|
Bezpečnostní architektura PlantWeb Smart SIS
Společnost Emerson Process Management, součást koncernu Emerson, je předním světovým dodavatelem automatizačních řešení v oblasti výroby, zpracování a distribuce produktů zejména pro chemický a petrochemický, ropný a plynárenský průmysl, papírenství, energetiku, potravinářství apod. Spolu s kvalitními automatizačními prostředky společnost nabízí i služby spojené s poradenstvím a inženýrinkem, řízením projektů a údržbou. Vždy jsou přitom základem důkladné znalosti specifických potřeb jednotlivých odvětví. V její nabídce jsou produkty známých značek PlantWeb®, Fisher®, Micro Motion®, Rosemount®, Daniel®, DeltaVTM, Ovation® a AMSTM Suite.
V rámci neustálého zdokonalování a obnovy svého sortimentu přistoupila společnost k významnému rozšíření současné osvědčené architektury PlantWeb, umožňujícímu její upotřebení i k realizaci bezpečnostních systémů certifikovaných pro použití v automatizovaných systémech s úrovní integrity bezpečnosti až SIL 3 (Safety Integrity Level – SIL) podle normy ČSN EN 61508 Funkční bezpečnost elektrických/elektronických/programovatelných elektronických systémů souvisejících s bezpečnos (ekvivalent normy IEC 61508 Functional safety of Electrical/Electronic/Programmable Electronic-Safety related Systems). S inovovanými prostředky lze snáze realizovat i bezpečněji provozovat výrobní provozy a závody budované v souladu s novou mezinárodní normou IEC 61511 Functional safety: safety instrumented systems for the process industry sector a jejím ekvivalentem ANSI ISA 84.00.01 (2004).
Architektura PlantWeb Smart SIS
Nová bezpečnostní architektura označená PlantWeb Smart SIS (Safety Instrumented System) je prvním známým řešením svého druhu, které integrovaným způsobem využívá osvědčené prvky číslicového řízení a rozšiřuje jejich funkční schopnosti. Cílem je dosáhnout větší bezpečnosti spojitých výrobních a zpracovatelských procesů. Poprvé je v průmyslové praxi použita číslicová inteligence a diagnostika do takové hloubky v jednotlivých zařízeních a přitom v celé šíři řídicího systému – od snímačů, přes řídicí jednotky po akční členy, včetně automatizovaného ověřování funkce řídicí smyčky z hlediska bezpečnosti. Výsledkem je skutečně komplexní pojetí bezpečnosti výroby, umožňující dosahovat větší spolehlivosti výrobního systému, menších nákladů na jeho pořízení a provoz a snazšího plnění požadavků dohlížecích orgánů.
Základem řešení PlantWeb Smart SIS jsou osvědčené prostředky z rodiny PlantWeb společnosti Emerson Process Management, zahrnující inteligentní provozní zařízení, prediktivní diagnostiku a prostředky číslicové komunikace, osvědčené ve stovkách tradičních automatizačních projektů po celém světě. Řešení nabízená architekturou PlantWeb Smart SIS jsou z principu snadno slučitelná s tradičními základními řídicími aplikacemi PlantWeb, a tudíž i stejně efektivní a snadno ovladatelná. V bezpečnostních aplikacích zajišťují přístup k řešení na úrovni bezpečnosti SIL 3. To znamená, že využívají převodníky technologických veličin, bezpečnostní řídicí systémy a finální akční členy – ventily certifikované pro SIL 3 podle normy IEC 61508 při současném oddělení prvků kritických z hlediska bezpečnosti od základního řídicího systému technologie (jak požadují normy IEC).
