FUNKČNÍ BEZPEČNOST...Unrestricted © Siemens AG 2017 Strana 2 Únor 2018 Jaroslav Kutílek | PD...

FUNKČNÍ BEZPEČNOST

V PROCESNÍ AUTOMATIZACI

siemens.com/process-safety Unrestricted © Siemens AG 2018

Unrestricted © Siemens AG 2017

Únor 2018 Strana 2 Jaroslav Kutílek | PD PA

FUNKČNÍ BEZPEČNOST V PROCESNÍ AUTOMATIZACI

Obsah

1. Funkční bezpečnost

2. Bezpečnostní systémy v procesní

automatizaci

3. SIMATIC SIS Compact

4. Knihovna pro hořákové systémy



Funkční bezpečnost

Motivace řešení bezpečnosti

Snižovat riziko nehod a poškození při výskytu chyby a zajišťovat maximální bezpečnost pro:

Osoby Proces/Stroje Prostředí




Definice

(safety), odstranění nepřijatelného rizika Bezpečnost

(risk), kombinace pravděpodobnosti výskytu poškození a závažnosti

tohoto poškození Riziko

Cílem je snížit riziko na přijatelnou úroveň!

(harm), fyzické zranění nebo poškození zdraví lidí buď přímo nebo

nepřímo v důsledku ztráty/zhoršení vlastností nebo prostředí Poškození

A co je přijatelná úroveň?

Standardy definují metody určování této úrovně! Dále i opatření pro snižování rizika.



Bezpečnost strojů

Bezpečnost procesů

Typická rizika:

• rotující části

• ostré hroty

• vstup do nebezpečné zóny

Bezpečnostní funkce zasahuje i několikrát

za den (např. otevření bezp. dvířek)

Typická rizika:

• nebezpečí výbuchu

• únik nebezpečné látky

Bezpečnostní funkce zasahuje na pouze

vyžádání, při výskytu nebezpečné poruchy,

např. 1 za rok (např. přetlakový ventil)

Používané normy:

IEC 61 508

IEC 62 061, EN ISO 13849-1, EN 954

Používané normy:

IEC 61 508

IEC 61 511


Mezinárodní normy



IEC 61508

Na základě normy IEC 61508 jsou postaveny specifické normy, jako je IEC 61511 pro procesní průmysl nebo IEC 61513 pro jaderné elektrárny.

Tyto oborově specifické normy jsou důležité pro projektanty a provozovatele konkrétních provozů.

IEC 61511

IEC 61508 je považována za základní normu a základ pro bezpečnostní standardizaci. Pokrývá všechny aplikace, ve kterých jsou implementovány ochranné funkce spojené s bezpečností za pomoci elektrických, elektronických nebo programovatelných (logických) řídicích systémů.


