橫河SIS介紹 Rev2教材

2024年2月7日革命性的創(chuàng)新

技術(shù)交流

Page1ProSafe-RS技術(shù)交流

Yokogawa及ProSafe-RS安全儀表系統(tǒng)及相關(guān)知識(shí)ProSafe-RS結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)ProSafe-RS軟件工具ProSafe-RS與Centum/VP一體化方案ProSafe-RS總結(jié)Q&APage2生命周期最優(yōu)化安全最優(yōu)化最大化保護(hù)人員、環(huán)境和裝置的安全產(chǎn)品、資產(chǎn)和安全的最優(yōu)化覆蓋整個(gè)生產(chǎn)裝置資產(chǎn)最優(yōu)化給操作者帶來(lái)最全面和和最快捷的信息產(chǎn)品的最優(yōu)化給操作者帶來(lái)最易和最方便的使用2005年3月至2014年10月全球累積贏得SIS項(xiàng)目1902套Page3ProSafe-RS的業(yè)績(jī)Page4ProSafe-RS國(guó)內(nèi)用戶天津石化高橋石化燕山石化…冀東油田吉化遼陽(yáng)石化…等300余家集團(tuán)公司用戶Page5ProSafe-RS國(guó)內(nèi)用戶(續(xù))2010年與中化(ChemChina)簽訂MIV框架協(xié)議目前已與下屬20余家工廠簽訂合同江西星火有機(jī)硅廠–14,000I/O硬點(diǎn)世界500強(qiáng)之第203名中國(guó)500強(qiáng)之第18名Page6ProSafe-RS技術(shù)交流

Yokogawa及ProSafe-RS安全儀表系統(tǒng)及相關(guān)知識(shí)ProSafe-RS結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)ProSafe-RS軟件工具ProSafe-RS與Centum/VP一體化方案ProSafe-RS總結(jié)Q&A控制高限臨界報(bào)警值SIS保護(hù)控制低限PCS控制失控的過(guò)程參數(shù)ESD使裝置緊急停車(chē)機(jī)械泄放機(jī)構(gòu)動(dòng)作正常的工藝參數(shù)Boom!聯(lián)鎖動(dòng)作值Page7SIS的作用

印度博帕爾事件發(fā)生于1984年12月3日的凌晨，印度中央邦的博帕爾(Bhopal)美國(guó)聯(lián)合碳化物(UnionCarbide)屬下的聯(lián)合碳化物(印度)有限公司(UCIL)，設(shè)于博帕爾貧民區(qū)附近一所農(nóng)藥廠發(fā)生氰化物泄漏事件。事故的起因：美國(guó)聯(lián)合碳化物公司在印度博帕爾市的農(nóng)藥廠因管理混亂、操作不當(dāng)，致使地下儲(chǔ)罐內(nèi)劇毒的甲基異氰酸脂因壓力升高而爆炸外泄。后果：大約45噸毒氣形成一股濃密的煙霧，襲擊了博帕爾市區(qū)。這起污染事件造成近兩萬(wàn)人死亡，20多萬(wàn)人受害，約5萬(wàn)人失明，受害面積40平方公里，數(shù)千頭牲畜被毒死。Page8人類(lèi)史上最嚴(yán)重的工業(yè)災(zāi)難之一事故案例法律規(guī)定規(guī)范1974Flixboroug(英)蒸氣云爆炸1976Seveso事件(意大利)Dioxin1984Bhopal(印,美公司)殺蟲(chóng)劑1988Piperalpha(英)鉆井平臺(tái)火災(zāi)提出安全解析對(duì)策報(bào)告1982Seveso指令(EC指令)1984CIMAH(英HSE)要求預(yù)測(cè)危險(xiǎn)性強(qiáng)化勞動(dòng)者保護(hù)1999Seveso指令I(lǐng)I(EC指令)做為EC各國(guó)法律強(qiáng)令安全解析.對(duì)策報(bào)告1989DIN192501996ISAS84.012001IEC615082003IEC615111992PSM/PSA(美國(guó)OSHA)1970198019902000Page9安全標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展歷程向EC各國(guó)要求風(fēng)險(xiǎn)分析Page10安全儀表系統(tǒng)相關(guān)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC61508設(shè)備制造商&供應(yīng)商IEC61511SIS的設(shè)計(jì)者、集成商&使用者安全儀表系統(tǒng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)IEC61131編程語(yǔ)言IEC61508(1998)–功能安全電氣/電子/可編程安全相關(guān)的系統(tǒng)TUV根據(jù)IEC61508對(duì)安全系統(tǒng)進(jìn)行認(rèn)證引入安全生命周期概念(SafetyLifeCycle)基于風(fēng)險(xiǎn)分析方法確定安全系統(tǒng)的安全完整性等級(jí)闡明SIS的安全完整性不僅局限于系統(tǒng)的完整性，而且包含設(shè)計(jì)、運(yùn)行、測(cè)試和維護(hù)采用安全完整性等級(jí)SIL指標(biāo)期量化望失效概率PDF以制造商為對(duì)象IEC61511(2003)面向系統(tǒng)集成商和最終用戶使用IEC61508驗(yàn)證的硬件產(chǎn)品經(jīng)實(shí)際驗(yàn)證的產(chǎn)品的應(yīng)用產(chǎn)品適用性的證據(jù)包括：制造商的質(zhì)量手冊(cè)所用元件的充分確定相似運(yùn)行環(huán)境和物理環(huán)境中的性能展示使用經(jīng)驗(yàn)等Page11功能安全標(biāo)準(zhǔn)的概要來(lái)自風(fēng)險(xiǎn)解析結(jié)果的要求規(guī)格

