Kami telah mengembangkan dua jenis modul input suhu sebagai fungsi I/O untuk sistem instrumen keselamatan ProSafe-RS. Modul-modul ini mematuhi SIL (Safety Integrity Level) 3 yang ditentukan oleh standar keselamatan fungsional internasional IEC61508, dan mencapai respons cepat dan keandalan tinggi. Makalah ini memperkenalkan fungsi sistem keselamatan dan menjelaskan cara menerapkannya.
| Gambar 1 Tampilan luar modul input suhu |
Sistem instrumen keselamatan Yokogawa Electric, ProSafe-RS, telah diadopsi di banyak aplikasi1 sebagai sistem yang mematuhi SIL (Safety Integrity Level) 3 yang ditentukan oleh standar keselamatan fungsional internasional IEC615082.
Secara konvensional, sistem dikonfigurasikan menggunakan pengkondisi sinyal untuk menangani masukan suhu. Namun, dengan konfigurasi sistem seperti itu, seringkali sulit untuk mengamankan ruang pemasangan pengkondisi sinyal. Masalahnya menjadi sangat serius ketika SIL3 diperlukan, karena diperlukan konfigurasi yang berlebihan. Gambar 1 menunjukkan tampilan eksternal modul input suhu kompatibel SIL 3 yang baru dikembangkan, SAT145 untuk termokopel dan SAR145 untuk detektor suhu resistansi.
Dengan menggunakan modul input suhu yang baru dikembangkan, pengkondisi sinyal tidak lagi diperlukan, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2. Dengan menggabungkannya dengan papan terminal kecil yang dikembangkan pada saat yang sama, ini juga memecahkan masalah ruang pemasangan.
Modul yang baru dikembangkan ini didasarkan pada spesifikasi dasar dan teknologi keandalan tinggi dari modul input suhu AAT145 dan AAR145 konvensional untuk sistem kontrol terintegrasi produksi CENTUM VP. Dengan mengadopsi fungsi diagnosis mandiri yang lebih canggih, kami telah mencapai kepatuhan terhadap SIL3, yang diperlukan untuk sistem keselamatan. Ini juga memenuhi persyaratan untuk respons input berkecepatan tinggi dan deteksi kegagalan yang diperlukan untuk sistem keselamatan. Hal ini juga mencapai ketersediaan dan pemeliharaan yang tinggi, sehingga meningkatkan produktivitas pabrik.
Makalah ini menjelaskan keselamatan tinggi, respons kecepatan tinggi, ketersediaan tinggi, dan peningkatan pemeliharaan yang diperlukan modul keselamatan.
| Gambar 2 Contoh Konfigurasi Sistem oleh SAT145 |
Spesifikasi dasar modul input suhu yang dikembangkan kali ini sama dengan modul input suhu untuk sistem VP Centum AAT145/ AAR145. Tabel 1 menunjukkan spesifikasi dasar modul baru.
Skor input adalah 16 poin, tetapi setiap saluran diisolasi, dan siklus pembaruan data setinggi 150 ms.
Selain itu, waktu deteksi Burningout (terputus) dikurangi menjadi 1, 5 detik, dan lebih dari 10 kali modul Centum VP I/O.
Tabel 1 Spesifikasi Dasar Modul Input Suhu
| spesifikasi | Model | |
|---|---|---|
| SAT145 | SAR145 | |
| fungsi | Input TC/MV | Input RTD |
| Jumlah saluran input | 16 saluran | 16 saluran |
| Sinyal input | TC Input J, K, E, T, S, R, N, B, Input MV: -100-150MV | Input RTD PT100, PT50, PT200, PT500, PT1000 NI100, NI120 |
| ketepatan | TC: ± 40 μV MV: ± 40 μV | Kisaran 800 Ω: ± 180 MΩ 4000 Ω Kisaran: ± 1700 MΩ |
| Jenis isolasi | Saluran isolasi | Saluran isolasi |
| Siklus pembaruan data | 150 ms | 150 ms |
| Waktu deteksi kelelahan | 1, 5 detik | 1, 5 detik |
1) Persyaratan untuk memuaskan SIL 3
| Gbr. 3 Konfigurasi seluruh modul |
Saat merancang sistem Prosaf e-RS, tujuan desain untuk mengonfigurasi loop pengaman SIL 3-komplian adalah bahwa diperlukan 1, 5 x 10-14, PFD (probabilitas kegagalan permintaan) dari seluruh loop pengaman, yaitu, yaitu, yaitu, yaitu, yaitu, yaitu, yaitu, yaitu, yaitu, yaitu, yaitu, yaitu, yaitu, yaitu, yaitu, SIL 3. Ini untuk membuatnya kurang dari 15% dari tingkat kegagalan (10-3 hingga 10-4). Dengan asumsi bahwa tes bukti (tes validasi pada saat inspeksi berkala) akan dilakukan setiap 10 tahun untuk mencapai hal ini, tingkat kegagalan yang tidak terpraktikkan dari semua komponen yang membentuk loop pengaman (λ)DU) (1) harus melebihi 3, 4 FIT (sekali setiap 340. 000 tahun). Dengan kata lain, tingkat kegagalan satu modul I/O harus sangat kecil.
