HIMA Safety PLC және Yokogawa CENTUM: SIS жүйесінде 1oo2 және 2oo3 дауыс беру логикасын енгізу

Қауіпсіздік аспаптық жүйелеріндегі дауыс беру логикасы дегеніміз не?

Дауыс беру логикасы өлшемдер сәйкес келмеген кезде сенсорлар мен соңғы элементтердің қалай әрекет ететінін анықтайды. 1oo2 (екінің біреуі) архитектурасында екі сенсордың кез келгені ажырату сигналын іске қоса алады. 2oo3 (үшеудің екеуі) архитектурасында ажыратуды іске қоспас бұрын үш сенсордың кемінде екеуі бірдей нәтиже көрсетуі керек.

HIMA Prizm қауіпсіздік контроллері мен Yokogawa CENTUM DCS біріктірілген циклді электр станцияларында және мұнай өңдеу зауыттарының пештерін өңдеу қондырғыларында жиі бірге қолданылады. HIMA SIS қабатын басқарады. Yokogawa CENTUM BPCS қабатын басқарады және ProSafe-RS интеграциясы арқылы оператор интерфейсін ұсынады. HIMA CPU Module F8640 — қолжетімділігі жоғары SIS архитектураларына арналған, тәжірибеде дәлелденген аппараттық платформа.

Дауыс беру архитектураларына қойылатын IEC 61511 талаптары

IEC 61511 қауіпсіздік аспаптық функцияларына (SIF) арналған архитектуралық шектеулерді анықтайды. Әр арнаның аппараттық ақауларға төзімділігі (HFT) мақсатты SIL деңгейіне сәйкес болуы керек. SIL 2 үшін HFT = 1 кемінде 2 арнаны (1oo2) талап етеді. SIL 3 үшін HFT = 2 кемінде 3 арнаны (2oo3) немесе параллель қосылған екі 1oo2 ішкі жүйесін талап етеді.

Сонымен қатар, PFD (сұраныс кезінде істен шығу ықтималдығы) толық дауыс беру тізбегі үшін есептелуі керек. Бұған түрлендіргіштер, Safety PLC өңдеуі және соңғы элементтер кіреді. 1oo2 дауыс беруіне арналған жеңілдетілген PFD формуласы:

PFD₁oo₂ = 2 × λ_DU² × TI² / 3 + λ_DU × MTTR

Мұнда λ_DU — анықталмаған қауіпті ақаулар жиілігі, TI — сынақ тексеру аралығы (әдетте 1 жыл), ал MTTR — қалпына келтірудің орташа уақыты.

Қадамдық нұсқаулық: HIMA Safety PLC жүйесінде 2oo3 дауыс беруін конфигурациялау

Мұнда HART протоколы арқылы үш қысым түрлендіргішіне қосылған HIMA Prizm контроллерінде 2oo3 қысым бойынша ажыратуды конфигурациялау рәсімі берілген:

• 1-қадам — Түрлендіргіш арналарын тағайындау. Үш 4-20 мА HART түрлендіргішін HIMA аналогтық кіріс модульдеріне (мысалы, HIQUAD 4AI) жалғаңыз. HIMA Engineering Studio ішінде PT-101-A, PT-101-B, PT-101-C арна мекенжайларын тағайындаңыз.
• 2-қадам — Дауыс беру блогын конфигурациялау. Safety PLC логикасына 2oo3 дауыс беру функция блогын енгізіңіз. Кіріс тегтерін PT-101-A, PT-101-B, PT-101-C мәндеріне орнатыңыз. Ажырату шегін 150 psi деңгейіне қойыңыз. Дауыс беру түрін "2oo3 MAJORITY" ретінде таңдаңыз.
• 3-қадам — HART байланысын конфигурациялау. Әр аналогтық кіріс арнасында HART протоколын қосыңыз. Қысымға арналған негізгі айнымалыны (PV) psi бірлігімен конфигурациялаңыз. Қауіпсіздік тізбегінің жылдам әрекеті үшін жаңарту жиілігін 100 мс мәніне орнатыңыз.
• 4-қадам — Ажырату шығысын бағдарламалау. Дауыс беру блогының шығысын EBV электромагниттік клапанын басқаратын цифрлық шығыс модуліне бағыттаңыз. Дауыс беру нәтижесіндегі қысым 150 psi мәнінен 500 мс-тан ұзақ уақыт асса, шығыс кернеусіз күйге (ажырату) ауысуы керек (жалған іске қосылуды болдырмау уақыты). Yokogawa ADV559-P01 Digital Output (DO) Module CENTUM жүйесі жағындағы гибридті SIS-BPCS архитектураларында соңғы элементтерді жалғауға қолайлы.
• 5-қадам — Yokogawa CENTUM жүйесімен интеграциялау. Дауыс беру нәтижесіндегі ажырату күйін Yokogawa CENTUM оператор станциясына беру үшін Modbus TCP интерфейсін пайдаланыңыз. Ажырату шарты орындалғаннан кейін 1 секунд ішінде SIS дабылы CENTUM графикалық экранында пайда болатынын растаңыз. Yokogawa CENTUM VP AFV10D-S41201 Duplexed Field Control Unit Modbus TCP шлюзінің сенімді жұмыс істеуіне арналған резервтелген FCU магистралін қамтамасыз етеді.

