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      主機系統集成和功能安全是影響閥門行業的兩個關鍵問題

      來源:上海自動化儀表有限公司作者:發表時間:2019-04-28 08:59:48


      目前影響閥門行業的兩個關鍵問題是:主機系統集成和功能安全。
      主機系統集成
            在任何工廠安裝中,關鍵要求是能夠將用于打開或關閉閥門的執行機構與工廠的自動化系統平穩地集成。雖然上海自動化儀表有限公司執行機構和閥門之間的機械接口是標準化的,但控制系統的接口也經歷了永久性的發展。有許多具有挑戰性的決策:公司是否應采用并行控制,現場總線或兩者來實現冗余?而且,在選擇現場總線時,應該使用哪種協議?通信協議的系統集成已成為現代工廠安裝的執行機構供應的中心主題。今天,它遠遠超過機械設計的重要性,系統集成是必需的,集中在執行機構和主機系統之間的有效通信。
            上海自動化儀表有限公司閥門的自動打開和關閉是主要功能,通常是系統集成的直接方面。在簡單的應用中,操作命令打開和關閉,位置反饋信號和故障信號通常就足夠了。
            但是,如果使用現場總線協議,則信息傳輸的帶寬會大大增加。通過現場總線從分布式控制系統(DCS)進一步傳輸操作,訪問所有設備參數和操作數據所需的命令和反饋信號。這種用于診斷和維護目的的“輔助”信息不是操作的先決條件,但它有助于調試,維護和資產管理,因為它有助于更好地了解執行機構的整體情況。
            降低成本是現場總線技術的主要優勢之一。此外,在過程自動化中引入串行通信已成為現場設備的創新驅動因素,因此也成為執行機構的創新驅動力。如果沒有現場總線技術,效率提升的概念,例如遠程參數化或中央工廠資產管理,將是不可行的。市場上有許多不同的現場總線系統。常用于執行機構的通信系統包括Profibus DP,Modbus RTU,Modbus TCP / IP,FOUNDATION Fieldbus和HART。

       

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      需要在主機系統和執行機構之間交換各種不同的數據和信息包。因此,通信協議和數據接口需要準確地起作用以促進平滑的系統集成。
            因此,對執行機構供應商的一個重要要求是提供系統集成領域已建立的跟蹤記錄的證據,并證明不同現場總線協議的相關認證。協議實施與現場總線規范的一致性必須得到國際現場總線組織的認證:這些機構或由其認可的測試實驗室進行廣泛的測試,以驗證產品是否按照規范運行。
            除設備注冊外,DCS制造商還與現場設備進行專門的集成測試。通常,執行機構制造商與DCS制造商密切合作,為其測試實驗室提供樣品執行機構,并為執行機構接口提供支持。通常,產品參考隨后可在其網站上獲得。
            冗余是系統集成的另一個關鍵問題。實現它有多種不同的方法。至關重要的是,在非常早期的設計階段,DCS組件支持的不同冗余變體將使用所選的網絡設備和現場設備進行有效評估,協調和廣泛測試。
      建議系統集成應始終根據安裝的特定要求進行定制。例如,可能需要以優化通信周期時間或帶寬時隙的方式配置數據接口,并且僅傳輸應用所需的數據,從而加快通信效率。強烈建議在設計考慮的最早階段咨詢執行機構制造商。
      功能安全
            第二個重要主題是功能安全。這個問題對于整個過程工業尤其是化學或石油和天然氣應用至關重要,在這些應用中,人員和環境的保護是必不可少的,并且在發生事故時,經濟損失可能非常高。
            當局和保險公司越來越多地要求符合IEC 61508和61511標準。根據IEC 61508,功能安全涉及在發生工廠緊急警報時自動干預的系統,并確保工廠維持或進入安全狀態。
            在設計對人員有潛在危險或可能造成嚴重環境破壞的生產工廠時,應進行危害或風險評估。通常,一項措施是實施功能安全系統安全儀表系統(SIS); 這被視為降低風險的最先進方法。
            危害和風險分析還確定了SIS必須滿足的安全完整性等級(SIL)。簡而言之,SIL是通過功能安全系統降低風險的“測量單位”; 水平取決于潛在危險的嚴重程度。
      所需的SIS通常由傳感器,安全可編程邏輯控制器(PLC)和“演員”組成。在閥門領域,演員由執行機構和閥門組成。為了實現所需的風險降低,這些組件需要能夠滿足SIS整體所需的SIL。
            舉一個例子來說明功能安全的復雜性,必須認識到,即使僅使用具有SIL 2功能的組件,也不能保證安全儀表功能(SIF)整體也符合SIL 2要求。只有當SIF組合的所有組件的積分失效概率在SIL 2限值內且滿足某些附加要求時,才能達到此水平。
            因此,在工廠的設計階段,在決定SIS的組件時,建議仔細檢查聲明的安全數據。作為說明,最佳實踐是執行機構的按需故障概率(PFD)值不應超過所需SIL的允許PFD值的約25%。例如,如果單獨的執行機構將占SIF允許的PFD值的80-90%,則不太可能滿足整個SIF的要求。其他組件也有一定的失敗概率。使用經過深思熟慮和保守的計算方法來確保估算是安全的。
            SIS中最復雜的任務之一是確保傳感器,安全PLC和執行機構之間的接口協調并一起工作。這比標準過程控制系統更復雜,因為出于安全原因,通常存在關于組件的允許配置的限制。模塊化執行機構設計有助于實現這一點,因為只要遵守所有安全要求,就可以更換各個組件。
            同樣極為重要的是,工廠設計人員可以訪問正確配置和記錄其SIS所需的所有組件特定文檔,以獲得通知機構的認證。為了提供最大的支持,執行機構制造商需要提供安全數據,測試報告,證書和全面的安全手冊。支持還可以包括用于調試和驗證測試的清單。同樣,建議與執行機構制造商密切合作,以確保功能安全系統實現預期的風險降低。
            主機系統集成和功能安全是兩個非常重要的主題,目前正在影響各種閥門控制應用。本文深入了解了這些問題的重要性,挑戰和影響。但是,每個安裝都是不同的,驅動技術的采用者應該與他們的供應商合作,以獲得專家建議,以實現最實用的解決方案

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