Detectie Gaz Si Protectie Antiincendiu Pentru Un Parc de Rezervoare

Politehnica

Detectie Gaz Si Protectie Antiincendiu Pentru Un Parc de Rezervoare

Byadmin ianuarie 1, 2024

CUPRINS

1.Introducere

1.1. Prezentarea lucrării

1.2. Descrierea temei

2.Solutii existente

2.1. Risc

2.2. Standarde de protecție

2.2 .Sisteme de incendiu si gaz

2.3. Hazarde

3. Echipamente Yokogawa

3.1 Harware

3.1.1 Prezentare generală

3.1.2 Specicații pentru module hardware

3.1.3 CPU

3.1.4 Comunicația într-un sistem de protecție

3.2.Echipamente software- Workbench

4.Aplicația

4.1Introducere

4.2 Lista de semnale

4.2.1. Semnale digitale de intrare

4.2.2. Semnale analogice de intrare

4.2.3 Semnale digitale de ieșire

4.3 Funcții bloc

4.3.1 Funcția tipică LADIM

4.3.2 Funcția tipică GDT

4.3.4 Funcția tipică FDT

4.3.5 Funcția tipică FDTIS

4.3.6 Funcția tipică OUTR

4.3.7 Funcția tipică OUTRS

4.3.8 Funcția tipică MOVF

4.3.9 Funcția tipică F2X

4.4 Logica aplicației

4.4.1 Logica MAC

4.4.2 Logica GD

4.4.3 Logica FD din instalatie

4.4.3 Logica FD din interiorul rezervoarelor

5. Concluzii

6. Bibliografie

Abrevieri:

HAZOP – Studiu de pericol și operabilitate

SIS – Sistem automat de securitate

OSHA – Administrația Sănătății si Siguranței Muncii a Americii

ACGIH – Conferința Americană a Guvernului Igieniștilor Industriali

EPA – Agenția Americană de Protecție a Mediului

EPSC – Centrul European al Siguranței Procesului

SIL – Nivelul de Integritate al Securității

PFD – Probabilitatea de eșec în timpul cererii

RRF – Factorul de reducere al riscului

IEC – Comisia Electrotehnică Internațională

ANSI – Institutul American de Standarde Naționale

ISA – Societatea Internațională de Automatizare

SENG – Calculatoare de inginerie

SCS – Stație de control a securității

FCS – Stație de control a intalației

PLC – Controller programabil

HIS – Sistem cu interfață pentru utilizator

ECC – Cod de corectare a erorii

POU – Unitate organizațională a programului

I/O – Intrare/Ieșire

CCS – Sistem Central de Control

MOS – Comutator de intrare în mod mentenanță

Lista de figuri:

Figura 1.1. Imagine de ansamblu asupra unei instalații complexe

Figura 2.1. Dependența probabilitate-consecințe

Figura 2.2. Niveluri independente de protecție

Figura 2.3. Honeywell, proces de detecție foc și gaz

Figura 2.4. Challenger-SOS, schema de proces

Figura 2.5. Piper Alpha după explozie

Figura 2.6. Explozia Buncefield

Figura 2.7. Deepwater horizon

Figura 2.8 Cauze care au dus la catastrofa de la Bhopal (Bhopal Medical Appeal, 2002)

Figura 3.1 Sistem Yokogawa standard

Figura 3.2. SCS cu module singulare

Figura 3.3 Drumul semnalului in SCS cu module singulare

Figura 3.4 SCS cu module redundante

Figura 3.5 Drumul semnalului in SCS cu module redundante

Figura 3.6 LED-uri pe un modul de procesare

Figura. 3.7. FBD

Figura 3.8. LD

Figura 3.9. Workbench, fereastră principală

Figura 3.10. Configurația hardware

Figura 3.11. Dicționarul

Figura 3.12 Declararea unei variabile

Figura 3.13 Funcții bloc

Figura 3.14 Declararea unui parametru

Figura 3.15. I/O wiring

Figura 3.16. Adăugarea de programe și funcții bloc

Figura 3.17. Utilitare de inginerie și întreținere

Figura 3.18. Proprietățile proiectului

Figura 3.19. I/O Parameter Builder

Figura 3.20. Analizor de integritate

Figura 3.21. Cross Reference Analyzer

Figura 4.1. Imagine de ansamblu asupra parcului de rezervoare

Figura 4.2. Zona de pompare

Figura 4.3 Zona de încărcare

Figura 4.4. Zona 10 și cele 6 rezervoare

Figura 4.5. Funcția bloc LADIM

Figura 4.6. Logica din spatele blocului LADIM

Figura 4.7. Funcția bloc GDT

Figura 4.8. Logica din spatele blocului GDT

Figura 4.9. Funcția bloc FDT

Figura 4.10. Logica din spatele blocului FDT

Figura 4.11. Funcția bloc FDTIS

Figura 4.12 Logica din spatele blocului FDTIS

Figura 4.13. Funcția bloc OUTR

Figura 4.14. Logica din spatele blocului FDTIS

Figura 4.15. Funcția bloc OUTRS

Figura 4.16. Logica din spatele blocului FDTIS

Figura 4.17. Functia bloc MOVF

Figura 4.18 Logica din spatele blocului MOVF

Figura 4.19. Funcția bloc F2X

Figura 4.20. Logica din spatele blocului F2X

Figura 4.21. Exemplu de cauza si efect pentru butoanele din zona 10

Figura 4.22. Exemplu de cauza si efect pentru detectoarele de gaz

Figura 4.23. Exemplu de cauza si efect pentru detectoarele de foc

Figura 4.23. Exemplu de cauza si efect pentru rezervorul 104

Lista de tabele:

