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PCS 7亚洲控制工程特刊:控制安全

www.cechina.cn2007.10.28阅读 2722

  一个完整的控制安全系统设计方案不仅能够节约工程时间,还可以在企业的生命周期中大大降低成本。
  近几年来,无论是在离散制造业还是在流程制造业中,人的安全问题都受到了越来越多的重视。虽然工厂里面的安全事故也可能造成重大伤害甚至截肢,但它们远没有流程制造企业中的可能引起的伤害甚至死亡的安全事故严重。
  在流程工业中,物质的毒性、可燃性和爆炸性都是安全隐患的来源。并且,流程自身可能就是危险的www.cechina.cn,因为它可能涉及到高压、高温和放热反应。稍有不慎,这些问题的任何一个都可能产生致命的后果。
  最近比较引人注目的一起安全事故是2005年发生在美国的BP精炼厂碳氢化合物气体爆炸事件。15人在这起事故中丧生控制工程网版权所有,几十人受伤。
  除了夺去了无辜的生命之外,BP精炼厂还需要支付数十亿的赔偿金,它的企业名誉也遭到了极大破坏。如果说这件事还有一点积极方面的话,那就是这个全球石油巨人已经承诺将在重点环节安装现代化的过程控制系统,并且已经聘用了300位安全专家为他们的安全系统出谋划策。
  西门子集团东南亚流程安全顾问,TüV认证的安全专家Stephen Burke说:“两三年来,我在我的‘安全周期概念研习班’中目睹了巨

大的变化,企业一改过去无所谓的态度,逐渐对安全生产投入了充分的兴趣和关注。国际上对合资企业设施的新标准和新要求正推动着这一趋势,其中油气部门发挥着尤其重要的作用。”

过程安全的全系列产品如图1
过程安全的全系列产品

  以集成为核心
  对于西门子来说,它的安全理念是“安全和过程自动化融为一体”。西门子为工业中的故障安全和容错性应用程序推出了一系列的产品和服务。典型的安全仪表系统(SIS)所有的主要零部件都能够在市场上找到,包括控制器、网络设备、I/O模块、仪表以及执行器。
  作为公司“全集成自动化(TIA)”的重要组成部分,“集成”在西门子的产品中扮演着重要的角色。通过基础过程控制系统(BPCS)和SIMATIC PCS 7集成控制安全系统(ICSS)中安全仪表系统(SIS)的结合,安全性的集成是完全可能实现的:
  适用于标准和关键应用程序的通用工程系统
  安全技术和PCS 7自动化系统的单一集成
  BPCS和SIS的通用数据库,包括过程可视化和诊断。所以在BPCS和SIS之间没有复杂的数据管理。这个方法可以节约空间、硬件和线缆,缩短安装和施工时间。总的来说,企业生命周期里所需要的成本能够得到显著的缩减。

SIMATIC PCS 7整合过程控…如图2
SIMATIC PCS 7整合过程控制和安全控制

  安全系统的亮点
  西门子能够提供的安全技术和安全组件:

  在线检测
  对于紧急切断(ESD)阀,进行部分行程测试(PST)将可以使完全行程测试(FST)中的时间间隔延长,如可以从一年延至两年。西门子的SIS包含了预先设定好的PST自动执行功能,每隔固定的一段时间间隔,系统就会自行开始PST进程。这既可以给操作者关于阀门状况的反馈或预警,也可以帮助计算下一次进行完全冲程测试的时间。

  安全的现场总线
  PROFIsafe是第一个SIL 3认证的安全相关的开放式通信标准(safety-related open communication standard)。它支持安全现场装置的容错环形网络。PROFIsafe规范在整个系统中作为一个附加的软件层进行工作,并不影响标准PROFIBUS的机械结构。而且,通过对抗性机械装置 (counteraction mechanisms),PROFIsafe能够识别并且补救各种故障:重复、遗漏、插入、序列错误、数据伪造、延迟、和篡改。

  高可用性结构
  集成的安全性的一个突出特征是柔性化模块冗余(FMR)的概念。通过FMR,你可以根据不同的要求安装单重、双重或三重的容错结构以适应每个相应的安全仪表功能(SIF)的要求。

  设备
  从设备层面上来讲www.cechina.cn,SITRANS P DSIII数字压力变送器是PROFIBUS PA中第一个适用于SIL 2安全关闭的装置,它和IEC 61511相配套。在一个安全应用程序里CONTROL ENGINEERING China版权所有,压力变送器可以通过PROFIBUS PA和PROFIsafe连接到S7-400 FH控制器。

  矩阵
  在工程方面,西门子为安全应用程序的组态、运行和维护开发了一个独创的安全生命周期软件工具——SIMAIC安全矩阵。以与因果坐标相似的原理为基础,这个工具适用于那些在定义清晰的状况下需要特殊安全反应的流程。可能的流程事件被输入到水平轴上www.cechina.cn,然后是它们的类型、逻辑操作、延迟、连锁装置以及很多可容错的组态。对于这些特定事件的特定反应被定义到纵轴上。安全矩阵的优势包括:PCS7安全程序的自动形成,简单清晰的组态以最小化设计错误,操作员站点可视化的自动形成,以及安全功能的简单修正。

  未来的发展
  ARC咨询集团副总裁Asish Ghosh预言流程安全系统市场将保持10%

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