ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 21.12.2021
Просмотров: 2947
Скачиваний: 33
143
•
модули защиты;
•
модули скоростного аналогового ввода для систем
измерения в реальном времени.
Вопросы для самопроверки:
1.
Назвать основные критерии выбора ПЛК.
2.
Структуры АСУТП и их уровни.
3.
Уровни АСУТП и требования предъявляемые к ПЛК.
4.
Свойства контроллеров для АСКУ.
5.
Характеристика ПЛК по производительности.
6.
Что такое линейка контроллеров и ее уровни?
7.
Назвать специализированные модули контроллеров для
АСУТП.
13 СИСТЕМЫ ПРОТИВОАВАРИЙНОЙ ЗАЩИТЫ В
АСУТП.
13.1 Необходимость применения противоаварийной защиты
13.2 Назначение системы безопасности гибких производств
13.3 Назначение системы ПАЗ в АСУТП
13.4 Обеспечение системы ПАЗ
13.5 Обеспечение надежности в системе ПАЗ
Ключевые слова:
модернизация, противоаварийная защита
(ПАЗ), аварийные события, обеспечение надежности, метод
обработки.
13.1 Необходимость применения противоаварийной защиты
В
современной
российской
промышленности
важной
особенностью развития является модернизация устаревших
автоматизированных
систем
управления
технологическими
процессами.
Необходимость модернизации
объясняется следующими
причинами:
•
критическое состояние основных производственных фондов;
•
необходимость
соблюдения
жестких
международных
стандартов
по
безопасности
производства,
особенно
взрывоопасного;
•
необходимость
применения
в
АСУТП
современного
контроллерного оборудования на базе открытых стандартов,
разработок в области систем резервирования и аварийных
защит от лидеров рынка систем автоматизации.
Рассмотрим
самый
ответственный
элемент
АСУТП,
применяемый в гибком и взрывоопасном производстве, - системе
144
противоаварийной защите (ПАЗ). Системы ПАЗ находят широкое
применение в АСУТП, ввиду возросших требований на аварийную
ситуацию, возросшего уровня автоматизации технологических
процессов, что приводит к увеличению вероятности возникновения
аварийной ситуации.
Системы ПАЗ подразделяются на две структуры:
•
ПАЗ в системах безопасности гибких производств;
•
ПАЗ в АСУТП взрывоопасных производств.
13.2 Назначение системы безопасности гибких производств
Системы безопасности гибких производств выполняют
функции защиты рабочего персонала и машинного оборудования
при возникновении аварийной ситуации.
Модули безопасности либо входят в состав модулей
контроллера (например,TSXPAY для семейства контроллеров типа
Premium фирмы Schneider Electric), либо являются автономными
(PREVENTA, ESTOP) и могут интегрироваться в оборудование
шкафа автоматики АСУТП.
Автономные модули безопасности предназначены для
мониторинга аварийного останова и используются для безопасного
разрыва одной или нескольких схем управления механизмом.
Модули удовлетворяют требованиям европейских стандартов EN
418 – для аварийных остановок и EN – 60204-1 – для схем
безопасности. Эти стандарты действуют в особых случаях, где к
устройству аварийного останова предъявляются требования
разомкнуть несколько схем (аварийная остановка косвенного
действия). Модули мониторинга аварийного останова оснащены
блоком безопасности на аппаратной логике, управляющей
аварийным остановом. Это обеспечивает функцию безопасности до
категории 3, согласно стандарту EN-954-1. Дополнительно в
модулях аварийного останова предусмотрена полная диагностика
системы
безопасности
(чтением
состояния
кнопок
или
ограничительных выключателей во входной цепи аварийного
останова), контур обратной связи и контроль двух цепей выхода.
Системы безопасности, построенные на автономных модулях,
отвечают современным стандартам, но используются в основном в
централизованных АСУТП и автоматизированных системах с
числовым программным управлением (ЧПУ).
В распределенных АСУТП подход в реализации системы
безопасности для обслуживающего персонала ПТК и сохранности
оборудования должен быть другим.