Tabelul 2.1. Probabilitatea de apariție a riscurilor

Tabelul 2.2. Consecințele riscurilor

Tabelul 2.3. Nivelele SIL

Tabelul 3.1 LED-uri pe un modul de procesare

Tabelul 4.1. Convenția de nume pentru variabilele blocului LADIM

Tabelul 4.2. Convenția de nume pentru variabilele blocului GDT

Tabelul 4.3. Convenția de nume pentru variabilele blocului FDT

Tabelul 4.4 Convenția de nume pentru variabilele blocului FDTIS

Tabelul 4.5. Convenția de nume pentru variabilele blocului OUTR

Tabelul 4.6. Convenția de nume pentru variabilele blocului OUTRS

Tabelul 4.7. Convenția de nume pentru variabilele blocului MOVF

Tabelul 4.8. Convenția de nume pentru variabilele blocului F2X

1. Introducere

1.1. Prezentarea lucrării

În această lucrare este prezentată realizarea unui sistem de detecție gaz și protecție anti incendiu pentru o instalație de stocare și distribuire a produselor petroliere.

Începând cu capitolul 2 sunt prezentate riscurile cu care se confruntă procesele industriale de acest tip, o clasificare a acestora și cum se pot reduce sau elimina. De asemenea sunt prezentate pe scurt standardele de protecție, este realizată o descriere a sistemelor de detecție gaz și foc și este scoasă în evidență importanța acestor sisteme prin enumerarea unor dezastre care au dus la pierderi semnificative, atât din punct de vedere financiar, cât si din punct de vedere al vieților omenești.

Capitolul 3 este împărțit in două subcapitole, echipamente software și echipamente hardware folosite în proiectul prezentat în această lucrare.

Capitolul 4 face referire la aplicația propriu zisă. Sunt prezentate funcțiile bloc, baza de date cu lista de semnale , funcțiile logice.

1.2 Descrierea temei

Astfel de sisteme sunt foarte întâlnite in industrie, fiecare companie din domeniul petrochimiei folosind, pe lânga sistemele de control, sisteme de securitate.

Figura 1.1. Imagine de ansamblu asupra unei instalații complexe

Datorită competitivității pe piața din zilele noastre, este critică menținerea unui nivel de protecție ridicat pentru proces și pentru instalație. Producătorii pot reduce costurile prin micșorarea nivelului de deteriorare al echipamentelor și prin eliminarea accidentelor care implică oamenii și mediul înconjurător. Sistemele de detecție și atenuare pentru incendiu și gaz sunt cea mai importantă parte a menținerii siguranței și functionării corecte a instalațiilor industriale. Aceste sisteme se gasesc la explorarea și producția de petrol în largul mărilor sau oceanelor, la instalațiile de petrol și gaze de pe țărm, rafinarii și uzine chimice, parcuri de rezervoare și terminale, conducte, centrale electrice, etc.

În conformitate cu standardele internaționale, sistemele de securitate sunt organizate într-o serie de straturi de protecție care includ proiectarea instalației, sisteme de control de proces, proceduri de lucru, sisteme de alarmă și sisteme de protecție mecanică.

Sistemul de închidere de siguranță este un nivel de siguranță de prevenire, care realizează acțiuni automate și independente pentru a preveni un incident periculos și pentru a proteja personalul și echipamentele instalației împotriva vătămărilor. În schimb, sistemul de incendiu și gaz este un nivel de atenuare care are scopul de a lua acțiuni pentru a reduce consecințele unui incident, după ce acesta a apărut.

Sistemul de incendiu și gaz este folosit pentru a întreprinde acțiuni automate de urgență pentru atenuarea dezvoltării dezastrului. Acesta este un sistem de securitate și control de înaltă integritate. De asemenea, este importantă revenirea rapidă de la situatii anormale pentru a relua producția completă.

Un sistem de incendiu și gaz standard, cuprinde funcții de detecție, logică de control și alarme si funcții de atenuare a evenimentului nedorit.

2.Soluții existente

2.1. Risc

În cadrul proceselor industriale, operatorii instalației se confruntă cu riscuri. De exemplu, o uzină chimică are pericole potențiale variind de la materii prime toxice sau reactive, la eliberări de energie din reacții chimice, temperaturi înalte, presiuni înalte, etc.

Riscul este definit ca fiind un potential pericol care vizează personalul si mediul inconjurator. Totuși, majoritatea companiilor mai adaugă si următoarele categorii care sunt supuse riscului: distrugerea echipamentului și costurile de reparații, sănătatea și securitatea publică, costurile de garanție, întreruperile producției și probleme ale calității, etc.

Riscul este determinat de probabilitatea ca un dezastru să aibă loc si de consecințele acelui eveniment. Scopul oricărui sistem de protecție este acela de a micșora aceste doua variabile cât mai mult posibil.