Základními prvky bezpečnostní architektury PlantWeb Smart SIS jsou tyto inteligentní komponenty s certifikací až pro SIL 3:
bezpečnostní vyhodnocovací jednotky DeltaV Safety System,
snímače,
koncové akční členy (ventily) schopné ověřování částečným pohybem vlastního akčního prvku,
software pro DeltaV Safety System se sadou funkčních bloků certifikovaných v TÜV, s níž může uživatel způsobem „uchop a pusť„ (drag-and-drop) snadno realizovat bezpečnostní úlohy vyžadující v tradičních bezpečnostních systémech psaní celých stránek kódu,
AMS™ Suite, soubor programů pro inteligentní správu zařízení, jehož podstatou je dokumentování a archivace údajů o konfiguraci systému a všech jejích změnách, údajů o stavu systému a výstražných hlášení.
Systém na principu PlantWeb Smart SIS zobrazuje údaje se vztahem k bezpečnosti a výstražná hlášení na operátorských rozhraních řídicího systému DeltaV, ukládá je do jeho archivů a předává dále do AMS Suite programu Intelligent Device Manager, který je společně dokumentuje a spravuje. Uvedené hlavní komponenty PlantWeb Smart SIS jsou dále popsány podrobněji.
DeltaV Safety System
Ústřední prvkem bezpečnostní architektury PlantWeb Smart SIS je vyhodnocovací jednotka DeltaV Safety System, komunikující se snímači a koncovými akčními členy certifikovanými z hlediska bezpečnosti. Jejím základem jsou osvědčené prostředky architektury PlantWeb. Protože používá tytéž inženýrské nástroje a rozhraní jako řídicí systém DeltaV, lze bezpečnostní údaje, které DeltaV Safety System poskytuje, sledovat z kteréhokoliv rozhraní základního řídicího systému.
V souladu s normou IEC 61508 jsou od sebe při použití tohoto nového, rozšiřitelného bezpečnostního systému zcela spolehlivě odděleny bezpečnostní funkce od funkcí zajišťovaných základním řídicím systémem technologického procesu (Basic Process Control System – BPCS). Jako takový se DeltaV Safety System skládá ze samostatně zapouzdřených logických vyhodnocovacích modulů, z nichž každý má šestnáct konfigurovatelných kanálů I/O (obr. 1). Může být použit i jako distribuovaný a je schopen elektronicky, programovatelným způsobem, zajistit téměř libovolnou bezpečnostní funkci.
DeltaV Safety System je určen pro bezpečnostní aplikace v rozmezí SIL 1 až SIL 3. Pro zjednodušení průkazu shody s IEC 61511 nabízejí software pro DeltaV Safety System a program AMS Intelligent Device Manager veškeré funkce potřebné pro automatizaci změnového řízení (Version Control and Audit Trail – VCAT). Změny v bezpečnostním systému jsou např. zaznamenávány včetně času jejich vzniku, původce či odpovídající úrovně výstrahy. Informace o událostech i opatřeních přijatých v reakci na ně předává do příslušného oddělení program Plant Messenger. Může k tomu použít e-mail, textovou zprávu SMS nebo pager. Všechny události automaticky zaznamená Plantwide Event Historian. Mezi nástroji sloužícími ke konfigurování bezpečnostního systému jsou i matice příčin a následků, které nahrazují tradiční programování třeba v jazyce kontaktních schémat (Ladder Diagram – LD).
Snímače Rosemount v bezpečnostním provedení podle IEC 61508
Jako součást architektury PlantWeb Smart SIS nabízí nyní společnost Emerson Process Management v provedeních s certifikátem podle IEC 61508 převodníky tlaku 3051S a převodníky teploty 3144P značky Rosemount. Certifikována podle IEC 61508 jsou i jiná zařízení pro měření průtoku a výšky hladiny a další certifikace se uskuteční v blízké budoucnosti. Certifikovány postupně budou i snímače dosud používané v aplikacích se SIL 3, pouze na základě toho, že se v bezpečnostních funkcích osvědčily v praxi.
