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主機(jī)系統(tǒng)集成和功能安全是影響閥門行業(yè)的兩個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題
來(lái)源:上海自動(dòng)化儀表有限公司作者:發(fā)表時(shí)間:2019-04-28 08:59:48【小中大】
目前影響閥門行業(yè)的兩個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題是:主機(jī)系統(tǒng)集成和功能安全。
主機(jī)系統(tǒng)集成
在任何工廠安裝中,關(guān)鍵要求是能夠?qū)⒂糜诖蜷_或關(guān)閉閥門的執(zhí)行機(jī)構(gòu)與工廠的自動(dòng)化系統(tǒng)平穩(wěn)地集成。雖然上海自動(dòng)化儀表有限公司執(zhí)行機(jī)構(gòu)和閥門之間的機(jī)械接口是標(biāo)準(zhǔn)化的,但控制系統(tǒng)的接口也經(jīng)歷了永久性的發(fā)展。有許多具有挑戰(zhàn)性的決策:公司是否應(yīng)采用并行控制,現(xiàn)場(chǎng)總線或兩者來(lái)實(shí)現(xiàn)冗余?而且,在選擇現(xiàn)場(chǎng)總線時(shí),應(yīng)該使用哪種協(xié)議?通信協(xié)議的系統(tǒng)集成已成為現(xiàn)代工廠安裝的執(zhí)行機(jī)構(gòu)供應(yīng)的中心主題。今天,它遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)機(jī)械設(shè)計(jì)的重要性,系統(tǒng)集成是必需的,集中在執(zhí)行機(jī)構(gòu)和主機(jī)系統(tǒng)之間的有效通信。
上海自動(dòng)化儀表有限公司閥門的自動(dòng)打開和關(guān)閉是主要功能,通常是系統(tǒng)集成的直接方面。在簡(jiǎn)單的應(yīng)用中,操作命令打開和關(guān)閉,位置反饋信號(hào)和故障信號(hào)通常就足夠了。
但是,如果使用現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議,則信息傳輸?shù)膸挄?huì)大大增加。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線從分布式控制系統(tǒng)(DCS)進(jìn)一步傳輸操作,訪問(wèn)所有設(shè)備參數(shù)和操作數(shù)據(jù)所需的命令和反饋信號(hào)。這種用于診斷和維護(hù)目的的“輔助”信息不是操作的先決條件,但它有助于調(diào)試,維護(hù)和資產(chǎn)管理,因?yàn)樗兄诟玫亓私鈭?zhí)行機(jī)構(gòu)的整體情況。
降低成本是現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的主要優(yōu)勢(shì)之一。此外,在過(guò)程自動(dòng)化中引入串行通信已成為現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)因素,因此也成為執(zhí)行機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)力。如果沒有現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù),效率提升的概念,例如遠(yuǎn)程參數(shù)化或中央工廠資產(chǎn)管理,將是不可行的。市場(chǎng)上有許多不同的現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)。常用于執(zhí)行機(jī)構(gòu)的通信系統(tǒng)包括Profibus DP,Modbus RTU,Modbus TCP / IP,F(xiàn)OUNDATION Fieldbus和HART。
需要在主機(jī)系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間交換各種不同的數(shù)據(jù)和信息包。因此,通信協(xié)議和數(shù)據(jù)接口需要準(zhǔn)確地起作用以促進(jìn)平滑的系統(tǒng)集成。
因此,對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)供應(yīng)商的一個(gè)重要要求是提供系統(tǒng)集成領(lǐng)域已建立的跟蹤記錄的證據(jù),并證明不同現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議的相關(guān)認(rèn)證。協(xié)議實(shí)施與現(xiàn)場(chǎng)總線規(guī)范的一致性必須得到國(guó)際現(xiàn)場(chǎng)總線組織的認(rèn)證:這些機(jī)構(gòu)或由其認(rèn)可的測(cè)試實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行廣泛的測(cè)試,以驗(yàn)證產(chǎn)品是否按照規(guī)范運(yùn)行。
除設(shè)備注冊(cè)外,DCS制造商還與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行專門的集成測(cè)試。通常,執(zhí)行機(jī)構(gòu)制造商與DCS制造商密切合作,為其測(cè)試實(shí)驗(yàn)室提供樣品執(zhí)行機(jī)構(gòu),并為執(zhí)行機(jī)構(gòu)接口提供支持。通常,產(chǎn)品參考隨后可在其網(wǎng)站上獲得。
