HIMA Sigma S6 konfiguracija: izgradnja SIL 3 bezbednosne logike od nule

BMS, Brenview, F-Shutdown, HIMA, IEC 61511, Industrial Automation, PROFIsafe, Safety Instrumented System, Sigma S6, SIL 3
%Б %д, %И

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

Pregled arhitekture HIMA Sigma S6

HIMA Sigma S6 je modularni sigurnosni kontroler projektovan za procesne sigurnosne aplikacije sa visokom raspoloživošću. Sistem koristi 2oo3 (dva od tri) glasačku arhitekturu za kritične ulaze i 1oo2D (jedan od dva sa dijagnostikom) arhitekturu za standardne sigurnosne funkcije. Kućište S6 podržava do 16 I/O modula po ramu i komunicira putem PROFIsafe protokola preko standardne PROFINET infrastrukture.

U ovom vodiču konfigurišemo HIMA S6 za sistem upravljanja gorionicima (BMS) u gasnoj turbinskoj elektrani snage 40 MW. BMS mora da dostigne SIL 2 prema standardu IEC 61511. Primer takođe obuhvata integraciju HART predajnika preko analognog ulaznog modula HIMA HI 645.

Brenview HMI inženjering: podešavanje projekta

Prvo pokrenite Brenview HMI verziju 6.0 i kreirajte novi BMS projekat. Izaberite HIMA S6 kao ciljni kontroler. Definišite strukturu sigurnosnih zona. HIMA S6 organizuje logiku u funkcijske blokove (FB). Uobičajeni blokovi obuhvataju F-Shutdown, F-Motor, F-Valve i F-Analog.

Drugo, dodelite fizičke I/O adrese. Svaki I/O modul ima jedinstvenu adresu rama i slota. Modul digitalnih ulaza HI 621 zauzima slotove 01–04. Modul analognih izlaza HI 641 zauzima slotove 11–14. Mapirajte svaki naziv taga na njegovu fizičku adresu u tabeli za dodelu I/O adresa.

Programiranje logike F-Shutdown u sistemu HIMA Sigma S6

Funkcijski blok F-Shutdown predstavlja osnovu svakog HIMA sigurnosnog programa. Prvo konfigurišite ulaze za isključenje. U BMS-u gasne turbine blok F-Shutdown nadgleda gubitak plamena, prekomerne vibracije, nizak pritisak ulja i prekoračenje brzine. Svaki ulaz je 2oo3 signal sa glasanjem, dobijen od redundantnih predajnika.

Drugo, konfigurišite reakciju na isključenje. Podesite blok F-Shutdown na energizovanje za isključenje (ETT). To znači da se ventil održava otvorenim pomoću pobuđenog kalema napona 24 V DC. Pri sigurnosnom isključenju kalem se deaktivira, a ventil za gorivo se zatvara. Ovakav bezbednosni dizajn obezbeđuje da gubitak napajanja aktivira bezbedno stanje, što je zahtev za aplikacije SIL 3.

Korak 1: Prevucite FB F-Shutdown iz Brenview biblioteke na radnu površinu funkcijskog dijagrama.

Korak 2: Dvaput kliknite na FB i konfigurišite strukturu glasanja: 2oo3 za kritična isključenja, 1oo2D za nekritična.

Korak 3: Podesite interval proof testa na 8760 sati (godišnje) prema SRS-u za klasifikaciju SIL 2.

Korak 4: Povežite digitalne ulaze iz modula HI 621 sa priključcima IN1, IN2 i IN3 bloka F-Shutdown.

Korak 5: Povežite priključak OUT bloka F-Shutdown sa analognim izlaznim kanalom modula HI 641 koji upravlja pozicionerom ventila za gorivo.

Korak 6: Preuzmite kompajlirani sigurnosni program u kontroler S6 i sprovedite test simulacije sa prinudnim signalima.

PROFIsafe komunikacija sa kontrolerom ABB AC 800M

HIMA S6 može da komunicira sa DCS sistemom elektrane preko protokola PROFIsafe. U ovom primeru S6 razmenjuje komande za isključenje sa kontrolerom ABB AC 800M preko PROFINET leđne magistrale. Prvo konfigurišite parametre HIMA F-Host-a u Brenview katalogu hardvera. Podesite PROFIsafe F-Address tako da odgovara adresi sigurnosnog modula ABB AC 800M. Drugo, definišite oblasti razmene podataka potrošača i proizvođača. S6 šalje 16-bitnu reč sigurnosnog statusa DCS sistemu, a DCS šalje 16-bitnu reč komande za isključenje sistemu S6.

Pored toga, konfigurišite skup F-Parameter u Brenview PROFIsafe čarobnjaku. Ključni parametri obuhvataju F_Source_Add (adresa HIMA S6), F_Dest_Add (adresa ABB AC 800M), F_WD_Time (vreme isteka nadzornog tajmera, obično 100 ms) i F_DataRate (250 kbps za PROFIsafe V2). Istek vremena nadzornog tajmera aktivira bezbedno stanje u HIMA kontroleru, što je očekivano ponašanje u slučaju gubitka komunikacije.

SIL 3 validacija i dokumentacija proof testa

Nakon završetka konfiguracije, inženjeri moraju da sprovedu potpun funkcionalni validacioni test u skladu sa zahtevima standarda IEC 61511. Prvo sprovedite test ubrizgavanja kvara na jednom kanalu. Prisilno postavite svaki ulazni kanal u stanje kvara i proverite da li izlaz sa glasanjem 2oo3 prati očekivanu logiku isključenja. Zabeležite vreme odziva pri isključenju. HIMA Sigma S6 postiže vreme odziva pri isključenju kraće od 50 ms za digitalne ulaze.

Drugo, sprovedite end-to-end proveru kalibracije na kanalima HART predajnika. Koristite HART komunikator za ubrizgavanje signala od 4 mA i 20 mA. Proverite da li odgovarajući modul HIMA HI 645 očitava 0% i 100% inženjerskih jedinica. Treće, dokumentujte sve rezultate validacije u Izveštaju o sigurnosnoj validaciji (SVR). SVR mora da sadrži datum testa, ime inženjera koji je sproveo test, sertifikate o kalibraciji testne opreme i kriterijume prolaza/pada za svaki testni slučaj.

Zaključak i preporuke za postupanje

HIMA Sigma S6 pruža robusnu platformu sa mogućnošću postizanja SIL 3 za procesne sigurnosne aplikacije. Softver za konfiguraciju Brenview pojednostavljuje programiranje logike F-Shutdown i dodelu I/O adresa. Inženjeri uvek treba da poštuju zahteve životnog ciklusa prema standardu IEC 61511 tokom faza FAT i SAT. Za projekte izgradnje novih postrojenja razmotrite HIMA S6 sa integrisanim Brenview HMI-jem kako biste smanjili složenost interfejsa i poboljšali preglednost dijagnostike sistema u celom postrojenju.

Autor: Li Ming je viši inženjer upravljačkih sistema sa 10 godina iskustva u sigurnosno-instrumentisanim sistemima, sistemima upravljanja gorionicima i sistemima zaštite turbina za proizvodnju električne energije i postrojenja nafte i gasa u Kini i na Bliskom istoku.