ESD系统HIMA的培.ppt
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1、 ESD系统(HIMA)的培训一、ESD的含义nESD是英文Emergency Shutdown Device紧急停车系统的缩写。这种专用的安全保护系统是90年代发展起来的,以它的高可靠性和灵活性而受到一致好评。ESD紧急停车系统按照安全独立原则要求,独立于DCS集散控制系统,其安全级别高于DCS。在正常情况下,ESD系统是处于静态的,不需要人为干预。作为安全保护系统,凌驾于生产过程控制之上,实时在线监测装置的安全性。只有当生产装置出现紧急情况时,不需要经过DCS系统,而直接由ESD发出保护联锁信号,对现场设备进行安全保护,避免危险扩散造成巨大损失。二、较大规模的紧急停车系统应按照安全独立原则
2、与DCS分开设置,这样做主要有以下几方面原因:n(1)降低控制功能和安全功能同时失效的概率,当维护DCS部分故障时也不会危及安全保护系统;(2)对于大型装置或旋转机械设备而言,紧急停车系统响应速度越快越好。这有利于保护设备,避免事故扩大;并有利于分辨事故原因记录。而DCS处理大量过程监测信息,因此其响应速度难以作得很快;(3)DCS系统是过程控制系统,是动态的,需要人工频繁的干预,这有可能引起人为误动作;而ESD是静态的,不需要人为干预,这样设置ESD可以避免人为误动作。三、HIMA公司简介nHIMA公司是一家独立运作的公司,创建于1908年。是世界著名安全控制系统专业制造商。自1970年HI
3、MA公司生产出世界上第一套TV认证的故障安全型控制系统HIMA-Planar-System起,HIMA公司一直处于安全控制领域的最前沿,致力于安全控制系统技术和产品的开发和应用,并在该领域保持世界领先地位。HIMA公司现有400多名雇员,2个子公司,6个国际性的办事处和20多个代理商,成功地开发了国际市场,在国际市场中占有主要的份额。HIMA公司是世界上唯一一家既提供安全等级达AK7(DIN V 19250)/SIL4(IEC 61508)的故障安全型硬接线系统,又可提供安全等级达AK6/SIL3的容错可编程电子系统(PES)的制造商。n 三十多年来HIMA公司生产的安全控制系统已有超过16,
4、000多套投入使用,广泛分布于世界各地的化工、石化、海上石油平台、长输管线、油气站、冶金、建材、汽车制造、交通和制药等行业领域。HIMA公司生产的安全控制产品满足IEC61508和DIN19250等对安全控制的最高等级要求,并取得TV最高等级AK7/SIL4的认证。四、HIMA 的的ESD系统系统 nHIMA的 ESD主要包括H41q和H51q 两个系列。两个系列基于同样的硬件和软件,它们是第三代经生产实践验证的HIMA ESD系统,它可以更好和更安全的控制生产过程装置。此外,可以利用个人计算机进行用户组态、监测和趋势记录。nHIMA的H41q/H51q系统为CPU四重化结构(QMR),即系统
5、的中央控制单元共有四个微处理器,每二个微处理器集成在一块CU模件上,再由2块同样的CU模件构成中央控制单元。一块CU模件已经构成1oo2D结构,而HIMA的1oo2D结构产品可以满足AK6/SIL3的安全标准。采用双1oo2D结构,即2oo4D结构的目的是为用户提供最大的实用性(可利用性),其容错功能使系统中任何一个部件发生故障,均不影响系统的正常运行。nH41q系列是由5 单元高(1单元高=44mm)的机架构成的紧凑型系统。它容纳了所有的组件,例如:中央单元、电源供应、保险丝、电源分配,还有I/O模件。nH51q系统是模块化结构,由中央单元、扩展接口和电源供应模件组成的5单元高的中央机架,和
6、最多可以连接16个4 单元高的I/O子机架构成。nHIMA系统的全部模件均按照相关国际标准制造,所有的模件都经过包括高、低温老化实验的各种机械性能测试。n系统基本扫描周期为5 ms(非冗余结构)/25ms(冗余结构),SOE分辨率为ms级。n系统的SOE功能可对系统本身的故障或导致联锁停车的各种事件进行记录。(一)、过程循环扫描(一)、过程循环扫描 n HIMA ESD系统对用户程序的处理过程是周期循环的,简单描述如下:n读取过程输入信号n按照IEC61131-3 第节所规定的逻辑功能处理这些信息n然后依次输出处理结果n一个过程循环扫描有7步:n周期性的自检功能,包括硬件检测和软件检测,这个过
7、程是伴随着CU发出的连贯测试信号来实现的;n检测并读取输入信号(也包括安全以太网来的信号),完成过程变量对数据的接收;n系统接收的信息会通过DPR送到另一个中央处理单元;n把输入变量的值赋予内部变量,用户程序会对内部变量进行处理,处理结果被送至输出变量(需以太网通讯的变量被输出到以太网卡),并在系统内存中进行双CPU的点对点比较,如有错误则这对CPU将切除;n两个CU的输出进行交换并比较;n主CU会通过I/O BUS输出处理结果;n从CU会把输出结果读回来与下一个周期的正确逻辑输出比较,如果不相等则输出模块被切除,系统跳到第5步。n冗余的中央处理单元在每个过程循环完后都进行一次时钟同步,而通过
8、串行通讯和有自检功能的部分完成检测不依赖于一个过程循环。(二)、系统的安全性和可用性系统的安全性和可用性 n HIMA 的ESD系统,既可达到AK6的安全等级要求(DIN V19250),又能满足非常高的可用性的需要。根据安全性和可用性的需要,HIMA 的PES不仅在中央设备而且在I/O级上,均可提供单的或冗余的设备配置。冗余配置增加了系统可用性,当其中一个模件发生故障时将被自动切除,它所对应的另一个模件可以继续运行。RC6 SIL3 HIMA的自诊断技术可在一个扫描期内对系统的全部硬件进行诊断。CPU和I/O卡件的故障检测信息均可显示在系统的CU上,以4位字符显示在信息窗和系统的工作站上。故
9、障模件的位置可被显示出来,例如,机柜号、I/O卡件架号、I/O槽路号等。事实是每一块故障卡都被诊断出来,以便维护人员得知故障所在,并替换相应的I/O卡件。所有模件均可带电插拨,而不干扰PES系统的运行。下述重要的功能,在HIMA的自动化系统中采用:n增强的自检功能n运行中I/O模件测试功能n冗余中央模件的数据传输和数据比较功能 在中央区域故障的情况下,整个系统可通过一个独立的高优先级别的检测看门狗(watchdog)的硬电路系统,发出停机命令而使生产装置安全停车。(三)、诊断功能诊断功能(四)、一体化安全停车功能一体化安全停车功能(Integrated Safety Shutdown)在HIM
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