Procesní bezpečnost




Obsah


2. Bezpečnostní systémy v procesním

průmyslu





Bezpečnostní systémy v procesní automatizaci

Hlavní trendy

Integrace procesní bezpečnosti a procesního řízení

Zvýšený důraz na jednoduchost použití

Zvýšení důraz na bezpečnost od snímače

k akčnímu členu

Důraz na škálovatelnost

Zvýšená distribuovanost bezpečnostních

systémů

Více flexibility




Integrované řešení

Schopnost integrace

řízení & bezpečnosti

Flexibilní Modulární

Redundance (FMR) Integrovaná bezpečnost

pro digitální komunikace

PROFIBUS a PROFINET

Integrovaná vizualizace

Přístroje se SIL certifikací + +

+

+

+

Ex-IO periferie do Zóny 1 +



Certifikaci až pro SIL 3

Redundantní systémy


Škálovatelné kontroléry

Fail-safe S7-400F/FH je výkonný kontrolér pro systémová řešení v

procesním a výrobním průmyslu: • Využívá knihovnu SIMATIC F Systems

• Možnost fyzického oddělení redundantních kontrolérů

• Změny konfigurace za provozu, Hot swapping

• Varianty Failsafe a s vysokou dostupností

Kontrolér Vlastnosti

S7-412F/H 1MB RAM, 512kB Load MEM**, 31,25 ns, 1 PN, 1 DP

S7-414F/H 4MB RAM, 512kB Load MEM**, 18,75 ns, 1 PN, 1 DP

S7-416F/H 16MB RAM, 1 MB Load MEM**, 12,5 ns, 1 PN, 1 DP

S7-417F/H 32MB RAM, 1 MB Load MEM**, 7,5 ns, 1 PN, 1 DP

S7-410E* 4MB RAM, 48MB Load MEM, 7,5 ns, 2 PN, 1 DP

S7-410* 32MB RAM, 48MB Load MEM, 7,5 ns, 2 PN, 1 DP

* Programování a download pomocí AS Engineering V9.0 6ES7658-1AX58-0YB5

** Rozšiřitelná až na 64MB pomocí paměťové karty




Failsafe ET 200M I/O

• Dvoukanálové I/O s integrovaným testováním signálu a smyčky s diagnostikou

• Jednokanálové či přepínací I/O, možnost v redundantní konfiguraci

• Lze použít i pro standardní program

Moduly Vlastnosti

SM 326 DI 24 24 V DC 12 x 2-kanálové vstupy, SIL 3/Cat. 4 nebo 24 x 1-kanálové vstupy, SIL 2

SM 326 DO 10 24 V DC/2A 10 x P/P spínané výstupy, SIL 3/Cat. 4

SM 326 DO 8 24 V DC/2A P/M 8 x P/M spínané výstupy, SIL 3/Cat. 4

SM 336 AI 6 13-bit HART 6 x 1-kanálové vstupy, SIL 3 , HART, 0-20 mA, 4- 20 mA (2-kanálové vstupy na dva moduly)

SM 326 DI 8 NAMUR 4 x 2-kanálové vstupy, SIL 3/Cat. 4 nebo

8 x 1-kanálové vstupy, SIL 2




ET 200iSP pro signály ze zóny s neb. výbuchu

• 3 failsafe moduly pro přímou instalaci do zóny 1/21 až do

SIL 3, PLe

• ET 200iSP F umožňuje (v zóně 1 a 2):

• Výměnu modulů (napájení, interface a IO)

• Čištění modulů

• Připojení a odpojení sběrnice, senzorů i akčních členů

• Konfigurace za chodu

• Upgrade firmware

Moduly Vlastnosti

F-DI8 NAMUR 4 x 2-kanálové vstupy, SIL 3/Cat. 4/PLe nebo 8 x 1-kanálové vstupy, SIL 3/Cat. 4/PLe Vhodné pro NAMUR senzory i mech. kontakty (volitelně diag.)

F-DO4, 17,4V DC 40mA 4 x P/P spínané výstupy, SIL 3/Cat. 4/PLe

F-AI4 HART 4 x 1-kanálové vstupy, SIL 3/Cat. 4/PLe, 0-20 mA, 4-20 mA (2-kanálové vstupy na dva moduly)




