CC BY
15АВТОМАТИЗАЦИЯ
в.К. жданкин, Компания ПРОСОФТ
надежное будущее со взрывозащищёнными системами удаленного ввода/вывода
В статье кратко представлены модульные взрывозащищённые системы ввода/вывода компании Pepperl+Fuchs: система LB для установки во взрывоопасных зонах классов 2 и 22, и система FBr предназначенная для установки во взрывоопасных зонах классов 1 и 21.
Обе системы отличаются высокой плотностью компоновки каналов ввода/вывода в корпусе и легко сопрягаются с системами взрывобезопасной зоны посредством протокола HART (Highway Addressable Remote Transducer) и стандартных промышленных сетей PROFIBUS, Modbus. Надёжность передачи данных обеспечивается резервированием каналов передачи данных и цепей электропитания. Для повышения уровня безопасности систем управления и защиты технологических процессов применяются блокирующие выходы со значением интегрального уровня безопасности SIL 2 (соответствуют требованиям стандарта промышленной безопасности МЭК 61508)
Модульные взрывозащищённые системы удалённого ввода/вывода серий LB/FB Remote I/O компании Pep-perl+Fuchs являются экономичным решением для создания контрольноизмерительных систем. При реконструкции предприятий и модернизации программно-технических комплексов они являются наилучшим решением, так как могут быть использованы существующие средства нижнего уровня автоматизации. Системы LB/FB обеспечивают также обмен данными с интеллектуальными средствами нижнего уровня через HART-протокол по сети PROFIBUS. На центральной рабочей станции возможно применение программной оболочки PACTware на основе технологии FDT/DTM для настройки,
визуализации и управления полевым оборудованием [1].
Системы также снабжены независимыми от сети выходами для обеспечения интегрального уровня безопасности SIL 2 (Safety Integrity Level) в соответствии с требованиями стандарта IEC 61508 «Функциональная безопасность электрических, электронных и программируемых электронных схем, связанных с безопасностью», что необходимо для обеспечения защиты технологических процессов в нефтяной, газовой, химической, нефтехимической и других отраслях промышленности.
сеть PROFIBUS
во взрывоопасных зонах
Системы LB/FB Remote I/O осуществляют сбор различных сигналов с приборов нижнего уровня в интеллектуальные распределительные коробки, установленные непосредственно во взрывоопасных производственных зонах рядом с датчиками и исполнительными устройствами. Стандартные входные и выходные сигналы (дискретные, аналоговые, релейные) передаются в систему управления через модули удалённого ввода/вывода (Remote I/O): в одной подстанции может быть собрано до 80 каналов аналоговых входов/выходов. Более 10 таких подстанций может быть подключено на одной шине. При этом значительно снижаются расходы на кабели по сравнению с обычными системами
«точка-точка». Также возможна HART-коммуникация с интеллектуальными полевыми приборами через двухпроводную шину.
Сеть PROFIBUS во взрывоопасной зоне
HART-КОММУНИКАЦИЯ -ДОПОЛНИТЕЛЬНОЕ ПРЕИМУЩЕСТВО
Станции систем удалённого ввода/вывода, установленные во взрывоопасных зонах класса 2 (система LB) и класса 1 (система FB), обеспечивают дополнительные преимущества без дополнительных затрат. Все HART-совместимые полевые устройства могут адресоваться из центрального устройства управления, что делает возможным использование HART-протокола в сети PROFIBUS. При этом для обеспечения индивидуального подключения к ним не требуется применение портативных коммуникаторов, как было ра-
24 \\ ТЕРРИТОРИЯ НЕФТЕГАЗ \\
\\ № 2 \\ февраль \ 2008
Управляющее устройство осуществляет обмен данными с полевыми устройствами HART через сеть PROFIBUS
нее. Вместо этого на операторской рабочей станции используются прикладные программы на основе технологии FDT (Field Device Tool), такие как PACTware. Новейшая технология FDT позволяет создавать открытые системы посредством настройки окружения для объединения программных драйверов всех периферийных устройств и коммуникационных компонентов, что позволяет интегрировать их в системы управления. Небольшие программные драйверы DTM (Device Type Manager — программы, описывающие не только средства связи, но и данные об устройствах) передают описание функциональных возможностей HART-совместимых полевых устройств и систем LB/FB Remote I/O техническим средствам системы управления поддерживающим технологию FDT, так что можно конфигурировать и настраивать HART-устройства нижнего уровня и модули систем удалённого ввода/вывода через сеть PROFIBUS. Системы Remote I/O описываются модульными DTM, которые позволяют сетевым соединителям или шлюзам настриваться из центрального устройства управления. Для конфигурирования всех модулей ввода/вывода могут использоваться собственные технические средства распределённых систем управления или специальные конфигурационные средства, такие как PACTware компании Pepperl+Fuchs. Системы удалённого ввода/вывода обрабатывают цифровой сигнал HART в соответствии со стандартами и функционируют подобно HART-модему при получении HART-сообщений из управляющего устройства PROFIBUS Class 2. Затем данные
передаются с использованием частотной модуляции по линии 4-20 мА через подсоединённые преобразователи источников питания и выходные разделительные устройства. Ответный сигнал полевого устройства передаётся обратно в систему управления через сеть PROFIBUS и при этом не влияет на работу сети PROFIBUS, в которой осуществляется циклический опрос ведомых устройств, конфигурирование диапазона измерений и т.п. Полевые HART-устройства, для которых имеется специализированный DTM, работают через сеть PROFIBUS с индивидуальными HART-параметрами.
Системы удалённого ввода/вывода упрощают проектирование при реконструкции нефтегазохимических производств с потенциально взрывоопасной средой. При этом применяются хорошо проверенные принципы и виды взрывозащиты: искробезопасная электрическая цепь и взрывонепроницаемая оболочка. Искробезопасные токовые петли 4...20 мА применяются также для электропитания полевых устройств. Удалённый ввод/вывод вписывается в комплексную концепцию при установках во взрывоопасных газовых средах, для которых применение HART-коммуникации не только обеспечивает экономию аппаратных средств, но и снижение стоимости эксплуатациитак-же в течение всего срока существования системы.
ИНТЕГРАЛЬНЫЙ УРОВЕНЬ БЕЗОПАСНОСТИ SIL 2
В прошлом, когда необходимо было обеспечить функциональную безопасность приложения с системами удалён-
ного ввода/вывода, требовали использования дополнительных дискретных выходов, так как часто промышленная сеть не удовлетворяет требованиям функциональной безопасности. По этой причине была разработана концепция функциональной безопасности, независимой от шины, с использованием отдельного блокирующего входа. Выходы могут отключаться посредством команды, имеющей более высокий приоритет по сравнению с командами шины. В системах удалённого ввода/вывода имеются выходные модули, которые управляются через шину, но выходной ток которых может снижаться до нулевого значения через специальный блокирующий вход.
Блокирующие входы
для обеспечения безопасности
уровня SIL 2
Для исключения излишних диагностических сообщений отключается не только питание модуля, но и разрывается выходной токовый контур. Модули без специальных блокирующих входов можно устанавливать на объединительной плате совместно с модулями, снабжёнными блокирующим входом. Последние находятся под постоянным управлением системы через шину и не зависят от положения блокирующего контакта. И, напротив, модули с блокирующим входом управляются только через шину при замкнутом блокирующем контакте.
ЛИТЕРАТУРА
Жданкин В.К. Спецификации FDT/DTMи консорциум РАСТшаге// Современные технологии автоматизации. 2002. № 3.
WWW.NEFTEGAS.INFO
\\ АВТОМАТИЗАЦИЯ \\ 25