Juga, di IEC61508, tingkat kegagalan keselamatan (SFF: (Tingkat Kegagalan Tota l-λ)DU) / Total tingkat kegagala n-λ) / Total tingkat kegagalan x 100 %) ditentukan sebagai 99 % atau lebih. Dengan kata lain, menggunakan semua diagnosis diri harus memiliki tingkat kegagalan berbahaya 1 % atau kurang.
2) Desain Keamanan
| Gambar 4 SAT145 Konfigurasi Saluran |
Laju deteksi kegagalan yang tinggi dicapai dengan mewarisi metode membandingkan hasil perhitungan dengan dua mikro, yang memiliki rekam jejak yang terbukti dalam modul I/O Prosafe-RS konvensional.
Selain itu, dengan mengimplementasikan fungsi “diagnosis startup” dengan benar, yang secara sengaja mengubah status operasi sirkuit input, dan “diagnosis komparatif”, yang membandingkan beberapa sirkuit input, telah diimplementasikan dengan benar pada setiap saluran untuk mencapai kapasitas deteksi kegagalan tinggi yang tinggi. 。 Keduanya efektif untuk deteksi kegagalan.
3) Verifikasi Keselamatan
FMEDA (Efek Mode Kegagalan dan Analisis Diagnostik) mengkonfirmasi kesesuaian dengan SIL3. Selain itu, validitas analisis dibuktikan dengan uji mesin aktual seperti tes penyisipan kegagalan.
Konfigurasi Modul
| Gambar 5 Konfigurasi Saluran SAR145 |
Gbr. Sisi sistem dan sisi saluran diisolasi, dan setiap saluran diisolasi. Kedua mikro membaca input dari setiap saluran dan mengonversinya menjadi data suhu. Hasil konversi dari prosesor mikro dibandingkan untuk memverifikasi validitas data input dan kelengkapan mikrosesor.
Gambar. 4 menunjukkan detail SAT145, dan Gambar. 5 menunjukkan detail dari setiap saluran SAR145. Setiap saluran memiliki sirkuit input sendiri dan konverter A/D.
Diagnosis saluran input
Setiap modul memiliki fungsi diagnostik yang cocok untuk konfigurasi sirkuit salurannya dan memaksimalkan kemampuan deteksi kegagalan. Sirkuit input menerima sinyal dari sensor. Sirkuit analog yang terdiri dari filter analog dan amplifier operasional.
Seperti dijelaskan di atas, konverter A/D disediakan pada setiap saluran, dan semua saluran melakukan konversi A/D secara bersamaan, mengurangi waktu siklus akuisisi data dan mempercepat respons input.
Diagnosis mandiri yang cepat dilakukan untuk mencapai waktu reaksi kegagalan, yang ditentukan dalam EN298 (Standar Manajemen Berna) dan sistem perencanaan keselamatan yang diperlukan dalam 3 detik.
Seperti halnya entri data, waktu waktu diagnosis yang paling diri telah berhasil mengurangi waktu siklus akuisisi data, tetapi waktu untuk membakar deteksi untuk mendeteksi pemutusan tidak dapat dikurangi dengan metode ini saja. Metode berikut telah dipecahkan.
PV sengaja bergeser ke atas dan ke bawah saat memutuskan sensor dan kabel lapangan. Sistem host mendeteksi pemutusan dari nilai PV.