Při použití zařízení certifikovaných pro bezpečnostní aplikace podle IEC 61508 uživatel snáze prokazuje shodu s požadavky nové normy IEC 61511 a současně minimalizuje jinak nezbytně nutné nákladné rozbory předcházející použití necertifikované techniky a jejich dokumentaci. Protože se oba nabízené snímače značky Rosemount v certifikovaném bezpečnostním provedení jen minimálně liší od základní verze běžně používané k řízení procesů, lze počítat i s dalšími úsporami v důsledku minimalizace duplicit při školení, údržbě a ve skladech.
Převodník tlaku Rosemount 3051S
Převodník tlaku Rosemount 3051S je první provozně osvědčený a velmi spolehlivý snímač používaný v klasických regulačních smyčkách, který lze snadno přeměnit na bezpečnostní přístroj certifikovaný TÜV k použití v automatizovaných systémech se SIL 2 nebo SIL 3. Díky jeho stavebnicovému uspořádání lze do převodníku snadno doplnit kontrolní elektroniku, a to při výrobě i později na místě použití (způsobem plug and play). Použitý flexibilní princip 3051S SuperModuleTM současně nabízí kompletní sadu primárních čidel tlaku, oddělovacích membrán a potrubních prvků, umožňující vytvářet kompaktní měřicí jednotky pro nejrůznější úlohy měření průtoku, výšky hladiny a tlaku.
Jako celek nabízí převodník tlaku Rosemount 3051S ještě mnohem více než jen možnost dosáhnout provedení certifikovaného podle IEC 61508: dobu mezi nezbytnými inspekcemi lze prodloužit až na pět let, robustní a hermeticky těsné pouzdro z korozivzdorné oceli odolá i v nejnepříznivějších provozních podmínkách, převodník lze namontovat v těsné blízkosti řízeného zařízení, a tudíž měřit bezpečněji a spolehlivěji při zmenšení počtu možných míst úniku média až o 90 %, atd. Jedinečné vlastnosti a zdokonalená diagnostika převodníku zaručují, že jako podklad ke kritickým rozhodnutím je vždy k dispozici správná a aktuální informace.
Převodník teploty Rosemount 3144P
Dosavadní převodníky teploty Rosemount 3144P si jejich uživatelé mohou jednoduše změnit na přístroje s certifikací podle IEC 61508 pouhou výměnou standardního elektronického modulu za certifikovaný. Ničím jiným se od sebe standardní a z hlediska bezpečnosti certifikovaný převodník neliší.
Podobně jako převodník tlaku nabízí i převodník teploty Rosemount 3144P více než jen možnost přeměny na přístroj s certifikací podle IEC 61508: předepsaná doba mezi ověřeními je prodloužena na pět let, což znamená výrazně menší náklady na údržbu, převodník může být během své výroby i na místě použití konfigurován pro práci s jedním i dvěma čidly teploty (s automatickým přepínáním na záložní čidlo) a zdokonalená diagnostika převodníku (včetně sledování driftu čidla s možností jeho výměny dříve, než dojde k poruše) i sledovaného procesu znamená větší spolehlivost při měření teploty a úsporu provozních nákladů.
Přidá-li se k uvedeným vlastnostem dokonalé vzájemné přizpůsobení čidla a převodníku s výsledným zlepšením přesnosti přístroje o 75 %, zdokonalená elektromagnetická kompatibilita, vynikající provozní odolnost a počet úspěšných instalací, je patrné, že jde o spolehlivý a osvědčený přístroj vhodný pro všechny aplikace kritické z hlediska bezpečnosti.
Bezpečnostní ventily pro PlantWeb Smart SIS
Životně důležitou komponentou bezpečnostních systémů jsou nouzové ventily, patřící mezi přístroje označované jako Emergency Shutdown Devices (ESD). Vyžadují-li to okolnosti, musí uvést řízený proces do bezpečného stavu. Moderními metodami umožňujícími minimalizovat většinu běžných problémů s nouzovými ventily a zajistit nezbytnou, pokud možno absolutní spolehlivost této komponenty v automatizovaných systémech jsou občas opakovaný vynucený částečný zdvih vlastního akčního elementu ventilu bez přerušení chodu řízeného procesu a nepřetržitá on-line diagnostika celého systému ventilu.
