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SIMATIC PCS 7 S7-400FH在F&G监控系统的应用

作者:刘 驰 西门子(中国)有限公司自动化与驱动集团2009.02.19阅读 30066

  火灾及可燃性气体、有毒气体监控系统(F&Gs)是一种能为火灾探测器供电、接收、显示和传递火灾报警等信号,并能对自动消防等装置发出控制信号的报警装置系统。在一个火灾自动报警系统中,火灾探测器是系统的“感觉器官”,随时监视着周围环境的情况;而火灾报警控制器,则是该系统的“躯体”和“大脑”,是系统的核心。它的主要作用是供给火灾探测器高稳定的直流电源;监视连接各火灾探测器的传输导线有无断线故障;保证火灾探测器长期、稳定、有效地工作。当火灾探测器探测到火灾后,能接受火灾探测器发来的报警信号,迅速、正确地进行转换和处理,并以声光报警形式,指示火灾发生的具体部位,以便及时采取有效的处理措施。
  F&Gs通常具有以下特征。
  独立于其他控制系统;
  是一套硬件冗余的系统,单点故障不会导致停车;
  能够带电热插拔卡件;
  具有全面的在线自诊断并带有故障报警指示;
  系统是故障安全型的,安全等级要求SIL1-SIL3;
  具有相当快的扫描时间;
  在线修改下装功能;
  在线对点的强制功能;
  下装前的离线仿真及比较功能;
  严格的版本记录功能;
  具有 SOE 事件顺序纪录功能;
  由于故障安全系统与普通PLC 相比具有诊断率高, 可靠性高并符合相应的SIL 等级要求等特点, 因而越来越多的用于F&G,对于所有的安全系统来讲都应该受到以下条件的约束:
  安全停车 - 一个安全系统应该在其降级的情况下,在超过限定的时间时使其控制的生产过程安全的停下来;
  响应时间和扫描时间 - 扫描时间应该低于响应时间的50%;
  强制点报警 - 一个安全系统在正常运行时不应该有点被强制,除非有特殊原因,所以,安全系统必须配有点的强制报警;
  输出表决诊断 - 一个安全系统的输出表决不应该被强制;
  主从MODBUS功能 - 关键点不能通过 MODBUS 通讯来传送CONTROL ENGINEERING China版权所有,MODBUS传送的那些点都应该是非关键点;
  点对点通讯 - 点对点通讯可以用来传送关键信号CONTROL ENGINEERING China版权所有,但是新数据的更新必须在规定时间才有效,此时间通常为生产过程容许时间的 50% ,如果在此时间内无数据更新控制工程网版权所有,接收端应该采取事先约定动作;
  随着电子技术的发展和国际安全标准的更新和完善, 基本过程控制和安全仪表系统(或F&Gs)也由过去的完全相互独立设置逐步走向相互融合。基本过程控制和安全仪表系统(或F&Gs)通常有三种组合方式
  1.传统的接口方式
  基本过程控制系统(BPCS)和安全仪表系统(SIS) (或F&Gs)的硬件和软件完全相互独立(控制站,工程师站等),采用通信接口的方式将部分SIS(或F&Gs) 数据传送到BPCS 的人机界面上显示。
  2.集成的方式
  BPCS和SIS(或F&Gs)在控制站层面上完全相互独立,但采用共用的工程师站进行组态下装和系统维护,采用公用的人机界面进行数据显示。
  3.共用的方式
  一套系统同时满足基本过程控制和安全控制功能, BPCS和SIS(或F&Gs)在功能上完全相独立, 硬件和软件上相对独立。
  SIMATIC S7-400FH可提供以上三种组合方式, 既可以做为独立的SIS(或F&Gs) 系统使用,通过Modbus, Profibus, Ethernet(OPC)等方式与第三方过程控制系统进行通信,又可以无缝集成到SIMATIC PCS中。
  SIMATIC PCS7是基于全集成自动化的现代过程控制系统,其中集成了过程工业所需的连续控制www.cechina.cn,逻辑,批处理及故障安全的全部功能。根据ARC 的调查报告www.cechina.cn,SIMATIC PCS 7 符合其CPAS 结构远景及ISA-88和ISA-95等标准的单一自动化环境。其无缝集成安全仪表系统(SIS)的创新技术,使其成为新一代过程控制系统的典范,其中集成的S7-400FH 安全系统符合IEC 61508(SIL 3)和IEC 61511等国际安全标准,并已广泛应用于紧急停车系统(ESD)、火灾及有毒有害气体监测和保护系统(F&G,NFPA 72)、燃烧管理系统(BMS NFPA 85)、和关键设备控制等。
  SIMATIC PCS7的安全集成设计为面向未来的工厂提供了灵活的解决方案。基于内部Profisafe 通信机理,可以将标准功能和故障安全功能集成在一个控制器中,也可以将它们放在不同的控制器中,可以将分布式的I/O模件,包括标准模件和故障安全模件,集成在一个站中,也可以分开安装和扩展(见图-1),其中SIS (或F&Gs)功能由SIMATIC S7-400FH实现。

SIMATIC PCS 7 S7-400FH在F&G监控系统的应用如图


  (图-1)


  将安全功能集成到SIMATIC PCS 7 过程控制系统中,具有以下优势:
  ·共用一个工程组态系统完成标准应

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