SiS 安全仪表系统_淄博向合智能科技有限公司

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通过集成安全技术实现过程新利18官网

时刻安全

    在过程工业中,危险过程并不罕见。这些危险可能源于加工的原料有毒,易燃或甚至有爆炸的可能。另一方面,过程本身就是危险的 — 如涉及高压、高温或放热反应。这其中的危险,若不适当解决,将导致灾难。在处理危险过程时,人员、工厂设备和环境的安全最为重要,但是同样极其重要的是如何将系统适当放置,以确保安全不会由于系统的差错而危及生产过程。

    为实现这种安全和容错的结合,必须要有一个可靠的安全仪表系统 (SIS),在需要时可以确保工厂的安全状态,但同时也可满足过程工业的高可用性需要。

全面的安全仪表产品和服务

    过程新利18官网的安全集成提供全面的产品和服务,用于工程工业的故障安全和容错应用。安全集成范围中的组件在安全仪表系统进行组合,能够快速响应差错条件,以使工厂保持在安全状态。西门子可提供典型安全仪表系统的所有主要部件,包括故障安全仪表、故障安全和容错控制,直到执行器。

完全集成在标准新利18官网系统中

    采用匹配I/O的SIMATICS7-400FH控制器为您的应用提供了最大程度的安全性、容错能力和可用性。从现场级PROFIBUS上的故障安全传送器,到SIMATICPCS7过程控制系统:使用我们提供的产品,可以在全集成的完整系统中,为新利18官网与安全应用实现高效、灵活的解决方案。

5SIMATIC PCS 7 Safety & Security

    伴随着标准化、开放化以及全球联网进程,计算机犯罪所带来的潜在威胁也在日益增加。来自有害程序或者非法人员的威胁花样繁多,例如:

■ 使网络不堪重负或出现故障

■ 窥视、盗取访问数据或过程数据

■ 非法入侵过程控制系统

■ 蓄意破坏

    为了保护配备有 SIMATIC PCS 7 过程控制系统的工厂,西门子已开发出一种非常有效的全面安全方案,可以使许多安全措施相互关联,不断得到完善。

    但是,即使采用了所有已知的防护措施,也无法保证绝对安全。采用 SIMATIC PCS 7 IT 安全与安全技术结合使用的方式,就可以消除计算机犯罪行为的影响,或者将其限制在可以承受的程度。

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来自可靠合作伙伴的符合标准且灵活的安全产品和解决方案

标准和法规交织的复杂网络... ... 以及帮助您满足所有需求的可靠合作伙伴。

    根据法律法规,工厂经营者必须确保人员的安全并对环境加以保护。为了实现这一目标,所有的规则、规定和法规必须在工厂中执行。若存在潜在的危险,必须进行危险和风险分析。这种分析说明存在的风险,以及需要的现有及补充措施,从而将这些风险降低到最低可接受范围内 (ALARP)。

    工厂的安全生命周期活动都必须记录在案(如安全规划、安全要求规范),以确保在工厂的分析、实现和运行阶段始终保持一致的安全性方法。

    此外还必须根据需求,保证最高可用性,例如通过柔性模块化冗余(FMR)。以这种方法,可以轻易地实现 100% 的灵活可扩展冗余。

    25 年来,西门子作为可靠的行业合作伙伴,一直为众多领域的过程安全系统实施一流的新利18官网解决方案。我们的解决方案具有最佳的效率,帮助用户节省大量的潜在成本,当然,它们同时还符合适用的国家和国际标准,如 IEC 61508(达 SIL 3)和IEC 61511。

IEC 61508 基本标准

    IEC 61508 定义了获得产品功能安全的方法。其符合性是由相应的证书来证明的。该标准全球适用,并且作为各种技术规范和安全仪表系统设计和运行的基础。

IEC 61511 过程工业中的应用标准

    IEC 61511 是以 IEC 61508 为基础制定的过程工业安全标准。它主要作为过程工厂内规划、实现和运行安全仪表系统的准则。其中重要的一点是,作为功能安全管理需求的一部分,需要记录工厂完整生命周期内的所有更改。

安全完整性等级 (SIL)

    IEC 61508 和 IEC 61511 定义四个不同的安全完整性级别 (SIL1-4)。SIL 是评估某种可能性的措施,例如特定的安全仪表功能(SIF) 在出现某要求时仍可成功运行的可能性。SIL 级别等级越高,则低越能降低风险。使用经过认证的安全组件有助于确保每个 SIF 都符合所需的 SIL。)

与解决方案合作伙伴一起提供实现安全生命周期管理的支持

安全生命周期管理

    IEC 61511 规定了从传感器、控制器到执行器的整个安全回路的安全要求。不仅要考虑单个产品,而且要考虑工厂的完整生命周期,包含风险分析、计划、安装、运行、一直到停止运行。

    我们提供安全仪表系统的完整生命周期支持,并提供全面的产品、系统和服务:

