安全概念和標(biāo)準(zhǔn)
事故的主要原因
遵循的標(biāo)準(zhǔn)
安全標(biāo)準(zhǔn)
安全系統(tǒng)的定義
安全系統(tǒng)是一種對(duì)工廠出現(xiàn)異常情況時(shí)作出的反映系統(tǒng)。他必須在工廠裝置本身出現(xiàn)危險(xiǎn)，或者是由于操作不當(dāng)而將導(dǎo)致危險(xiǎn)的情況下，產(chǎn)生正確的輸出以防止危險(xiǎn)的出現(xiàn)，或者減輕所造成的后果。
安全系統(tǒng)一些常見(jiàn)的叫法：
— ESD Emergency shutdown System (緊急停車系統(tǒng))
— SIS Shutdown Interlock / Instrument System （停車聯(lián)鎖儀表系統(tǒng)）
— BMS Burner Management System （爐子管理系統(tǒng)）
— F&G Fire & Gas Protective System （火災(zāi)/氣體保護(hù)系統(tǒng)）
— IPS Instrument Protective System （儀表保護(hù)系統(tǒng)）
FSC推出的背景
將安全功能和常規(guī)控制功能用不同的控制器來(lái)完成有很多方面的考慮，主要有三點(diǎn)：
故障獨(dú)立：如果控制系統(tǒng)故障，這時(shí)恰恰需要安全系統(tǒng)對(duì)生產(chǎn)裝置的安全做出保障。如果把它們的功能用同一套控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，就可能同時(shí)喪失控制功能。
安全可靠（Security）：常規(guī)控制系統(tǒng)相對(duì)來(lái)說(shuō)會(huì)經(jīng)常地改變控制因素，比如改變控制參數(shù)，改變控制模式，以及改變控制方案等等。從安全可靠性來(lái)說(shuō)，其要求并不是十分嚴(yán)格。而對(duì)安全系統(tǒng)則不然，改變?cè)O(shè)定值，改變控制邏輯可能有嚴(yán)格限制，必須遵循特定的審批制度，得到授權(quán)才能進(jìn)行。
對(duì)控制器的安全要求：用于安全系統(tǒng)的控制器有特殊的性能指標(biāo)要求，比如其診斷能力要在95%以上，獲得認(rèn)證的故障安全（Fail-safe）響應(yīng)能力，特定的軟件錯(cuò)誤檢測(cè)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)保護(hù)和故障容錯(cuò)要求等等。這種特殊的安全性和可靠性的性能指標(biāo)是一般控制系統(tǒng)不具備的或者說(shuō)不需要的。
安全控制系統(tǒng)的特點(diǎn)
安全控制器和常規(guī)的PLC 有相似之處，它們都能完成邏輯和數(shù)學(xué)計(jì)算，都有輸入輸出卡件，對(duì)輸入信號(hào)掃描并按照特定的控制邏輯驅(qū)動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)最終控制元件，也都有數(shù)字通訊端口。但是常規(guī)的PLC 從設(shè)計(jì)上并不具備故障容錯(cuò)和故障安全的性能，這是它們的最基本區(qū)別。簡(jiǎn)要?dú)w納安全控制系統(tǒng)的幾個(gè)特點(diǎn)：
它要達(dá)到兩個(gè)重要目標(biāo)：要有極高的安全性（Safety）和有效性（Availability），即使出現(xiàn)故障，也要用冗余等措施使系統(tǒng)工作正常。故障只能是以可預(yù)見(jiàn)的、安全方式出現(xiàn)。
著重內(nèi)部診斷，將硬件和軟件相結(jié)合，檢測(cè)出系統(tǒng)本身的異常操作，檢測(cè)出99%以上內(nèi)部元器件的潛在危險(xiǎn)故障；要采用一系列特殊的技術(shù)保證軟件的可靠性；冗余配置，即使部件出現(xiàn)故障時(shí)也要保持正常操作；對(duì)通過(guò)數(shù)字通訊端口的任何讀寫要有非常高的安全可靠保證。
在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)采用故障模式、影響和診斷分析（Failure Modes, Effects and
Diagnostic Analysis， FMEDA），研究、測(cè)試系統(tǒng)中的每個(gè)部件會(huì)出現(xiàn)怎樣的
故障，以及系統(tǒng)怎樣檢測(cè)出這些故障。