V rámci bezpečnostní architektury PlantWeb Smart SIS jsou uvedené užitečné metody implementovány prostřednictvím podsystému SIL-PAC ESD. Podobně jako snímače značky Rosemount s bezpečnostní certifikací a řídicí systém DeltaV Safety System se i komponenty systému nouzového ventilu v maximální možné míře shodují se základním provedením určeným k automatickému řízení procesů.
Podsystém Emerson SIL-PAC ESD se skládá z pohonu značky Bettis, Hytork nebo El-O-Matic a číslicového regulátoru polohy ventilu Fieldvue® DVC6000 značky Fisher, které v kombinaci s ventilem od kteréhokoliv výrobce vytvoří celistvou vyzkoušenou jednotku. Pohony jsou použitelné v systémech se SIL 3 a regulátor DVC6000 má certifikaci TÜV k použití pro SIL 2 a SIL 3.
V PlantWeb Smart SIS se o automatické zkoušení ventilů bez nutnosti manuálních zásahů v rámci AMS Suite stará program Intelligent Device Manager. Plánuje a iniciuje částečný zdvih ventilu a snímá údaje o jeho pohybu včetně zjištěného tření a přívodu a odvodu napájecího vzduchu. Jestliže se ventil při zkoušce nepohne (popř. se pohne, aniž je zkoušen) nebo klesne-li tlak napájecího vzduchu, je generována výstraha. Diagnostická ověřování a výstrahy umožňují uživatelům vykonávat prediktivní údržbu, předvídat problémy a bránit jejich vzniku a dosahovat tak co největší spolehlivosti bezpečnostních systémů.
Ucelená nabídka prostředků i služeb pro bezpečnostní aplikace
Společnost Emerson Process Management nabízí pro bezpečnostní aplikace v oblasti spojitých výrobních procesů budované v souladu s mezinárodní normou IEC 61511 bezpečnostní architekturu PlantWeb Smart SIS. Jejími součástmi jsou především převodník tlaku 3051S a převodník teploty 3144P značky Rosemount, řídicí systém DeltaV Safety System se svým programovým vybavením a podsystém nouzových ventilů SIL-PAC ESD, které jsou certifikovány podle mezinárodní normy IEC 61508 pro použití v aplikacích s požadovanou úrovní integrity bezpečnosti až SIL 3. Všechny uvedené komponenty se v maximální možné míře shodují se svými základními verzemi, osvědčenými v mnoha standardních řídicích aplikacích po celém světě.
Spolu s hardwarem i softwarem nabízí společnost Emerson Process Management také služby svých specialistů při plánování a implementaci bezpečnostních řešení tak, aby splňovala požadavky nové mezinárodní normy IEC 61511. Služby expertů zahrnují pomoc zákazníkovi při analýze a ocenění rizik spojených s jeho technologickým procesem a následný návrh inteligentního bezpečnostního systému, jeho realizaci a uvedení do provozu. Uživatelé mohou s nabízenými prostředky a podporou dosáhnout větší bezpečnosti a spolehlivosti chodu svých automatizovaných výrobních systémů, menších nákladů na jejich pořízení a provoz a jednoduššího průkazu shody s regulatorními požadavky.
Více se o bezpečnostní architektuře PlantWeb Smart SIS lze dozvědět na adrese http://www.EmersonProcess.com/SIS
Emerson Process Management, s. r. o.
Hájkova 22
130 00 Praha 3
tel.: 271 035 600
fax: 271 035 655
e-mail: info@emersonprocess.cz
http://www.emersonprocess.cz
http://www.fieldbuscommunicator.com
|