Figura 2.1. Dependența probabilitate-consecințe

Risc = Probabilitate x Consecință

Cea mai importantă etapă pentru menținerea sau îmbunătățirea secutității unui sistem constă în identificarea riscurilor. Ideal ar fi să se găseasca riscurile din timp, pentru a putea fi reduse sau eliminate. De exemplu, se pot schimba ingredientele unui produs, se pot reduce cantitatile de material periculos, sau se poate aplica un sistem de securitate.

Procedura de identificare și clasificare a riscurilor se realizează treptat, la fiecare etapă crescând rigurozitatea. Astfel, se pot enumera următoarele tehnici de identificare a riscurilor:

Realizarea de revizii tehnice

Întocmirea unor liste de verificare

Analiza preliminară a dezastrelor

Liste de verificare de tip ''dar dacă?''

Analiza de tip cauză si efect

Analiza fiabilității umane

Studiul HAZOP

Studiul HAZOP, este un studiu al hazardelor si al operabilității și reprezintă o examinare structurată și sistematică a unui proces planificat sau deja existent cu scopul de a identifica probleme care ar putea reprezenta riscuri asupra personalului sau echipamentului. Studiul HAZOP a fost initial proiectat să analizeze sisteme cu procese chimice, dar mai apoi a fost extins si la alte tipuri de sisteme, cum ar fi centrale nucleare. HAZOP folosește o tehnică calitativă și este executat de o echipă de diferiți specialiști in timpul unor seturi de întâlniri.

După ce au fost identificate, riscurile trebuiesc analizate pentru a determina până la ce nivel trebuiesc reduse, pentru a putea fi tolerate. Astfel, trebuie răspuns la întrebarea: Care este probabilitatea unui dezastru să aibă loc, și care sunt consecintele acestuia? Evaluarea riscului este realizată de obicei de folosind o metodă specială dezvoltată de personal competent, cum ar fi ingineri, chimiști, avocati, etc. Trebuie avuți in vedere cei doi parametri: probabilitate și consecință.

Consecința unui eveniment poate fi severă, dar probabilitatea de apariție poate fi mică.

Tabelul 2.1. Probabilitatea de apariție a riscurilor

În tabelul de mai jos este dată o metodă de evaluare și definire a consecințelor pentru fiecare categorie de risc, definită în funcție de vătămările personalului și distrugerea proprietății:

Tabelul 2.2. Consecințele riscurilor

De la un anumit punct, riscurile devin intolerabile.În cealaltă extremă se află o limită unde ricurile sunt acceptate ca și neglijabile. Între aceste două puncte este aria de tolerabilitate ale riscului. Într-un mediu cu o instalație de proces, muncitorii sunt expuși la riscuri multiple. Scopul unui program de securitate al instalației – incluzând sistemul automat de securitate (SIS) – este de a asigura că expunerea la risc este tolerabilă tot timpul.

Standardele de securitate descriu riscul tolerabil ca fiind un risc ce este acceptat într-un context dat, bazat pe valorile curente ale societății. Majoritatea companiilor includ accidentele, decesele și banii printre factoritatea de apariție poate fi mică.

Tabelul 2.1. Probabilitatea de apariție a riscurilor

În tabelul de mai jos este dată o metodă de evaluare și definire a consecințelor pentru fiecare categorie de risc, definită în funcție de vătămările personalului și distrugerea proprietății:

Tabelul 2.2. Consecințele riscurilor

De la un anumit punct, riscurile devin intolerabile.În cealaltă extremă se află o limită unde ricurile sunt acceptate ca și neglijabile. Între aceste două puncte este aria de tolerabilitate ale riscului. Într-un mediu cu o instalație de proces, muncitorii sunt expuși la riscuri multiple. Scopul unui program de securitate al instalației – incluzând sistemul automat de securitate (SIS) – este de a asigura că expunerea la risc este tolerabilă tot timpul.

Standardele de securitate descriu riscul tolerabil ca fiind un risc ce este acceptat într-un context dat, bazat pe valorile curente ale societății. Majoritatea companiilor includ accidentele, decesele și banii printre factorii care trebuiesc luați în considerare. Cele mai bune estimări ale riscului tolerabil se bazează pe cercetări din împrejurări similare și evenimente din alte locuri și industrii.

Riscurile tolerabile se pot studia din surse ca: Administrația Sănătății si Siguranței Muncii a Americii (OSHA), Conferința Americană a Guvernului Igieniștilor Industriali (ACGIH), Agenția Americană de Protecție a Mediului (EPA), Centrul European al Siguranței Procesului (EPSC), etc.

În concluzie:

Riscurile sunt caracterizate de probabilitate și consecință.

Riscurile inițiale sunt acelea prezente în tot procesul, incluzând echipamentul și materialele, asupra cărora nu s-au aplicat măsuri de reducere.

Măsurarea riscurilor se realizează cu o metodă bine stabilită.

Riscurile tolerabile sunt numarul de accidente, decese, sau pierderea financiară (și frecvența lor) pe care suntem dispuși să le acceptăm.

Atunci când riscul inițial este mai mare decât riscul tolerabil, prima acțiune este încercarea de a-l elimina. Dacă nu poate fi eliminat, trebuie micșorat sau atenuat, prim metode active, cum ar fi valve de evacuare sau sisteme de protecție, sau prin metode pasive cum ar fi mecanisme de izolare.