Polní instrumentace se SIL certifikací

Měření Přístroj Vlastnosti

Tlak SITRANS P310, P500 4..20 mA SIL2, 1oo1

SITRANS P DS III 4..20 mA SIL2/3, 1oo1/1oo2

Teplota SITRANS TH200/TH300, TR200/300 4..20 mA SIL2/3, 1oo1/1oo2

SITRANS TF 4..20 mA SIL2/3, 1oo1/1oo2

Průtok SITRANS FC430 4..20 mA SIL2/3, 1oo1/1oo2

Hladina Pointek LPS200 Relé kontakt, SSS SIL2, 1oo1

SITRANS LPS200 Relé kontakt SIL2, 1oo1

SITRANS LVL200 Relé kontakt, NPN/PNP, NAMUR SIL2, 1oo1

SITRANS LR250 4..20 mA SIL2, 1oo1

SITRANS LG2x0 5,6,7 4..20 mA SIL2/3, 1oo1/1oo2

Pozicionér SIPART PS 2 4..20 mA SIL2, 1oo1

Analýza OXYMAT 61, ULTRAMAT 6 4..20 mA SIL2, 1oo1

SITRANS SL 4..20 mA SIL2, 1oo1




Flexibilní Modulární Redundance

Flexibilní redundance na všech úrovních

• Redundance CPU pro vyšší dostupnost (nikoli k

dosažení SIL 3)

• Fyzické oddělení CPU pro redukci CCF

• Obrovská flexibilita při výběru úrovně redundance, tak

aby vyhověla každé bezpečnostní funkci (SIF)

• Redundance polních přístrojů pro docílení

požadované úrovně SIL i dostupnosti

1oo1D

2oo2D

2oo3

1oo2D

1oo3




Vlastnosti a výhody integrovaného řešení

Jednotné programování

• Jedna inženýrská stanice

• Jeden SW, jedna záloha

Jednotné operátorské rozhraní

• „Jeden monitor“

• Sdružená hlášení, SOE

• Integrovaný Asset Management

• Společná diagnostika

Společný hardware

• Kontrolér, racky, zdroje

• Síťová infrastruktura

• Standardní a Fail-safe IO

v jednom racku

Standardní & Safety komunikace

• na stejné síti

• … případně odděleně

Výhody • Redukce TCO

• Vyšší přehlednost pro

operátory

• Jednodušší údržba

• Snazší zaškolení

personálu

• Vyšší dostupnost

provozu

• Efektivnější skladové

hospodářství

• Snížení nákladů na HW

Propojené

• Lze připojit k libovolnému DCS

Propojené

Integrované

Společné

Brána




Integrovaná a přesto oddělená - Bezpečnostní “ostrovy”

CPU • Safety program (CFC, C&E)

• Ochrana heslem

• Oddělené datové struktury

• Oddělená zpracování kódu

• Podpisy dat

• Celkové ověřování

• Safety mode pro CPU

Komunikace • PROFISafe

I/O • Dvojité mikroprocesory

• Diagnostika bezpečnosti

• Schopnost monitorování smyčky



SIMATIC S7F Systems V6.2 Upd1 SIMATIC Safety Matrix V6.2 SP2 Upd2

Knihovna certifikovaných bezpečnostních bloků pro tvorbu

bezpečnostního programu pro FH systémy. Stejné rozhranní

jako u klasického CFC editoru.

Nástroj pro správu životního cyklu bezpečnosti, který lze

použít jak pro projektování a programování bezpečnosti,

tak i během provozu a údržby.

Nově podpora operačních systémů:

Windows 10 Enterprise 2015 LTSB x64

Windows Server 2012 R2 Update Standard Edition x64

Windows Server 2016 Standard Edition x64


Možnosti programování



Jeden konfigurační nástroj pro realizaci

standardních a bezpečnostních programů

• Programování pomocí CFC ve známém prostředí STEP 7

• Integrovaná, certifikovaná knihovna se všemi standardními

bezpečnostními funkcemi

• Testovací signály (např. přerušení vedení,

zkrat nebo monitorování diskrepance) bez nutnosti

programování

• Automatická kontrola programu (dělení nulou, kontrola typu

proměnných, přetečení)

• Systematická správa dat v jednom projektu

F-programování: stejný „vzhled a chování" jako u programování standardního


SIMATIC S7F Systems




SIMATIC Safety Matrix

Fáze analýzy • Instalace na libovolné PC

• Nejsou vyžadovány žádné programátorské znalosti, projektant může

na základě identifikovaných bezpečnostních rizik k jednotlivým

událostem (příčinám) přiřadit reakce bezpečnostního systému (účinky)

