Модульная система безопасности SIL 3. Гибкая и удобная концепция безопасности производства

Машиностроительная и нефтегазовая отрасли должны иметь возможность удобной и гибкой реализации задач функциональной безопасности и противоаварийной защиты. Компания «Феникс Контакт» разработала новую модульную систему PSRmodular, которая с легкостью адаптируется к самым разным задачам функциональной безопасности с уровнем безопасности SIL 3 и PL e.
 
Всем известно, что хамелеоны реагируют на изменения окружающих условий очень быстро путем изменения окраски своего тела. Адаптивные свойства хамелеонов связаны с особыми пигментными клетками в коже. В сегодняшних условиях очень важно иметь аналогичную возможность быстрой адаптации к динамично меняющимся требованиям функциональной безопасности машиностроительной и перерабатывающей отрасти. Например, для обеспечения требуемого уровня SIL (Уровень Полноты Безопасности) или PL (Уровень Эффективности Защиты) все компоненты устройств и систем безопасности должны обеспечивать отказоустойчивую работу и гарантированно переводить оборудование в безопасное состояние в случае необходимости.

Интеграция 160 безопасных сигналов I/O

Как показывает опыт, ужесточение требований к функциональной безопасности связано с ростом уровня автоматизации производств и процессов. Например, такие функции безопасности как аварийный останов, блокировка ограждений, световые барьеры и коврики безопасности могут объединяться в одну систему безопасности. Такие системы безопасности могут быть реализованы с помощью применения системы PSRmodular, которая соответствует уровню полноты безопасности SIL 3 (МЭК 61508) и уровню эффективности защиты PL e (ИСО 13849). Кроме того, PSRmodular имеет возможность гибкого расширения функционала благодаря шине соединений TBUS с монтажом на DIN-рейку, что позволяет использовать систему безопасности как в простых, так и в сложных установках, начиная от трех функций безопасности  и заканчивая системами со 160 сигналами безопасности.

Эффективность и компактность системы PSRmodular достигается за счет множества различных функциональных модулей в корпусах MEmax шириной 22.5 мм, которые оснащены винтовыми или Push-in клеммами. Подключение модулей расширения исключает необходимость использования специального инструмента и позволяет сократить время монтажа и обслуживания системы безопасности. Сердцем системы PSRmodular являются два базовых модуля с различной производительностью, которые поддерживают коммуникацию сигналов безопасности между собой. Благодаря этим особенностям возможна простая и эффективная реализация концепции противоаварийной защиты целых производственных линий с множеством функций безопасности (Рис. 1).

Рис. 1. Безопасность производственных линий

В частности,  современное оборудование с распределенными системами ввода/вывода часто имеет в своем составе разнообразные датчики и исполняющие механизмы в роли функций безопасности, непосредственно не подключаемых к базовым модулям безопасности. Для этих специальных функций безопасности может использоваться отдельный модуль расширения. Такой подход физически разделяет локальную шину системы PSRmodular и использует необходимый протокол для его реализации на децентрализованных системах с возможностью установки пяти отдельных сегментов через каждые 50 метров в пределах одной установки (Рис. 2).
 
Рис. 2. PSRmodular с соединением TBUS

Надежный контроль состояния двигателей

Кроме контроля дискретных сигналов модули контроля скорости и состояния останова двигателей позволяют обрабатывать различные сигналы датчиков, протоколы TTL, HTL или SIN/COS. Библиотека функциональных блоков модулей расширения содержит в себе следующие функции: безопасный рабочий останов (SOS), безопасное ограничение скорости (SLS), безопасный диапазон скоростей (SSR) и безопасное направление (SDI) согласно МЭК 61800-5-2. Таким образом, появляется возможность контроля скорости оправки в режиме наладки механообрабатывающих и деревообрабатывающих станков при открытом защитном ограждении. Если превышаются заданные пределы скорости из-за ошибок в системе, привод немедленно отключается, и не создаются риски для оператора. В дополнение к вышесказанному, система PSRmodular также идеально подходит для контроля скорости роторов в ветрогенераторах и в автоматических транспортных или логистических системах (в т.ч. роботах), например на складах (Рис. 3).  
 

Рис. 3. Решения безопасности автоматических транспортных систем

Контроль аналоговых сигналов

Система PSRmodular вооружена модулем контроля аналоговых сигналов безопасности, например, сигналов уровня, температуры, расстояния и давления, что особенно важно для безопасности в нефтегазовой отрасли. Этот модуль обеспечивает четыре взаимонезависимые канала диапазоном 4…20 мА или 0…10В с разрешением 16 бит. Диапазон измерений от 0 до 15 мА позволяет использовать стандартизированные значения сигналов датчиков, в соответствии с рекомендациями NAMUR NE 43. Измерения аналоговых значений могут быть масштабированы в виде числовых значений со случайной единицей измерения во время конфигурирования системы. Кроме возможности конфигурирования пороговых значений и контроля диапазона измерений, присутствует возможность выполнять операции сложения и вычитания аналоговых значений. В результате чего процессы в системах перерабатывающей промышленности могут конструироваться надежно и безопасно.

Удобство конфигурирования безопасности с ПО PSRmodular

Конфигурирование многофункциональной системы безопасности осуществляется с помощью удобного программного обеспечения PSRmodular, которое содержит в себе все необходимые функции безопасности с возможностью диагностики. После создания графической схемы безопасности конфигурация может быть загружена в систему напрямую через USB-интерфейс. В качестве альтернативы возможно использование предварительно сконфигурированного  модуля памяти для быстрой наладки установок без использования ноутбука. Другой важной особенностью ПО PSRmodular является поддержка функции отчетов с расчетом индивидуального времени срабатывания функций безопасности (Рис. 4).

 
Рис. 4. Простое конфигурирование с помощью ПО PSRmodular

Для удобства обработки данных функций безопасности поддерживаются все основные протоколы, включая PROFINET, Ethernet/IP, Modbus/TCP и EtherCAT. А благодаря возможности диагностики функциональных блоков, оператор может быстро локализовать неисправность и, тем самым, сократить время простоя оборудования.

Заключение

Система PSRmodular от Phoenix Contact совместно с реле безопасности PSRmini предлагает эффективное решение для задач безопасности любой сложности для машиностроительной и нефтегазовой отрасли.

Автор: Аркадий Давыденко, Менеджер по продукции, ООО «Феникс Контакт РУС», e-mail: info@phoenixcontact.ru