Câteodată există tentația de a abuza de soluțiile de reducere a ricurilor, lucru care ar putea să reducă profiturile companiei. Pe de altă parte, costurile de folosire insuficientă a protecției, pot fi și mai mari. Din această cauză este foarte important să se identifice cât de mult trebuie redus un risc și mai departe să se gasească o solutie care aduce un nivel adecvat de protecție. De exemplu se poate dori reducerea ratei de decese de la 1 la 10 ani, la 1 la 10000 de ani. Deci, factorul de reducere al riscului (RRF) este 1000.

Nivelul de Integritate al Securității (SIL) este un mod de a identifica nivelul de reducere al riscului necesar pentru o funcție de protecție. Funcția de protecție reprezintă capacitatea de a reduce riscul unui dezastru sau a unei condiții specifice. Fiecare SIL este definit ca un interval de reducere a riscului ordonat în funcție de amplitudine.

Tabelul 2.3. Nivelele SIL

PFD reprezintă indisponibilitatea unui sistem când acesta trebuie să funcționeze.

Nivelul necesar al SIL-ului se poate afla în două moduri:

Se poate estima probabilitatea și consecința unui eveniment nedorit în termeni calitativi. Astfel se obține o imagine de ansamblu asupra nivelului de reducere a riscului necesar. De exemplu, o evaluare calitativă care indică cerințele SIL 2 impune o reducere a riscului cu un factor între 100 și 1000.

Se poate calcula precis reducerea de risc necesară, ceea ce oferă nivelul SIL-ului al funției de securitate în cauză. De exemplu, dacă se obține un factor de reducere al riscului de 500, atunci știm că trebuie să aducem un nivel de protecție de tip SIL 2.

Obținerea nivelului de reducere a riscului necesar se face prin adăugarea nivelurilor de protecție. Standardele de securitate definesc un nivel de protecție ca fiind ''orice mecanism independent care reduce riscul prin control, prevenire si atenuare''. Fiecare nivel de protecție oferă o anume cantitate de reducere a riscului. Suma nivelurilor de protecție oferă ceea ce se numește siguranță funcțională – funcționalitatea care asigură libertatea de la un risc inacceptabil.

În figura următoare este un exemplu de niveluri independente pentru prevenire și atenuare:

Figura 2.2. Niveluri independente de protecție

2.2 Standarde de protecție

În domeniul industriei activează următoarele standarde de protecție: IEC 61508, IEC 61511 și ANSI/ISA S84.00.01-2004. Aceste standarde ocupă un rol crucial în realizarea și păstrarea siguranței instalației. Abordarea lor asigură că sistemul de control al procesului, procedurile operaționale și de întreținere și sistemele de protecție sun îmbinate în așa fel pentru a obține cea mai bună performanță.

În trecut, standardele de protecție erau proiectate pentru o aplicație, industrie sau țară, in particular. De exemplu, ANSI P1.1-1969 este un standard industrial al Institului American de Standarde Naționale care definește cerințele de securitate pentru producerea de celuloză și carton.

Problema principală a acestei abordări a fost aceea că industriile s-au găsit în nevoia de a fi în conformitate cu standarde de securitate multiple care se suprapun și care erau de obicei dezvoltate folosind arhitecturi și filozofii complet diferite.

Standardele de protecție mai noi s-au dezvoltat folosind o abordare care se bazează pe reducerea riscului și pe definirea unui grad de excelare la fiecare pas din ciclul de viață al sistemului de protecție.

IEC 61508, numit Siguranța Funcțională a Sistemelor Electronice de Securitate Programabile, este un standard bazat pe performanță care se aplică producătorilor si celor care implementează sisteme de securitate intr-o gamă largă de industrii. Totuși, dezvoltatorii industriilor de proces de mai demult, au observat ca standarul era greoi și lăsa prea prea mult loc de interpretare despre cum sa obții conformitatea.

Astfel, IEC 61511 vin în ajutorul industriilor si exemplifică cum standardul este implementat, în timp ce incă se asigură conformitatea din IEC 61508.

Multe standarde naționale au fost înlocuite de IEC 61508 și IEC 61511. Un exemplu este ANSI/ISA S84.01, un standard de protecție larg utilizat in Statele Unite. Cu mulți ani în urmă, după numeroase accidente, experții în securitate din industrie au început să revizuiască standardele de protecție existente. Astfel s-a format comitetul ISA SP84. Membrii acetei organizații au căzut de acord că o mai bună abordare a standardelor ar fi modelul bazat pe performanța ciclurilor de viață. Rezultatul a fost crearea ANSI/ISA S84.00.01-1995, Aplicația Sistemelor Automate de Securitate pentru Industriile de Proces.

2.3. Sisteme de detecție foc și gaz

Un sistem de incendiu și gaz standard, cuprinde funcții de detecție, logică de control și alarme si funcții de atenuare a evenimentului nedorit. Controlerul primește semnale de la senzorii necesari pentru detecția focului și a gazului. Apoi acesta realizează acțiunile necesare pentru a porni alarmele și pentru a atenua dezastrul.