• Zadávání bezpečnostních funkcí, jejich popis

• Export matice do ES nástrojů

Fáze realizace • Konfigurace bezpečnostních funkcí metodou Cause & Effects

• Definice hodnot odstavení při konfiguraci příčiny

• Posouzení časových požadavků na příčinu a následek

• Posouzení chyb signálů a modulů

• Automatické generování TÜV-certifikované bezpečnostní logiky z

matice Cause & Effect

• Režim online sledování pro verifikaci a validaci



Fáze provozu a údržby

• Online náhled stavů signálů, příčin a následků

Automatická integrace do PCS 7

• Správa hlášení včetně zobrazení a ukládání

• Podpora operátorských zásahů jako Bypass, Reset, Override či

změna parametrů

• Zaznamenávání Sekvence událostí

Fáze modifikace

• Automatické reportování operátorských

• Automatické sledování verzí

• Automatická dokumentace změn SW


SIMATIC Safety Matrix




Obsah



průmyslu





SIMATIC SIS compact

Popis

SIMATIC SIS compact

• ... je navržen jako dedikovaný Safety Instrumented

System (SIS) založený na portfoliu SIMATIC

• … skládá se ze SIS hardware a software

• … má optimalizované funkce a cenovou strukturu

• … vyhovuje požadavkům na malý až středně velký

bezpečnostní systém

• … obsahuje 4 předkonfigurované balíčky pro různé

případy použití

Klíčové výhody

�Flexibilita implementace Nezávislost na DCS systému

Cenově efektivní Využitím specifických balíčků

SIS ES SIS OS SIS OS

MODBUS/TCP

CPU S7-410 SIS

Ind. Ethernet, plant bus

ET 200M

F moduly

Max. 2 Std. mod.

ET 200iSP

Zone 1



SIMATIC SIS compact

Hardware CPU

SEC E4MB

Flexibilní

• Standardní či redundantní Fail-Safe aplikace

• Identický hardware jako CPU 410-5H

Robustní

• Ochranný povlak

• +70°C

Ochrana investice

• Jedno PROFIBUS a dvě PROFINET

rozhraní

• inovace pomocí updatu firmware

Vlastnosti

Vlastnosti 410SIS 6ES7 410-5FM08-0AB0

Load paměť (interní, nevolatilní) 48Mbyte

Work paměť (Code/Data) 4 Mbyte

Procesní oblast DP: 1536 byte

PN: 1536 byte

Bitové operace n, typ. 7,5 ns

Adresní rozsah/Process image 16 kbyte

Komunikační spojení 120

DP slave/PN zařízení 96/250

Počet úloh 9 úloh (10ms .. > 5 sec)



SIMATIC SIS compact

Hardware periferie

SIMATIC SIS compact podporuje

• SIMATIC ET 200M F-IO moduly

+ 2 Standardní IO moduly v jednom racku

• SIMATIC ET 200iSP F-IO moduly

+ 2 Standardní IO moduly v jednom racku

• SIMOCODE Pro včetně failsafe modulu

• SINAMICS G120 s failsafe funkcemi

• PROFIBUS

• Advanced Process Library (APL)

http://www.google.de/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=0ahUKEwjjwZv__rnSAhXEchQKHTCYBr8QjRwIBw&url=http://w3.siemens.com/mcms/distributed-io/de/ip20-systeme/et200isp/tabcards/seiten/failsafe-io-modules.aspx&bvm=bv.148747831,d.d24&psig=AFQjCNFlESvOi968Jh7sMtxd_NIO-wzTSQ&ust=1488618710203523



SIMATIC SIS compact

Základní balíček pro malé aplikace

Standardní konfigurace

#1 SIMATIC SIS Basic Package – Single

• AS Engineering Package SIS V9.0 (PO unlim.)