安全儀表系統(tǒng)的安全性評(píng)價(jià)尺度Page12安全完整性等級(jí)-SIL35%ofPFDAvgSE15%ofPFDAvgLS50%ofPFDAvgFE35%傳感器+

15%SIS控制器+50%

現(xiàn)場(chǎng)表Page13平均失效概率(PFDAVG)的分布獨(dú)立的安全保護(hù)系統(tǒng)；

高可靠性及高可用性，無(wú)單一故障點(diǎn)；

全面的自診斷及故障報(bào)警指示；

在線修復(fù)能力；

快速掃描能力；

SOE功能，1ms時(shí)間分辨率；在線修改下裝功能；

在線對(duì)點(diǎn)的強(qiáng)制功能；

下裝前的離線仿真及比較功能；

嚴(yán)格的版本記錄功能Page14SIS通常應(yīng)具備的特征Page15ProSafe-RS技術(shù)交流

Yokogawa及ProSafe-RS安全儀表系統(tǒng)及相關(guān)知識(shí)ProSafe-RS結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)ProSafe-RS軟件工具ProSafe-RS與Centum/VP一體化方案ProSafe-RS總結(jié)Q&APage16ProSafe-RS的特點(diǎn)InputCircuitComparator+DiagnosisInputCircuitCPUCircuitComparator+DiagnosisCPUCircuitOutputCircuitComparator+DiagnosisOutputCircuit

單輸入卡、單控制器、單輸出卡結(jié)構(gòu)時(shí)滿足IEC61508/SIL3級(jí)標(biāo)準(zhǔn)控制器和輸入，輸出卡內(nèi)均為雙CPU電路，并做內(nèi)步的比較和全面的診斷

通過(guò)比較和全面的自我診斷，整個(gè)系統(tǒng)的診斷覆蓋率達(dá)到99.5%SimpleSingleSIL3Page17ProSafe-RS的優(yōu)勢(shì)InputCPUOutputMPU,memoryMPU,memoryCircuit,MPUCircuit,MPUCircuit,MPUCircuit,MPUMPU,memoryMPU,memoryCircuit,MPUCircuit,MPUCircuit,MPUCircuit,MPU在單輸入卡，單控制器，單輸出卡結(jié)構(gòu)滿足IEC61508SIL3級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。InputCircuitComparator+DiagnosisCPUCircuitComparator+DiagnosisCPUCircuitOutputCircuitComparator+DiagnosisOutputCircuitInputCircuitEverSIL3安全可靠性99.999987%(DI-DOEstimate@FMEDA)安全可靠性99.999862%(Estimate@model)RedundantOptionPage18ProSafe-RS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)Pair&SpareFESCPUIOIOCPU控制器和I/O卡件可在線更換，不會(huì)中斷過(guò)程在一個(gè)部件失效時(shí)-沒(méi)有停車(chē)-SIL3在兩個(gè)部件失效時(shí)-沒(méi)有停車(chē)-