冗余是系統(tǒng)集成的另一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。實(shí)現(xiàn)它有多種不同的方法。至關(guān)重要的是,在非常早期的設(shè)計(jì)階段,DCS組件支持的不同冗余變體將使用所選的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行有效評(píng)估,協(xié)調(diào)和廣泛測(cè)試。
建議系統(tǒng)集成應(yīng)始終根據(jù)安裝的特定要求進(jìn)行定制。例如,可能需要以優(yōu)化通信周期時(shí)間或帶寬時(shí)隙的方式配置數(shù)據(jù)接口,并且僅傳輸應(yīng)用所需的數(shù)據(jù),從而加快通信效率。強(qiáng)烈建議在設(shè)計(jì)考慮的最早階段咨詢執(zhí)行機(jī)構(gòu)制造商。
功能安全
第二個(gè)重要主題是功能安全。這個(gè)問(wèn)題對(duì)于整個(gè)過(guò)程工業(yè)尤其是化學(xué)或石油和天然氣應(yīng)用至關(guān)重要,在這些應(yīng)用中,人員和環(huán)境的保護(hù)是必不可少的,并且在發(fā)生事故時(shí),經(jīng)濟(jì)損失可能非常高。
當(dāng)局和保險(xiǎn)公司越來(lái)越多地要求符合IEC 61508和61511標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)IEC 61508,功能安全涉及在發(fā)生工廠緊急警報(bào)時(shí)自動(dòng)干預(yù)的系統(tǒng),并確保工廠維持或進(jìn)入安全狀態(tài)。
在設(shè)計(jì)對(duì)人員有潛在危險(xiǎn)或可能造成嚴(yán)重環(huán)境破壞的生產(chǎn)工廠時(shí),應(yīng)進(jìn)行危害或風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。通常,一項(xiàng)措施是實(shí)施功能安全系統(tǒng)安全儀表系統(tǒng)(SIS); 這被視為降低風(fēng)險(xiǎn)的最先進(jìn)方法。
危害和風(fēng)險(xiǎn)分析還確定了SIS必須滿足的安全完整性等級(jí)(SIL)。簡(jiǎn)而言之,SIL是通過(guò)功能安全系統(tǒng)降低風(fēng)險(xiǎn)的“測(cè)量單位”; 水平取決于潛在危險(xiǎn)的嚴(yán)重程度。
所需的SIS通常由傳感器,安全可編程邏輯控制器(PLC)和“演員”組成。在閥門領(lǐng)域,演員由執(zhí)行機(jī)構(gòu)和閥門組成。為了實(shí)現(xiàn)所需的風(fēng)險(xiǎn)降低,這些組件需要能夠滿足SIS整體所需的SIL。
舉一個(gè)例子來(lái)說(shuō)明功能安全的復(fù)雜性,必須認(rèn)識(shí)到,即使僅使用具有SIL 2功能的組件,也不能保證安全儀表功能(SIF)整體也符合SIL 2要求。只有當(dāng)SIF組合的所有組件的積分失效概率在SIL 2限值內(nèi)且滿足某些附加要求時(shí),才能達(dá)到此水平。
因此,在工廠的設(shè)計(jì)階段,在決定SIS的組件時(shí),建議仔細(xì)檢查聲明的安全數(shù)據(jù)。作為說(shuō)明,最佳實(shí)踐是執(zhí)行機(jī)構(gòu)的按需故障概率(PFD)值不應(yīng)超過(guò)所需SIL的允許PFD值的約25%。例如,如果單獨(dú)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)將占SIF允許的PFD值的80-90%,則不太可能滿足整個(gè)SIF的要求。其他組件也有一定的失敗概率。使用經(jīng)過(guò)深思熟慮和保守的計(jì)算方法來(lái)確保估算是安全的。
SIS中最復(fù)雜的任務(wù)之一是確保傳感器,安全PLC和執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間的接口協(xié)調(diào)并一起工作。這比標(biāo)準(zhǔn)過(guò)程控制系統(tǒng)更復(fù)雜,因?yàn)槌鲇诎踩颍ǔ4嬖陉P(guān)于組件的允許配置的限制。模塊化執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)有助于實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn),因?yàn)橹灰袷厮邪踩?,就可以更換各個(gè)組件。
同樣極為重要的是,工廠設(shè)計(jì)人員可以訪問(wèn)正確配置和記錄其SIS所需的所有組件特定文檔,以獲得通知機(jī)構(gòu)的認(rèn)證。為了提供最大的支持,執(zhí)行機(jī)構(gòu)制造商需要提供安全數(shù)據(jù),測(cè)試報(bào)告,證書和全面的安全手冊(cè)。支持還可以包括用于調(diào)試和驗(yàn)證測(cè)試的清單。同樣,建議與執(zhí)行機(jī)構(gòu)制造商密切合作,以確保功能安全系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)預(yù)期的風(fēng)險(xiǎn)降低。
主機(jī)系統(tǒng)集成和功能安全是兩個(gè)非常重要的主題,目前正在影響各種閥門控制應(yīng)用。本文深入了解了這些問(wèn)題的重要性,挑戰(zhàn)和影響。但是,每個(gè)安裝都是不同的,驅(qū)動(dòng)技術(shù)的采用者應(yīng)該與他們的供應(yīng)商合作,以獲得專家建議,以實(shí)現(xiàn)最實(shí)用的解決方案
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