• S7 F Systems V6.2

• S7 CPU 410SIS Bundle – Single

• PCS 7 RUNTIME LICENSE AS (PO 100)

• SIMATIC MODBUS/TCP Lib

Jednoduché a bezpečné připojení do již

instalovaného DCS pomocí MODBUS/TCP!

Industrial Ethernet, plant bus

SIS compact Single

MODBUS/TCP

ET 200M,

standard ní a

F moduly

Zone 1

ET 200iSP

SIS ES

MLFB: 6ES7650-3AX58-0XX0



SIMATIC SIS compact

Základní balíček pro malé aplikace

Redundantní konfigurace

#2 SIMATIC SIS Basic Package – Redundancy

• AS Engineering Package SIS V9.0 (PO unlim.)


• S7 CPU 410SIS Bundle – Redundancy

• PCS 7 RUNTIME LICENSE AS (PO 100)

• SIMATIC MODBUS/TCP Red Lib.

Spolehlivé a vysoce dostupné připojení do již

instalovaného DCS pomocí MODBUS/TCP!


SIS compact Redundantní

MODBUS/TCP

ET 200M,

standardní a

F moduly

Zone 1

ET 200iSP

SIS ES

MLFB: 6ES7650-3AX58-0XX1



SIMATIC SIS compact

Rozšířený balíček pro malé až středně velké aplikace

Standardní konfigurace – Rozšířená

#3 SIMATIC SIS Extended Package – Single

• ES Single Station SIS V9.0 (AS/OS: PO 250)


• SIMATIC MATRIX Tool V6.2

• SIMATIC Safety Matrix View

• S7 CPU 410SIS Bundle – Single

Volitelně

• SIS compact OS Software

Single Station V9.0 (PO 250)

Jednoduchá a bezpečná aplikace s operátorským

rozhraním!


SIS compact Single

MODBUS/TCP

ET 200M,

standardní a

F moduly

Zone 1

ET 200iSP

SIS ES SIS OS

MLFB: 6ES7650-3BX58-0XX0



SIMATIC SIS compact

Rozšířený balíček pro malé až středně velké aplikace

Redundantní konfigurace – Rozšířená

#4 SIMATIC SIS Extended Package – Redundancy

• ES Single Station SIS V9.0 (AS/OS: PO 250)


• SIMATIC MATRIX Tool V6.2

• SIMATIC Safety Matrix View

• S7 CPU 410SIS Bundle – Redundancy

Optional

• SIS compact OS Software

Single Station Redundancy V9.0 (PO 250)

Spolehlivá a vysoce dostupná aplikace s

operátorským rozhraním!


SIS compact Redundantní

MODBUS/TCP

ET 200M,

standardní a

F moduly

Zone 1

ET 200iSP


MLFB: 6ES7650-3BX58-0XX1



SIMATIC SIS compact

Příklady použití


MODBUS/TCP

S7-410 SIS

Industrial Ethernet, plant plus

ET 200M,

standardní a

F moduly

ET 200iSP

Zone 1

Systémy nouzového odstavení (ESD)

Šité na míru pro malé a středně velké safety

aplikace

Hořákové systémy (BMS)

Fire and Gas systémy (F&G)

High Integrity Pressure Protection (HiPPS)



SIMATIC SIS compact

Příklady použití ESD

Systémy nouzového odstavení (ESD)

Tyto systémy minimalizují následky

nouzových situací …



SIMATIC SIS compact

Příklady použití BMS

Hořákové systémy (BMS)

Tento řídicí systém je navržen pro zabezpečení spalování a

asistenci operátorům při startování a zastavování přípravy

paliva a spalovacího mechanizmu



SIMATIC SIS compact

Příklady použití F&G

Fire&Gas systémy (F&G)