Bahkan jika terputus, tegangan input ke modul I/O biasanya tidak diubah untuk sementara waktu karena kapasitas mengambang di kabel lapangan dan sirkuit modul I/O, sehingga umum untuk mendeteksi pemutusan segera segera Saya tidak bisa. Untuk mendeteksi luka bakar dengan cepat, arus untuk pembakaran deteksi rugi disediakan dan tegangan input sengaja digeser. Namun, dalam sistem VP Centum, konfigurasi sirkuit modul input suhu adalah khusus, sehingga butuh waktu untuk mendeteksi pemutusan.
Modu l-modul baru ini telah memperkenalkan metode berikut untuk mengurangi waktu deteksi pemutusan.
Sistem keselamatan membutuhkan ketersediaan dan konservativitas yang tinggi secara keseluruhan, dan perlu untuk memenuhi tingkat kesempurnaan keselamatan dan mencapai respons kecepatan tinggi. Oleh karena itu, ia memiliki resistensi kebisingan yang tinggi, dan perlu dengan mudah mengidentifikasi penyebabnya bahkan jika terjadi kegagalan.
Diagnosis mandiri yang cepat diimplementasikan untuk mencapai waktu reaksi kegagalan, yang ditentukan dalam sangat
Untuk meningkatkan resistensi kebisingan, langka h-langkah diambil dari perangkat keras dan firmware. Dengan tepat laju pengambilan sampel konversi A/D, kebisingan data yang sangat rentan terhadap lingkungan lapangan di semua data yang diperoleh ditekan. Kebisingan transisional yang tidak dapat ditekan oleh ukuran ini dikurangi dengan filter.
Dengan nilai PV tepat sebelum kegagalan, ia dapat menginformasikan kegagalan sistem atau kabel situs abnormal. Dengan cara ini, dimungkinkan untuk mengoptimalkan operasi sistem jika terjadi masalah untuk setiap aplikasi. Terutama dalam konfigurasi yang berlebihan, kontrol dan operasi sistem yang mulus dapat dimungkinkan karena nilai PV dapat dialihkan dengan bumpless jika terjadi kegagalan.
Dengan demikian mencapai ketersediaan tinggi.
Konservatif yang baik
Korespondensi jika terjadi kegagalan membutuhkan pemeliharaan yang cepat dan tepat. Oleh karena itu, sistem yang dapat secara akurat mengidentifikasi titik kegagalan diperlukan.
Secara khusus, penting untuk membedakan kegagalan karena fakto r-faktor eksternal seperti pemutusan kabel lapangan dan kegagalan karena fakto r-faktor internal seperti kegagalan bagian dalam modul. Oleh karena itu, dengan menambahkan sirkuit diagnostik dan memperoleh lebih banyak informasi diagnostik, fungsi untuk mengidentifikasi penyebab kegagalan telah ditingkatkan. Akibatnya, kami telah meningkatkan konservatif.
| Gbr. 6 Penampilan pelat terminal kecil |
Di sini, kami akan memperkenalkan karakteristik pelat terminal kecil SBT4D dan SBR4D yang dikembangkan untuk modul input TC dan RTD.
Gbr. 6 menunjukkan tampilan luar pelat terminal kecil, dan spesifikasi dasar pada Tabel 2.
Untuk memanfaatkan ruang implementasi terbatas secara efektif, diperlukan tidak hanya untuk meningkatkan skor per satuan area, tetapi juga untuk menempatkan setiap modul secara bebas.
Papan terminal kecil yang dikembangkan kali ini telah mewujudkan ruan g-yang. Hubungkan satu modul I/O ke pelat terminal 4. 3-inch.
Pelat terminal kecil ini dapat ditempatkan secara vertikal dan horizontal. Selain itu, dapat dilampirkan pada rel DIN umu m-pos, secara fleksibel menanggapi berbagai kebutuhan pasar.
Tabel 3 dan 4 menunjukkan skor input maksimum yang dapat disimpan dalam ruang 19 inci. Dibandingkan dengan input suhu Centum VP Terminal plat AET4D dan AER4D, efisiensi implementasi per lebar 19 inci telah dua kali lipat untuk SBT4D dan empat kali SBR4D.
