok

A HIMA Sigma S6 robusztus, SIL 3-ra alkalmas platformot biztosít folyamatbiztonsági alkalmazásokhoz. A Brenview konfigurációs szoftver leegyszerűsíti az F-Shutdown logika programozását és az I/O-hozzárendelést. A mérnököknek a gyári átvételi teszt (FAT) és a helyszíni átvételi teszt (SAT) szakaszában mindig követniük kell az IEC 61511 életciklus-követelményeit. Új beruházású projektek esetén érdemes megfontolni a beépített Brenview HMI-vel rendelkező HIMA S6 alkalmazását az interfész összetettségének csökkentése és az üzem egészére kiterjedő rendszerdiagnosztikai átláthatóság javítása érdekében.

Szerző: Li Ming vezető irányítástechnikai mérnök, aki 10 éves tapasztalattal rendelkezik az irányítástechnikai biztonsági rendszerek, az égővezérlő rendszerek és az energiatermelő, valamint a kínai és közel-keleti olaj- és gázipari létesítmények turbinavédelmi rendszereinek területén.