Sistemele de detecție a focului și a gazului s-au dezvoltat foarte mult în ultimii ani. Se folosesc noi tehnici, iar echipamentele folosite sunt din ce în ce mai inteligente, astfel că s-a redus considerabil numărul de alarme false iar rata de detecție s-a mărit. Funcționarea și interpretatea corectă a senzorilor de foc și gaz într-un sistem de securitate industrial este un factor foarte important în atingerea unui nivel de integritate a securității (SIL) cât mai mare.

În trecut sistemele de detecție erau compuse din echipamente ce funcționau independent, ceea ce nu era cea mai bună metodă. Astăzi sistemele de detecție de foc și gaz sunt in general sisteme electronice programabile cu un nivel înalt de reducere a dezastrelor și cu o mare disponibilitate.

Un sistem bun de detecție combină senzori de foc și gaz inovativi, panouri de incendiu, sisteme de oprire a focului cu gaze inerte sau alți agenți, un sistem de calcul ce asigură nivelul 3 de integritate a securității (SIL 3). Datorită îmbunătățirii senzorilor de foc și gaz, sistemele de detecție pot obține în timp util avertizări cu privire la posibilele explozii sau hazarde ce afectează sănătatea muncitorilor, incluzând scăpări de gaze toxice sau combustibile, radiații termale de la foc, sau urme de fum in echipamente închise. De asemenea au în componență indicatoare vizuale și auditive care asigură că personalul a fost informat de posibilul dezastru. Sistemul de detecție de foc și gaz inițiază automat acțiuni de reducere a incidentelor de securitate și protejează personalul, proprietatea și mediul înconjurător.

Noua generație de sisteme de foc și gaz redă alarmele în cel mai rapid, precis și structurat mod, dând personalului timp să decidă care este ordinea corectă a acțiunilor pe care le are de întreprins. Aceste soluții includ și echipamente de simulare a procesului, permițând inginerilor să construiască strategii optime de protecție.

În prezent sunt foarte multe firme care produc echipamente și soluții pentru sistemele de detecție de foc si gaz. În România, printre cele mai cunoscute sunt Yokogawa, Honeywell, Siemens, Syscom 18, etc.

Figura 2.3. Honeywell, proces de detecție foc și gaz

Figura 2.4. Challenger-SOS, schema de proces

2.4 Hazarde

Ca și in alte industrii, terminalele de petrol și gaz prezintă provocări dificile pentru automatiști din punctul de vedere al securității. Parcurile de rezervoare, locurile de stocare, operațiunile de umplere/extracție, toate necesită sisteme de protecție pentru a proteja personalul, instalațiile și mediul înconjurător. Consecințele unui incident la un terminal de petrol și gaz pot fi dezastruase.

Unul din cele mai mari dezastre din istorie este explozia Piper Alpha. În iulie 1988, un accident pus pe seama greșelii umane a făcut ca platforma să explodeze. Accidentul a ucis 165 din cei 220 membri ai echipajului. Din punct e vedere financiar, pierderile au fost estimate la 1.4 miliarde de dolari.

Figura 2.5. Piper Alpha după explozie

În decembrie 2005, o explozie la terminalul de combustibil Buncefield din Hertfordshire, Anglia a aprins milioane de litri de combustibil din 30 de rezervoare. Calitatea apei și a solului au fost grav afectate in sudul Angliei, si operațiile de curățare dupa acest incident au costat sute de milioane de dolari.

Figura 2.6. Explozia Buncefield

Un alt dezastru important este explozia platformei Deepwater Horizon situată în Golful Mexic, din aprilie 2010. În momentul exploziei, 11 din cei 126 de membri au decedat, restul reușind sa fie evacuați în timp util. Pierderile financiare au fost estimate la 400 de milioane de dolari.

Figura 2.7. Deepwater horizon

Considerat cel mai mare dezastru industrial din lume, catastrofa de la Bhopal, a fost un incident de scurgere de gaz din India, din anul 1984. Majoritatea sistemelor de protecție nu erau funcționale, iar mai multe valve și țevi nu erau în condiții bune. În plus, mai multe epuratoare de gaze erau defecte, la fel ca și cazanul de abur care trebuia să curețe țevile. Încă o cauză a dezastrului a fost cantitatea de 42 de tone de gaz din rezervorul 610, cu mult peste cât era impus.

Aproape 500.000 de oameni au fost expuși la gaze toxice. Numărul oficial de persoane care și-au pierdut viața în momentul exploziei a fost de 2259, iar estimările arată că incă 8000 de persoane au murit în următoarele 2 săptămâni.

Figura 2.8 Cauze care au dus la catastrofa de la Bhopal (Bhopal Medical Appeal, 2002)

3. Echipamente Yokogawa

3.1. Echipamente hardware – ProSafe RS

3.1.1. Prezentare generală

Un sistem Yokogawa standard este format din parte de control, CENTUM CS 3000, și o parte de protecție, ProSafe RS.

ProSafe RS este compus din calculatoare de inginerie (SENG) echipate cu funcții de inginerie și mentenanță și din stații de control a securității (SCS) care asigură protecția instalației.

Figura 3.1 Sistem Yokogawa standard

În figura 3.1 sunt evidențiate:

1. Principalul nod cu microprocesor dintr-un grup de noduri. Acesta este nodul cu adresa 1.

2. Noduri de intrări și ieșiri care permit o creștere a numărului de intrări și ieșiri al nodului principal. Aceste două noduri din imagine vor avea adresele 2, respectiv 3.