SIL3-在三個(gè)部件失效時(shí)-沒(méi)有停車(chē)??！-SIL3-沒(méi)有修復(fù)時(shí)間限制。Page19靈活的冗余搭配冗余輸入冗余輸出不冗余輸入冗余輸出不冗余輸入不冗余輸出冗余輸入不冗余輸出+不冗余/冗余CPUCPUCPUCPUCPUCPUOICPUOOICPUOIICPUOOII可對(duì)任何部分選擇冗余配置靈活的選擇易于降低額外的成本任一組合都是SIL3Page20ProSafe-RS的I/O卡件雙重化結(jié)構(gòu)及高度自診斷能力DI模塊24VDC；1msSOEDO模塊24VDC；AI模塊4-20mA；HART，2/4線制AI模塊1-5/1-10VDC；AO模塊4-20mA；HARTRTDpt100SingleCPUModuleSingleInputModuleSingleOutputModuleRedundantCPUModuleRedundantInputModuleRedundantOutputModule可靈活選擇冗余或非冗余結(jié)構(gòu)Page21I/O節(jié)點(diǎn)連接方式[ConnectionConfiguration]CPUnodeIOnode(SNB10D)ESBbusOpticalcableESBBusIOnodeIOnodeV-net/IP通過(guò)光纜延伸至50公里CPUnodeI/Onode(冗余ESB總線連接)遠(yuǎn)程I/Onode(光纜連接)遠(yuǎn)程I/O距離：5/50km最大配置：1個(gè)CPUnode+9個(gè)I/OnodesPage22可按需靈活配置中型系統(tǒng)分布于Vnet/IP網(wǎng)絡(luò)64站/域，100k位號(hào)微型系統(tǒng)大型分布式系統(tǒng)Page23安全控制器的設(shè)計(jì)基于“PairandSpare”技術(shù)的超可靠的CPU設(shè)計(jì)I/OBus(SB/ESB-Bus)I/OControllerMPU1MPU2MainMemory(ECC)MainMemory(ECC)ApplicationProgramMemory(FlashMemory)ControlBusInterfaceSENBusInterfaceI/OControllerControlBus(Vnet)MPU1MPU2MainMemory(ECC)Mainmemory(ECC)ApplicationProgramMemory

(FlashMemory)ControlBusInterfaceSENBusInterfaceComparator-AComparator-BComparator-AComparator-BRed.CTLRed.CTLPage24ProSafe-RS技術(shù)交流

Yokogawa及ProSafe-RS安全儀表系統(tǒng)及相關(guān)知識(shí)ProSafe-RS結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)ProSafe-RS軟件工具ProSafe-RS與Centum/VP一體化方案ProSafe-RS總結(jié)Q&APage25ProSafe-RS編程組態(tài)軟件IEC61131-3功能塊及梯階邏輯系統(tǒng)配置及I/O配置測(cè)試(PC虛擬仿真

/實(shí)際測(cè)試)自動(dòng)文檔生成版本控制Page26ProSafe-RS組態(tài)軟件符合IEC61131-3功能塊的圖表和階梯圖表，文本結(jié)構(gòu)語(yǔ)言Page27ProSafe-RS仿真測(cè)試Page28ProSafe-RS監(jiān)視維護(hù)功能邏輯狀態(tài)顯示系統(tǒng)狀態(tài)顯示及診斷狀態(tài)查看SOE記錄瀏覽強(qiáng)制變量(輸入值、輸出值、邏輯變量)在線修改邏輯Page29ProSafe-RS在線邏輯狀態(tài)顯示Page30ProSafe-RS在線邏輯狀態(tài)顯示Page31ProSafe-RS系統(tǒng)狀態(tài)顯示Page32ProSafe-RS技術(shù)交流