Systém pro monitorování požáru a hořlavých plynů a

iniciování akcí vedoucích k potlačení příslušných

následků

CPU 410 SIS



SIMATIC SIS compact

Konfigurace


SIS ES

Basic Package Single konfigurace – 1 x CPU 410SIS

SIS compact Single 1

ET 200M,

standardní a

F moduly

Zone 1 ET 200iSP

MODBUS/TCP



SIMATIC SIS compact

Konfigurace


Basic Package Single konfigurace – 1-n x CPU 410SIS

MODBUS/TCP


ET 200M,

standardní a

F moduly

Zone 1 ET 200iSP

MODBUS/TCP


ET 200M,

standardní a

F moduly

Zone 1 ET 200iSP

MODBUS/TCP


ET 200M,

standardní a

F moduly

Zone 1 ET 200iSP

MODBUS/TCP


ET 200M,

standardní a

F moduly

Zone 1 ET 200iSP

MODBUS/TCP

SIS compact Single n

ET 200M,

standardní a

F moduly

Zone 1 ET 200iSP

SIS ES



SIMATIC SIS compact

Konfigurace


SIS compact Redundant

ET 200M,

standard and

F modules

Zone 1 ET 200iSP

Basic Package Redundant konfigurace – 1 x CPU 410SIS

SIS ES

MODBUS/TCP



SIMATIC SIS compact

Konfigurace

SIS compact Redundant 1

ET 200M,

standardní a

F moduly

Zone 1 ET 200iSP

SIS compact Redundant 2

ET 200M,

standardní a

F moduly

Zone 1 ET 200iSP

SIS compact Redundant n

ET 200M,

standardní a

F moduly

Zone 1 ET 200iSP

Basic Package Redundant konfigurace – 1-n x CPU 410SIS

SIS ES


MODBUS/TCP MODBUS/TCP MODBUS/TCP



SIMATIC SIS compact

Konfigurace


ET 200M,

standardní a

F moduly

Zone 1 ET 200iSP



ET 200M,

standardní a

F moduly

Zone 1 ET 200iSP

SIS OS SIS EOS SIS ES

Extended Package Redundant konfigurace – 1 x CPU 410SIS

SIS ES/OS




Cenové srovnání

- €

10 k€

20 k€

30 k€

40 k€

Standardní AS Redundatní AS Std. AS s HMI Red. AS s HMI

S7-414F, STEP 7, CFC, F Systems

S7-410E, AS Eng. V9.0, F Systems

SIS compact včetně ES nástrojů

-39% -18%

-21%

-46%

-27%

-46%

-30% -27%




Obsah



průmyslu





Hořákové systémy

Knihovna pro S7 F Systems

Obsahuje funkční bloky pro realizaci řízení

plynových a olejových hořákových systémů!

Implementované funkce

• … kontrola těsnosti ventilů plynového přívodu

• … ovládání plynového hořáku

• … ovládání olejového hořáku

• … ovládání zapalování hořáku

• … ovládání vzduchových klapek

• … čištění olejového hořáku

SW požadavky • SIMATIC S7 F Systems V6.2 a vyšší

• SIMATIC S7 F Systems Library V1.3 + SP2

• CFC V9.0

• STEP 7 V5.6



Hořákové systémy

Knihovna pro S7 F Systems

Volně stažitelné ze SIOSu:

Příklad č. 109751614 pro STEP 7

https://support.industry.siemens.com/cs/document/109751614/burner-technology-for-s7-f-systems-(burner-library)?dti=0&lc=en-WW




Obsah



průmyslu



Ukázka




Děkuji za pozornost

Jaroslav Kutílek

Siemens, s.r.o.

Procesní automatizace

RC-CZ PD PA

Siemensova 1

155 00 Praha 13

Mobil: +420 727 909 351

E-mail:

[email protected]

siemens.com/process-safety

mailto:[email protected]





Date post:	28-Sep-2020
Category:	Documents
Upload:	others
View:	0 times
Download:	0 times

FUNKČNÍ BEZPEČNOST...Unrestricted © Siemens AG 2017 Strana 2 Únor 2018 Jaroslav Kutílek | PD...

Documents