要通過(guò)第三方的權(quán)威認(rèn)證，比如TüV 認(rèn)證，以便滿足國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)對(duì)安全和可靠性的嚴(yán)格要求。
FSC成功運(yùn)用的行業(yè)
FSC的主要用戶
FSC系統(tǒng)：安全標(biāo)準(zhǔn)
FSC 2OO4原理
FSC系統(tǒng)的多種解決方案
FSC系統(tǒng)：硬件
FSC系統(tǒng)：機(jī)柜圖片
FSC系統(tǒng)：中央處理器模塊和機(jī)架
FSC系統(tǒng)：中央處理器模塊CPU
FSC系統(tǒng)：中央處理器模塊COM
FSC系統(tǒng)：中央處理器模塊WD
FSC系統(tǒng)：中央處理器模塊DMB
FSC系統(tǒng)：IO模塊匯總
故障安全數(shù)字輸入卡（可測(cè)試的，Testable）
10101/2/1：Fail-safe digital input module (24VDC, 16 ch.)
10106/2/1：Fail-safe line monitored digital input module (16 ch.)
故障安全模擬輸入卡（可測(cè)試的，Testable）
10105/2/1：Fail-safe analog input module (16 channels)
10102/2/1：Fail-safe analog input module (4 channels)
非故障安全數(shù)字輸入卡（不可測(cè)試的，Not Testable）
10104/2/1：Digital input module (24VDC, 16 channels)
故障安全數(shù)字輸出卡（可測(cè)試的，Testable）
10201/2/1：Fail-safe, 24VDC, 13W, 8 channels (2 groups)
10215/2/1：Fail-safe, 24VDC, 48W, 4 channels (2 groups)
10216/2/1：Fail-safe, 24VDC, 20W, 4 channels (1 group), loop-monitored
非故障安全數(shù)字輸出卡（不可測(cè)試的，Not Testable）
10209/2/1：Digital output module, 24VDC, 0.1A, 16 channels
故障安全模擬輸出卡（可測(cè)試的，Testable）
10205/2/1：Fail-safe analog output module (0(4)-20mA, 2 channels)
FSC系統(tǒng)：IO模塊—FTA板
數(shù)字輸入卡TFA板
TSDI-1624：Safe digital input FTA (24VDC, 16 ch.)
TSDI-16UNI ：Safe line monitored digital input FTA (24VDC, 16 ch.)
模擬輸入卡FTA板
TSHART-1620m：Safe analog input FTA (24VDC, 16 channels HART)
TSGAS-1624： Safe Gas-Flame Detector(24VDC, 16 channels)
TSFIRE-1624： Safe Fire Detector(24VDC, 16 channels)
數(shù)字輸出卡FTA板）
TSDO-0824：safe digital output FTA (24VDC, 8 ch.)
TSDO-04UNI ：Safe line monitored digital output FTA (24VDC, 4 ch.)
數(shù)字輸入卡TFA板
TSDI-1624：Safe digital input FTA (24VDC, 16 ch.)
TSDI-16UNI ：Safe line monitored digital input FTA (24VDC, 16 ch.)
模擬輸入卡FTA板
TSHART-1620m：Safe analog input FTA (24VDC, 16 channels HART)
TSGAS-1624： Safe Gas-Flame Detector(24VDC, 16 channels)
TSFIRE-1624： Safe Fire Detector(24VDC, 16 channels)
數(shù)字輸出卡FTA板）
TSDO-0824：safe digital output FTA (24VDC, 8 ch.)
TSDO-04UNI ：Safe line monitored digital output FTA (24VDC, 4 ch.)