Yokogawa及ProSafe-RS安全儀表系統(tǒng)及相關(guān)知識(shí)ProSafe-RS結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)ProSafe-RS軟件工具ProSafe-RS與CentumVP一體化方案ProSafe-RS總結(jié)Q&A被動(dòng)保護(hù)、事后分析應(yīng)急保護(hù)極少的幫助信息

缺乏與DCS間的協(xié)同配合工程繁瑣、速度緩慢

專(zhuān)用的人機(jī)界面、專(zhuān)用的網(wǎng)絡(luò)串行通信至DCS

工程量大Page33傳統(tǒng)SIS特點(diǎn)Page34傳統(tǒng)DCS/SIS方案DCS、SIS分別設(shè)置缺乏信息交換

缺乏信息集成

缺乏集中監(jiān)控過(guò)程Independent

LogicSolverPage35傳統(tǒng)DCS/SIS的報(bào)警&事件DCS和SIS的報(bào)警&事件分別記錄，格式不同、時(shí)間標(biāo)簽不同發(fā)生跳車(chē)后，需要人工逐項(xiàng)比較、分析原因過(guò)程Independent

LogicSolver時(shí)間

:事件01:38;eventA01:34;eventB01:29;eventC報(bào)警

;時(shí)間Alarm1;01:30Alarm2;01:32Alarm3;01:35Page36DCS/SIS一體化發(fā)展趨勢(shì)

市場(chǎng)一體化的需求的增長(zhǎng)用戶要求更為便捷的解決方案用戶要求更為集中、方便的操作監(jiān)視用戶要求更低的運(yùn)行、維護(hù)成本用戶要求對(duì)安全的保障

Page37Yokogawa的一體化解決方案Vnet//IP操作員站FCSSafetyController安全通信

ProSafe–RSCentumVP報(bào)警報(bào)警工程師站+維護(hù)工程師站報(bào)警Page38DCS和SIS“真正的無(wú)縫集成”DCS、SIS在同一窗口，便于快速響應(yīng)(1秒內(nèi)送達(dá))SIS的數(shù)據(jù)可以直接在DCS中使用方便工程、維護(hù)，降低成本……FCS安全控制器HIS采用同一網(wǎng)絡(luò)時(shí)間Yokogawa的一體化解決方案

DCS和SIS的位號(hào)可以同時(shí)引用(黃色為SIS位號(hào))Page39Yokogawa的一體化解決方案-集中顯示Page40Yokogawa的一體化解決方案-集中顯示Page41Yokogawa的一體化解決方案-報(bào)警管理過(guò)程報(bào)警在同一報(bào)警窗中(上層是SCS報(bào)警,下層是全部報(bào)警信息)Page42Yokogawa的一體化解決方案-工作狀態(tài)顯示SIS控制站狀態(tài)顯示節(jié)點(diǎn)/模塊狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)信息掃描周期CPU負(fù)荷通信負(fù)荷SCS安全級(jí)別強(qiáng)制通道的數(shù)量溫度狀態(tài)電池狀態(tài)

Page43Yokogawa的一體化解決方案-SOE分辯率：1毫秒，跳車(chē)信號(hào)高亮顯示Page44Yokogawa的一體化解決方案-PST對(duì)不同廠商的閥門(mén)定位器做PST測(cè)試遵循HART、FDT/DTM標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)單的規(guī)劃、直觀的結(jié)果測(cè)試結(jié)果集成到PRMPSTScheduler可在工程師站、操作員站上運(yùn)行設(shè)備工程師可定期維護(hù)診斷，提高工廠運(yùn)行效率PSTScheduler的優(yōu)勢(shì)/PRMPage45Yokogawa的一體化解決方案–機(jī)柜機(jī)柜布置采用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)硬件更換采用相同方法降低維護(hù)工作量FIODCS機(jī)柜SIS機(jī)柜Page46Yokogawa的一體化解決方案–靈活的網(wǎng)絡(luò)DCS可以與SIS共用同一網(wǎng)絡(luò)DCS可以與SIS采用獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)EthernetBCVRepeaterCGWENGHISCGWSENGOptical

RepeaterVnetDomainASafety

ControllerVnetDomainBVnetDomainCOptical

RepeaterFCSFCSFCSSafetyENGHIS/ENGSENGFCSSafety

ControllerSafety

ControllerSafety

Con