Необходимость управления устройствами на значительном
расстоянии приводит к созданию распределенного блока
145
экстренного аварийного останова (БЭАО), основной механизм
управления которого находится в шкафу цехового контроллера или
специальном шкафу контроллера БЭАО. Исполнительные БЭАО
встраиваются в шкафы автоматики, которые задействованы в
экстренном аварийном останове (ЭАО).
Распределенный БЭАО обеспечивает следующие функции:
•
мониторинг кнопок пульта аварийного останова для
немедленной остановки исполнительного оборудования
системы (аварийный останов категории 0 согласно стандарту
EN – 418);
•
аппаратный ЭАО, не зависящий от контроллера;
•
резервирование цепи ЭАО;
•
мониторинг источника питания БЭАО;
•
гальваническая изоляция входных и выходных цепей
коммутации БЭАО;
•
защита входных и выходных цепей коммутации БЭАО от
перенапряжения.
13.3 Назначение системы ПАЗ в АСУТП
На рынке промышленных контроллеров отдельную нишу
занимают программируемые логические контроллеры (ПЛК) для
применения в системах противоаварийной защиты. Системы ПАЗ
предназначены для поддержания технологического оборудования и
производства в безопасном состоянии, своевременном выявлении и
предупреждении аварийной ситуации, проведении аварийных
блокировок по заданным алгоритмам в случае возникновения
аварийной ситуации, а также останова технологического процесса и
оборудования и перевода управляющих механизмов в безопасное
для окружающей среды и персонала состояние.
Согласно ПБ 09-170-97 АСУТП должна соответствовать
требованиям ГОСТ 24.104 – 85 «Системы автоматического
управления технологическими процессами и ПАЗ на базе средств
вычислительной и микропроцессорной техники», техническому
заданию на систему и обеспечивать следующие функции:
•
постоянный контроль параметров процесса и управление
режимом для поддержания регламентированных значений
этих параметров;
•
контроль работоспособного состояния системы ПАЗ и
регистрация срабатывания защит;
•
постоянный контроль состояния окружающей среды в
пределах объекта;
146
•
постоянный анализ изменения параметров в сторону
критических значений и прогнозирование возможной аварии;
•
контроль с помощью средств управления и ПАЗ за развитием
и локализацией опасной ситуации, выбор и реализация
оптимальных управляющих воздействий;
•
проведение операций безаварийного пуска, остановки и всех
необходимых для этого переключений;
•
выдача информации о состоянии безопасности на объекте в
вышестоящую систему управления.
На рис. 13.1 и 13.2 показаны структурные схемы системы ПАЗ.
Ядро системы ПАЗ составляет промышленный контроллер, как
правило, резервируемый, с операционной системой реального
времени. Быстродействие ПЛК не является решающим моментом в
обработке аварийных ситуаций. Контроллер защит должен иметь
коммутационные возможности с выходом на локальные шины
Рис.13.1 Структурная схема системы ПАЗ на базе промышленных
контроллеров типа Premium
147
Рис.13.2 Структурная схема системы ПАЗ в составе АСУТП
13.4 Обеспечение системы ПАЗ
Для обеспечения системы ПАЗ необходимо:
•
промышленный контроллер, построенный на современной
элементной база;
•
отказоустойчивая структура контроллера (на работка на отказ
не менее 100000 часов);
•
своевременное выявление и предупреждение аварийной
ситуации;
•
высокая реактивность системы на событие (прерывание);
•
высокоскоростной аналоговый/дискретный ввод;
•
изолирование каналов ввода/вывода не менее 1000В;
•
дублирование устройств ввода/вывода при одновременном
сканировании каналов контроллерами системы управления и
защит, а также при резервировании контроллера защит;
•
обеспечение надежного бесперебойного питания системы
ПАЗ;
•
реализация алгоритмов ступенчатой логики для пуска,
останова, блокировок устройств управления объектом и
приведение основных блоков системы в исходное,
безаварийное состояние;
•
организация буфера аварийных сообщений в памяти программ
контроллера;