FSC軟
FSC SOE
SOE 用于收集、存儲(chǔ)、顯示、報(bào)告事故發(fā)生過(guò)錯(cuò)的歷史數(shù)據(jù)
方便查找第一故障并進(jìn)行分析，減少停車時(shí)間，提高生產(chǎn)效益
總結(jié)
FSC系統(tǒng)是采用TUV認(rèn)證的自診斷技術(shù)的四重化安全系統(tǒng)（2OO4D）
系統(tǒng)單控制器單IO的配置可達(dá)到TUV AK6級(jí)的安全等級(jí)
可根據(jù)用戶的需求靈活配置；
- 單控制器 & 單I/O,
- 冗余控制器 & 單I/O，
- 冗余控制器 & 冗余 I/O,
- 冗余控制器 & 單/冗余 I/O.
系統(tǒng)電源、總線、IO卡件都是1：1配置
系統(tǒng)處理能力最小（<100 I/O）, 最大（<100 I/O）
采用總線結(jié)構(gòu)方式，擴(kuò)展方便。
FSC系統(tǒng)的IO卡件均為低密度卡（2點(diǎn)-16點(diǎn)）
優(yōu)化IO配置，降低高密度卡件所帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)
硬件制造采用表面封裝（SMD）的技術(shù)，提供了系統(tǒng)硬件的可靠性
同一平臺(tái)上可實(shí)現(xiàn)ESD、F&G、BMS等功能
技術(shù)連續(xù)性發(fā)展，系統(tǒng)向下兼容，保護(hù)用戶投資
FSC連續(xù)性的發(fā)展（SM）
中央控制單元的卡籠
中央控制卡
通訊卡
IO總線卡籠
SM系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)組成：
QPP（Quad Processor pack）控制器
QPP 是SM系統(tǒng)的核心，它的主要功能是：持續(xù)的周期執(zhí)行讀輸入信號(hào)，執(zhí)行功能邏輯程序，連續(xù)測(cè)試系統(tǒng)硬件，以保證安全控制。
USI（Universal Safety Interface ）通訊卡
USI卡功能是：它是SM系統(tǒng)的通訊卡，提供高速以太網(wǎng)接口和串行RS232＆RS485接口
PSU（Power Suply Unit）供電單元
PSU功能是：它是將24VDC轉(zhuǎn)換為5VDC，為CP（Control Processor）提供電源
其LED燈提供電源狀態(tài)信息：
熄滅：失電或者供電電壓過(guò)低
紅色：輸出電壓低于5VDC
綠色：輸出電壓在合理的范圍內(nèi)
BKM（Battery and Key Switch Moudle）電池與鑰匙開(kāi)關(guān)模塊
BKM功能是：
1.故障復(fù)位開(kāi)關(guān)：清除故障信息；啟動(dòng)控制器
2.強(qiáng)制開(kāi)關(guān)：清除/禁止或允許強(qiáng)制輸入/輸出
3.LED狀態(tài)指示：綠色正常；紅色：故障或電池失效
I/O Moudle輸入/輸出模塊
I/O Moudle功能是：接收不同類型Detector信號(hào)（SDI、SAI、SDO、SDOL、DO、RO）
SM常用IO卡件：
安全數(shù)字輸入卡
SDI-1624： safe digital input module (24VDC, 16 ch.)
SDIL-1608： safe line monitored digital input module with earth fault monitor (16 ch.)
安全模擬輸入卡（可測(cè)試的，Testable）
SAI-1620m： safe analog input module (16 channels)
安全數(shù)字輸出卡
SDO-0824： afe, 24VDC, 0.55A (8 channels)
SDOL-0424： safe line monitored Output module ( 24VDC, 1A, 8channels)
SM常用IO卡件FTA板：
SM常用IO卡件FTA板與FSC可以通用
SM系統(tǒng)內(nèi)部鏈路結(jié)構(gòu)：
天津英聯(lián)石油
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