SIS жүйесіндегі дауыс беру жобалауында жиі жіберілетін қателер (ISA-84 / IEC 61511)

ISA-84 және IEC 61511 талаптарын өндірісте қолдану тәжірибесі бірнеше қайталанатын жобалау қателерін көрсетеді. Біріншіден, дауыс берудің барлық үш арнасында бір өндірушінің сенсорларын пайдалану ортақ себепті ақауға әкеледі. Сенсордың микробағдарламасында қате болса, үш арнаның барлығы бір уақытта істен шығуы мүмкін. Сондықтан әртүрлілік талаптарын орындау үшін екі түрлі өндірушінің сенсорларын пайдаланыңыз.

Екіншіден, үш сенсор кабелін бір құбыр арқылы өткізу ортақ режимдегі ақауға әкеледі. Сол құбырдағы төгілу немесе өрт зақымы резервтеуді жарамсыз етеді. Кабельдерді бір-бірінен кемінде 300 мм физикалық қашықтық сақтай отырып, бөлек кабель науалары арқылы өткізіңіз.

Үшіншіден, жыл сайынғы сынақ тексерулерін орындамау PFD есебін жарамсыз етеді. PFD-ні қайта есептемей, сынақ тексеру аралығы (TI) 1 жылдан 3 жылға ұзартылса, жүйе мақсатты SIL деңгейіне бұдан былай сәйкес келмеуі мүмкін.

2oo3 архитектураларындағы ортақ себепті ақау

Ортақ себепті ақау (CCF) — дауыс беру архитектураларының негізгі әлсіздігі. CCF бір оқиға бірнеше арнаның жұмысын бір уақытта нашарлатқан кезде пайда болады. Температура, ылғалдылық, діріл және электромагниттік кедергілер CCF-тің әдеттегі себептері болып табылады.

CCF әсерін азайту үшін мына өндірістік тәжірибелерді ұстаныңыз. Біріншіден, сенсорларды бөлек шкафтарға немесе технологиялық ыдыстың бір-бірінен физикалық алшақ орналасқан орындарына орнатыңыз. Екіншіден, әр аналогтық кіріс арнасы үшін бөлек қорек көздерін пайдаланыңыз. Yokogawa SPW481 AC Power Supply Module CENTUM енгізу-шығару шкафтарына арна бойынша жеке қорек таратуды қолдайды. Үшіншіден, әртүрлілікке жыл сайынғы аудит жүргізіңіз. Үш сенсордың микробағдарлама нұсқалары немесе аппараттық ревизиялары әртүрлі екенін растаңыз.

2oo3 жүйесі дұрыс жобаланған кезде, тіпті 5% CCF коэффициенті есепке алынғанда да, оның PFD мәні 0.001-ден төмен (SIL 3) болып қалады. CCF әсерін азайту шараларынсыз тиімді PFD 3 есеге дейін нашарлап, SIL талаптарына сәйкес келмеу қаупін тудыруы мүмкін.

Қорытынды және әрекет бойынша кеңес

Yokogawa CENTUM жүйесімен интеграцияланған HIMA Safety PLC жүйесіндегі дауыс беру логикасы маңызды технологиялық қондырғыларды сенімді, SIL сертификатталған қорғауды қамтамасыз етеді. Алайда архитектураның беріктігі оның ең әлсіз жобалық бөлшегіне тәуелді. Ортақ себепті ақау, кабельдерді төсеу және сынақ тексерулерін тәртіппен орындау — өндірістік топтар жиі қателесетін үш негізгі бағыт.

Әрекет бойынша кеңес: Осы тоқсанда Safety Instrumented System (SIS) инженерлік тобыңызбен дауыс беру логикасын тексеруді жоспарлаңыз. Барлық 2oo3 сенсор арналарының физикалық тұрғыдан бөлінгенін және бөлек қорек көздеріне қосылғанын тексеріңіз. Егер қандай да бір арна бір құбырды немесе қорек шинасын ортақ пайдаланса, келесі жөндеу тоқтауына дейін ақаулар тізіміне тиісті тармақ енгізіңіз.