3a. SCS independent

3b. Stație de inginerie (SENG) dedicată configurării ProSafe RS.

3c. Sistem CS 3000 cu rol de control și stație de control a instalației (FCS).

4. Exemplu de alt echipament de securitate (PLC)

5. Echipamente fizice ce trimit sau primesc semnale la/de la SCS.

SENG este un dispozitiv folosit pentru realizarea de sarcini inginerești cum ar fi modificarea, descărcarea și testarea aplicațiilor precum și realizarea de lucrări de întreținere a stațiilor de control (SCS). Calculatoarele cu scop general sunt folosite ca și SENG. Este posibil de asemenea folosirea unor calculatoare pe care au fost implementate sisteme cu interfață pentru utilizatori (HIS) cu funcții de monitorizare și operare.

SCS este compus dintr-o unitate de control a securității (nod CPU) și noduri de intrări și ieșiri. Configurația de bază este următoarea:

Unitatea de control a securității:

– modul de procesare care realizează controlul de securitate propriu zis. Prin intermediul modulelor de intrare/ieșire acesta primește valori de la intrări și trimite semnale la ieșiri

– modul de alimentare

– module de intrări si ieșiri care colectează date de la dispozitivele de intrare și transmit date la dispozitivele de ieșire. Aceste module funcționează ca o interfață intre modulul de procesare și instalația din câmp și în același timp testează calitatea semnalelor de intrare/ieșire.

– modul de cuplare cu alt nod

Noduri de intrări/ieșiri (până la 9 noduri)

– modul de alimentare

– module de intrări și ieșiri

– modul de cuplare cu alt nod

Cel mai simplu sistem este format din doua surse de alimentare, un modul de procesare, și module de intrare/ieșire singulare. Acest sistem are un SIL 3.

Figura 3.2. SCS cu module singulare

Figura 3.3 Drumul semnalului in SCS cu module singulare

În sistemele mari, ProSafe RS poate crește gradul de disponibilitate al sistemului prin utilizarea de module redundante. Este de precizat că redundanța este doar pentru disponibilitate și nu pentru siguranță. Chiar dacă un modul redundant se defectează, sistemul rămâne la SIL 3. În figura 3.4 este ilustrat un astfel de sistem.

Figura 3.4 SCS cu module redundante

Figura 3.5 Drumul semnalului in SCS cu module redundante

3.1.2 Specicații pentru module hardware

Module de alimentare(sunt întotdeauna redundante):

SPW481 : 100-120 V AC

SPW482 : 220-240 V AC

SPW484 : 24 V DC

Module analogice de intrare:

SAI143 : 4-20 mA, cu 16 canale pe modul, permit redundanță, suportă SIL3

SAV144 :1-5 V / 1-10 V, cu 16 canale pe modul, permit redundanță, suportă SIL3

Module analogice de ieșire:

SAI533 : 4-20mA, cu 8 canale pe modul, permit redundanță, suportă SIL3

Module digitale de intrare:

SDV144:24VDC, cu 16 canale pe modul, permit redundanță, suportă SIL3

Module digitale de ieșire:

SDV521: 24 V DC /2 A , cu 4 canale pe modul, permit redundanță, suportă SIL3

SDV526: 100-120 V AC cu 4 canale pe modul, permit redundanță, suportă SIL3

SVD531: 24 V DC, cu 8 canale pe modul, permit redundanță, suportă SIL3

SDV53A: 48 V DC, cu 8 canale pe modul, permit redundanță, suportă SIL3

SDV541: 24 V DC, cu 16 canale pe modul, permit redundanță, suportă SIL3

Plăcile terminale suportă atât configurație secundară cât si redundantă:

SEA4D : placă terminală analogică, 16×2 canale

SED2D : placă terminală digitală, 4×4 canale

SED3D : placă terminală digitală, 8×4 canale

SED4D : placă terminală digitală, 16×2 canale

SWD2D : placă terminală digitală, 4×4 canale

SBA4D : placă terminală pentru intrări/ieșiri analogice, 16×1 canale

SBT4D : placă terminală TC/mV, 16×1 canale

SBR4D : placă terminală pentru intrări RTD, 16×1 canale

SBD2D : placă terminală pentru ieșiri digitale, 4×1 canale

SBD3D : placă terminală pentru ieșiri digitale, 8×1 canale

SBD4D : placă terminală pentru intrări/ieșiri digitale, 16×1 canale

Tipuri de cabluri dedicate:

KS1: cabluri de semnal 40-40 pini

– conectează modulele SAI143, SAV144 și SAI533 la plăcile SEA4D și SBA4D

AKB331: cablu de semnal 50-50 pini

– conectează modului SAT145 la placa SBT4D

– conectează modulul SDV144 la plăcile SED4D, SBD4D, SRM53D și SRM54D

– conectează modulul SDV531 la plăcile SED4D, SBD3D și SRM54D

– conectează modulul SDV53A la plăcile SED3D și SBD3D

– conectează modulul SDV541 la plăcile SED4D, SBD4D, SRM53D,SRM54D și SBM54D

AKB651:

– conectează modulul SDV521 la plăcile SED2D și SBD2D

– conectează modulul SDV541 la placa SBD4D

– conectează modulul SDV53A la placa SBD3D

AKB652:

– conectează modulul SDV526 la placa SWD2D

AKB611:

– conectează modulul SAR145 la placa SBR4D

3.1.3 CPU

Fiecare modul de procesare are două procesoare și două memorii principale. Fiecare procesor realizează aceleași operații iar rezultatele sunt comparate de două comparatoare la fiecare ciclu. Dacă rezultatele celor două procesoare sunt identice, operația este considerată normală, iar datele sunt trimise mai departe în memoria principală si către celelalte module. Dacă cele două comparatoare detectează inconsistență, rezultă o eroare de operație iar drepturile de control sunt date modulului de procesare de rezervă. Fiecare memorie principală este echipată cu ECC(cod de corectare a erorii). Aceste coduri sunt folosite să corecteze erorile temporare de schimbare de biți care apar în memorii. Memoriile principale sunt de asemenea redundante, și dacă valorile lor diferă, rezultă o eroare de potrivire, iar drepturile de control sunt preluate de modulul de procesare care se află în rezervă.

Modulul de procesare este dotat cu un timer și se asigură că funcțiile de protecție funcționează normal. Dacă se detectează o funcție defectă, controlul este transmis modulului de procesare din rezervă.

Modulul de procesare care se află în rezervă se sincronizează cu modulul de procesare din control pentru a se asigura că se realizează aceleași operații. Dreptul de control poate fi mutat de pe un modul de procesare pe altul, fără a întrerupe operațiile. Când un modul de procesare intră în control, acesta începe imediat sa trimită date către modulele de intrare/ieșire.

Un modul de procesare realizează autodiagnoză dacă apare o eroare a operațiilor. Dacă nu este nicio anomalie a părții hardware a procesorului la finalul diagnozei, eroarea este privită ca eroare de operare, iar procesorul intră in rezervă.

Modulele de procesare sunt echipate cu interfețe de procesare care suportă procesoare redundante. Interfețele V net și Vnet/IP sunt conectate la interfețe de comunicație redundante.

Figura 3.6 LED-uri pe un modul de procesare

Tabelul 3.1 LED-uri pe un modul de procesare

3.1.4 Comunicația într-un sistem de protecție

ProSafe RS permite construirea sistemelor în care atât comunicația de protecție cât si comunicația de control a CENTUM VP/CS 3000 pot fi realizate prin Vnet sau Vnet/IP. În continuare sunt prezentate două exemple de comunicație, unul de comunicație prin cablu COAX, altul prin cablu CAT5E/CAT6.

a. Exemplu de comunicație prin cablu coaxial

Vnet foloseste cardul de comunicație VF701/VF702 care este instalat in calculatorul SENG/HIS și se conectează la SCS prin cabluri coaxiale. Cardul VF701/VF702 are două comutatoare dip , unul pentru adresa domeniului, altul pentru adresa stației. În aceste exemplu se folosește adresa domeniului 1 și adresa stației SENG 10. Comutatoarele dip au 8 comutatoare, cel cu numărul 2 fiind cel mai semnificativ, iar numărul 8 fiind cel mai puțin semnificativ bit. Dacă comutatoarele 2, 3, 4, 6 și 8 sunt setate pe '0', iar comutatoarele 5 și 7 sunt setate pe '1', adresa va fi 10. Această adresare se aplică și comutatoarele dip de la modulele de procesare.

b. Exemplu de comunicație prin cablu CAT5E/CAT6

Vnet/IP foloseste cardul de comunicație VI701/VI702 care este instalat in calculatorul SENG/HIS și se conectează la SCS prin cabluri CAT5E sau CAT6 printr-un comutator de nivel 2. Procedura de adresare este asemănătoare cu cea de la VF701.

3.2.Echipamente software- Workbench

Workbench este un mediu în care se pot dezvolta aplicații logice care să ruleze pe stația de protecție ProSafe RS. Este folosit la configurarea și depanarea aplicațiilor ProSafe RS cu posibilitatea de a:

transfera configurații pe stațiile de securitate hardware

edita un proiect

vizualiza si modifica variabile

realiza o depanare a sistemului

realiza o documentație pentru o configurație/proiect

Logica aplicației poate fi programată în fiecare din cele 3 limbaje conforme cu standardul IEC6131-3: Diagrame cu funcții bloc(FB), diagrame Ladder(LD) și text structurat (ST).

Diagramele cu funcții bloc sunt programe in limbaj grafic ce conțin funcții și funcții bloc care sunt conectate cu ''fire''.

Figura 3.7. FBD

Diagramele ladder sunt programe compuse din contacte.

Figura 3.8. LD

Workbench-ul, ca și interfață este format dintr-o bară de titlu, o bară de meniuri, o bară de intrumente, o fereastră de lucru, o fereastră de ieșiri și o bară de stare.

Figura 3.9. Workbench, fereastră principală

În figura 3.9. se poate observa numele SCS0112. Numărul 0112 indică domeniul(01) și stația (12). La câmpul ''Parameters'' variabilele logice sunt conectate la intrările și ieșirile fizice. Tot aici sunt definite variabilele. La câmpul ''Variable Groups'' variabilele pot fi împărțite în grupuri. Logica este programată în ''Programs''. O funcție este ca un model ce poate fi folosit de mai multe ori într-un program. Aceasta are o singură ieșire și poate fi definită în ''Functions''. Funcțiile bloc sunt tot un fel de modele ce pot fi folosite de mai multe ori într-un program. Funcțiile bloc au memorie internă și pot avea mai mult de o ieșire.Pentru a executa un set de aplicații logice, este necesar sa se specifice configurația hardware a fiecărei SCS. Trebuie avut grijă ca numele (Ex : SCS0112) să fie același și în configurația hardware.