Tabel 2 Spesifikasi Dasar Pelat Terminal Kecil
| spesifikasi | Model | |
|---|---|---|
| Dengan demikian mencapai ketersediaan tinggi. | Konservatif yang baik | |
| fungsi | Secara khusus, penting untuk membedakan kegagalan karena fakto r-faktor eksternal seperti pemutusan kabel lapangan dan kegagalan karena fakto r-faktor internal seperti kegagalan bagian dalam modul. Oleh karena itu, dengan menambahkan sirkuit diagnostik dan memperoleh lebih banyak informasi diagnostik, fungsi untuk mengidentifikasi penyebab kegagalan telah ditingkatkan. Akibatnya, kami telah meningkatkan konservatif. | Input RTD |
| Di sini, kami akan memperkenalkan karakteristik pelat terminal kecil SBT4D dan SBR4D yang dikembangkan untuk modul input TC dan RTD. | 16 saluran | 16 saluran |
| Papan terminal kecil yang dikembangkan kali ini telah mewujudkan ruan g-yang. Hubungkan satu modul I/O ke pelat terminal 4. 3-inch. | Pelat terminal kecil ini dapat ditempatkan secara vertikal dan horizontal. Selain itu, dapat dilampirkan pada rel DIN umu m-pos, secara fleksibel menanggapi berbagai kebutuhan pasar. | Pelat terminal kecil ini dapat ditempatkan secara vertikal dan horizontal. Selain itu, dapat dilampirkan pada rel DIN umu m-pos, secara fleksibel menanggapi berbagai kebutuhan pasar. |
Tabel 2 Spesifikasi Dasar Pelat Terminal Kecil
| spesifikasi | Model | |
|---|---|---|
| Dengan demikian mencapai ketersediaan tinggi. | Konservatif yang baik | |
| Korespondensi jika terjadi kegagalan membutuhkan pemeliharaan yang cepat dan tepat. Oleh karena itu, sistem yang dapat secara akurat mengidentifikasi titik kegagalan diperlukan. | Secara khusus, penting untuk membedakan kegagalan karena fakto r-faktor eksternal seperti pemutusan kabel lapangan dan kegagalan karena fakto r-faktor internal seperti kegagalan bagian dalam modul. Oleh karena itu, dengan menambahkan sirkuit diagnostik dan memperoleh lebih banyak informasi diagnostik, fungsi untuk mengidentifikasi penyebab kegagalan telah ditingkatkan. Akibatnya, kami telah meningkatkan konservatif. | Gbr. 6 Penampilan pelat terminal kecil |
| Di sini, kami akan memperkenalkan karakteristik pelat terminal kecil SBT4D dan SBR4D yang dikembangkan untuk modul input TC dan RTD. | Gbr. 6 menunjukkan tampilan luar pelat terminal kecil, dan spesifikasi dasar pada Tabel 2. | Untuk memanfaatkan ruang implementasi terbatas secara efektif, diperlukan tidak hanya untuk meningkatkan skor per satuan area, tetapi juga untuk menempatkan setiap modul secara bebas. |
Papan terminal kecil yang dikembangkan kali ini telah mewujudkan ruan g-yang. Hubungkan satu modul I/O ke pelat terminal 4. 3-inch.
| spesifikasi | Model | |
|---|---|---|
| Konservatif yang baik | spesifikasi | |
| Korespondensi jika terjadi kegagalan membutuhkan pemeliharaan yang cepat dan tepat. Oleh karena itu, sistem yang dapat secara akurat mengidentifikasi titik kegagalan diperlukan. | Secara khusus, penting untuk membedakan kegagalan karena fakto r-faktor eksternal seperti pemutusan kabel lapangan dan kegagalan karena fakto r-faktor internal seperti kegagalan bagian dalam modul. Oleh karena itu, dengan menambahkan sirkuit diagnostik dan memperoleh lebih banyak informasi diagnostik, fungsi untuk mengidentifikasi penyebab kegagalan telah ditingkatkan. Akibatnya, kami telah meningkatkan konservatif. | Gbr. 6 Penampilan pelat terminal kecil |
| Di sini, kami akan memperkenalkan karakteristik pelat terminal kecil SBT4D dan SBR4D yang dikembangkan untuk modul input TC dan RTD. | Gbr. 6 menunjukkan tampilan luar pelat terminal kecil, dan spesifikasi dasar pada Tabel 2. | Untuk memanfaatkan ruang implementasi terbatas secara efektif, diperlukan tidak hanya untuk meningkatkan skor per satuan area, tetapi juga untuk menempatkan setiap modul secara bebas. |
Titik Koneksi
16 saluran
Lebar 4, 3 inci (110 x 90 x 35 mm)
Tabel 3 TC/MV Input Koneksi Titik
spesifikasi