■完整、统一的安全仪表系统: 控制器、包含安全生命周期工程组态安全矩阵和可靠的过程仪表

■包括安全仪表系统生命周期所有阶段的系列服务,包括培训、文档以及 7x24 小时全天候服务

解决方案合作伙伴

    为了满足安全工程领域日益增长的需求,西门子新利18官网和驱动集团除了提供现有的标准服务与支持, 也提供经过挑选的“西门子新利18官网解决方案合作伙伴”。这些都是优秀的合作伙伴公司,为您提供所有安全相关方面的专业咨询和支持。PCS 7 安全专家是过程新利18官网领域中通过认证的、安全方面的解决方案合作伙伴。他们全面了解过程行业的安全工程,并且:

■具有 IEC 61511 安全生命周期的技术知识

■具备 S7 F System 和SIMATIC 安全矩阵的安全工程知识

■具有丰富的过程工业安全应用项目经验

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简便集成到控制系统中

    我们创新的安全仪表系统包括 SIMATIC S7-400FH、SIMATIC ET200M 和 ET 200S 以及 SITRANS P,可连接到任何数字控制系统(DCS)。如果集成到 SIMATIC PCS 7 过程控制系统中,其优势更是独一无二的。这种组合可以缩短工程组态时间,提高运行性能,节约备件管理成本,同时降低了总维护成本。

采用成熟标准的公用接口

    在连接标准和安全相关 I / O 模块和设备时, 可使用成熟的PROFIBUS DP 和 PROFIBUS PA 现场总线技术。安全相关的标准通讯使用同一总线介质。这也适用于故障安全压力变送器的接口,例如,将 SITRANS P DS III 连接到采用 PROFIsafe、符合 SIL 2 等级的 PROFIBUS PA(经过使用验证)。通过 PROFIsafe 的安全集成总线技术,可以实现控制器、分布式安全 I/O 和安全相关过程仪表之间经过认证的故障安全通讯。通过现场总线所有层次上的冗余或环形结构,可以实现最高的可用性。

优点一览

■为过程控制和过程安全应用采用一套工程组态系统

■SIMATIC S7-400FH,适用于 SIMATIC PCS 7 和过程安全的

公用控制器平台

■DCS 和 SIS 间的直接、无缝通讯

■自动集成包含时戳的各种安全相关报警和状态信息

深思熟虑的高可用性理念

    西门子柔性模块化冗余所提供的创新理念可以实现可扩展的、高性价比的解决方案。可根据不同的应用需求,提供各种不同层面的多重容错功能。

在整个安全生命周期中显著地简化了工程设计

    可以在成熟的 SIMATIC 管理器中创建标准和安全程序 — 无论是否使用 SIMATIC PCS 7。这样既可以降低工程设计成本,也可以减少培训需求。可以使用连续功能图 (CFC) 或创新的安全生命周期工程和管理简便工具SIMATIC 安全矩阵,来设计程序的安全部分。为此,可使用 S7 F 系统库中经过 TÜV 认证的功能块。

    SIMATIC 安全矩阵操作使用因果方法大大降低了工程组态、调试和维护的成本,并自动满足 IEC 61511 的要求。

优点一览

■柔性模块化冗余 (FMR)

- 独立于 CPU 冗余的 I/O 和现场设备冗余

- 在发生组件故障时,不会进入限时安全运行模式(降级模式)

- 可选择与安全仪表功能 (SIF) 相匹配的冗余

- 安全功能不依赖冗余

■SIMATIC 安全矩阵

- 使用因果方法组态安全功能

- 在 CFC 中自动生成安全逻辑

- 在 SIMATIC PCS 7 的用户界面上直观地显示安全矩阵

- 便于追踪更改情况

- 集成调试和维护功能(安全生命周期)

全面的产品与服务

    西门子的安全仪表系统由安全控制器、安全总线系统和 I/O 以及安全仪表(如用于压力测量的仪表)组成。

    已安全集成为基础,我们为过程工业提供了一流、全面和统一的解决方案,并在安全仪表系统所有生命周期阶段提供优质服务。

    我们拥有完整的产品系列和几十年的经验,可以针对过程安全系统提供一流的新利18官网解决方案。我们的综合解决方案包括:

• 符合IEC 61511、S84 的紧急停机和过程关断系统(ESD/PSD)

• 符合 EN298、NFPA 85 的燃烧装置管理系统(BMS)

• 符合 EN 54、NFPA 72 的火焰和气体应用(F&G)


 

集成控制与安全

SIMATIC PCS 7 — 安全仪表系统的完全集成

    西门子过程新利18官网系统的安全集成功能,可以将安全仪表系统以最佳形式集成到过程控制系统中。采用公用集成方式,就可以将基本过程控制系统 (BPCS) 和安全仪表系统建立在公用硬件的基础上。

通常可以分为以下三种集成方式:

• 接口方式

    BPCS 和安全仪表系统采用不同的硬件,它们通过网关连接在一起以进行数据交换。两个系统使用不同的工程组态工具。

• 集成方式

    BPCS 和安全仪表系统采用不同的硬件,但具有统一的通讯系统并使用共同的工程组态工具。

• 公用方式

    BPCS 和安全仪表系统组合到过程控制系统中。它们使用共用的硬件(控制器、现场总线、I/O)。标准程序和安全相关程序并行执行,相互独立。

    安全集成的模块化和灵活性允许分别定义集成的程度。例如,您可以自行决定是在一个控制器(新利18官网系统),还是在不同的控制器中执行基本过程控制功能和安全功能。

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    利用 PROFIBUS,通过标准通讯方式可将西门子安全集成系统连接到其它开放式控制系统中,从而对这些优势加以利用。这些优势包括:

• 在同一个 S7-400H 控制器中处理标准功能和安全功能

• 使用 PROFIBUS 和 PROFIsafe 替代单独的安全总线来实现控制器和分布式 I/O 之间的标准通讯和安全相关通讯

• 在 ET 200M 和 ET 200S 系统的远程 I/O 站中混合运行标准和安全相关 I/O 模块

    然而,只有与西门子通用 SIMATIC PCS 7 过程控制系统进行独特组合,才能充分发挥安全集成的最大潜能。还会因此获得更多的优势,如:

• 同一个工程组态系统可用于基本过程控制和安全相关应用

• 可将安全技术集成到同类的 SIMATIC PCS 7 新利18官网系统中

• 在 SIMATIC PCS 7 操作员站上,安全相关应用集成到操作方便的过程可视化系统

• 通过时戳,在过程可视化系统中自动显示安全相关故障消息

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在 SIMATIC PCS 7 过程控制系统中组合基本过程控制系统和安全仪表系统。

安全集成现场总线技术

    采用灵活的 PROFIBUS 架构实现统一的现场通讯

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PROFIsafe — 安全相关的 PROFIBUS 通讯

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柔性模块化冗余

    通过灵活和可扩展的容错功能实现安全的成本优化

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    安全集成的一个突出特点就是灵活的柔性模块化冗余(FMR)。根据新利18官网任务和安全需求的不同,组态工程师可以针对由控制器、现场总线和 I/O 组成的各体系结构层次分别确定冗余程度,以使其能够与现场仪表相匹配。一个层次的各个组件都可进行冗余配置,并且物理上分离。所有组件都符合安全完整性等级 SIL 3 的要求。

    这样就可以针对个别任务定制相应的容错体系结构,该结构可以承受多个同时出现的故障。如下配有 ET 200M 分布式 I/O 系统的工厂示例所示,整个系统可在一个体系结构层次内进行不同冗余度的组合(1oo1、1oo2 和 2oo3)。

    根据可靠性建模分析,与双重或三重结构的常规冗余结构相比,西门子的柔性模块化冗余可提供更高的可用性。因为 FMR 只在实际需要的地方配置冗余性,因此与传统的冗余结构相比,可以实现更具吸引力且性价比更高的安全应用。

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    在全面 FMR 理念中,安全仪表系统可分为两种不同的形式:

• 单通道、非冗余组态

• 冗余、高可用性和容错结构

 

    这两种结构选项都是极其灵活的,可以根据不同客户的具体要求进行广泛的设计。您不但可以在 I/O 区域合并标准和安全功能,也可以在控制器级对标准控制和安全性进行合并或拆分。利用西门子的柔性模块化冗余理念,可以实现全面的灵活性和可扩展性。

    在体系结构的个别层次(控制器、现场总线和 I/O)中,根据所使用的 I/O (远程 ET 200M 和 ET 200S I/O 站或者符合 3.0 行规的PROFIBUS PA 设备),可以选择图中所示、以及上表中所列出的配置方法。

应用实例

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    为了保证安全仪表功能(SIF)的急停切断(ESD)阀在安全事件发生时仍能无故障的工作,必须定期检查它们的功能是否正常。

    装置停车时,这种检查可以通过完全行程测试来执行。然而,由于在此过程中阀完全关闭,所以在过程运行期间,通常不能使用这种测试方法。

    在这种情况下,部分行程测试是理想的替代方法。在测试期间,可以通过部分打开或关闭阀门来检查,而无需中断工艺过程。阀门行程通常在 10 到 15% 之间。部分行程的长度取决于过程条件和所需的诊断功能覆盖程度。

    通过部分行程测试,可以不改变 SIL 而延长所需完全行程测试的时间间隔。当定期执行部分行程测试(如每年 4 次)时,两次完全行程测试间的间隔可以从一年延长为两年。

    西门子的安全仪表系统已经包含了预组态的功能块,用于根据定义的测试间隔自动执行部分行程测试。这些功能块为操作员提供了阀门功能报警和反馈,并使用 PFD 计算(要求限定的故障率)来确定下次完全行程测试的时间。

    为实现操作员系统的可视化,可选用预定义的面板。这样可以快速浏览阀门状态和 PST 参数,显示上一次部分行程测试的状态,并进一步提供计划进行测试的信息。

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关于安全系统的定义

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