Figura 3.10. Configurația hardware

Dicționarul este un utilitar pentru declararea variabilelor, parametrilor funcțiilor și funcțiilor bloc dintr-un proiect.

Figura 3.11. Dicționarul

Variabilele sunt reprezentări unice de date elementare care sunt folosite in programele unui proiect. Variabilele trebuiesc declarate inainte ca un program sa fie creat. Sunt două tipuri de variabile:

locale, care sunt unice și sunt vizibile doar într-o unitate organizațională a programului (POU)

globale, care sunt unice într-un proiect

I/O, care sunt unice cu modulele de intrări/ieșiri

Asupra variabilelor sunt puse următoarele restricții:

numele variabilei nu poate depași 18 caractere

primul caracter trebuie să fie literă sau _

următoarele caractere pot fi litere, cifre sau _

o variabilă locale nu poate fi duplicată într-un program si nu poate avea același nume ca și o variabilă globală

Fiecare variabilă are anumite informații specifice care pot fi completați în momentul declarării, dar unele dintre ele pot fi schimbate și mai târziu.

Figura 3.12 Declararea unei variabile

În sistem se găsesc funcții și funcții bloc. Este de asemenea posibilă crearea proprie a funcțiilor bloc. Acestea au mai multe intrări si ieșiri.

Figura 3.13 Funcții bloc

Înainte de inceperea programării propriu-zise într-o funcție bloc, trebuiesc definiți parametrii.

Figura 3.14 Declararea unui parametru

După crearea variabilelor în dicționar, trebuie realizată ''cablarea'' în utilitarul I/O wiring prin adăugarea dispozitivelor de intrare/ieșire, setarea parametrilor și filtrelor și apoi legarea canalelor dispozitivelor la variabilele din program.

I/O wiring permite definirea unor legături între variabilele declarate în program și canalele dispozitivelor existente în sistem. În figura următoare se poate observa cardul SAI143, un card de intrări analogice, redundant, care este poziționat din punct de vedere fizic pe nodul 1 și pe slotul 1.

Figura 3.15. I/O wiring

Figura 3.16. Adăugarea de programe și funcții bloc

În bara de meniuri, dacă se selectează ''Tools'' se poate alege ''Engineering'' sau ''Maintenance''. Aceste două utilitare sunt foarte importante și se folosesc des în timpul realizării unui proiect.

Figura 3.17. Utilitare de inginerie și întreținere

În continuare sunt detaliate cele mai importante instrumente folosite la realizarea aplicației curente.

''SCS Project Properties'' afișează proprietățile proiectului curent. Se pot observa tipul stației, domeniul și numărul acesteia, adresa IP.

Figura 3.18. Proprietățile proiectului

După definirea modulelor de intrare și ieșire și după ce variabilele au fost conectate la punctele fizice, utilitarul ''I/O parameter builder'' este folosit pentru a seta parametri pentru intrările și ieșirile fizice. Cantitatea de informație depinde de la modul la modul. În ''Module'' doar puțini parametri pot fi modificați, de exemplu comentariul. Celelalte informații au fost setate în ''I/O wiring'', după cum a fost prezentat mai sus. Fereastra ''Channel'' este împărțită în mai multe coloane. Primele 3 coloane au o poziție fixă și conțin informații despre numărul canalului, poziția pe card și numele variabilei, iar următoarele coloane variază în funcție de cardul de I/O.

Figura 3.19. I/O Parameter Builder

Analizorul de integritate,''Integrity Analizer'', verifică dacă aplicația este potrivită pentru sisteme de protecție. Verifică dacă funcțiile și funcțiile bloc folosite nu au interferențe și dacă acestea nu sunt realizate să returneze o stare de siguranță, indiferent de condițiile din instalație.

Dacă analizorul detectează o problemă, se va genera un ecran cu raport. Logica aplicației trebuie modificată și apoi analizorul trebuie rulat din nou. Cu alte cuvinte utilizatorul este avertizat de problemele de logică și funcționare, iar acesta trebuie să facă modificările necesare înainte de a descărca programul în memoria CPU.

Dacă o funcție bloc este colorată verde, atunci aceasta este corectă din punct de vedere al integrității, dacă este colorată cu galben înseamnă că a apărut o avertizare (ex: s-a depășit dimensiunea), dar se poate face descărcarea, iar dacă este colorată cu roșu, există o eroare în funcție și nu se poate face descărcarea până la remediere.

Figura 3.20. Analizor de integritate

''Cross Reference Analyzer'' este folosit pentru a verifica dacă logica aplicației a fost modificată. Se caută diferențe dintre aplicația descărcată anterior, care rulează pe SCS și aplicația care trebuie descărcată. Se poate verifica dacă anumite programe au nevoie de retestaresi se pot printa rezultatele. Analizorul detectează programe care depind de programul schimbat.

Figura 3.21. Cross Reference Analyzer

Descărcarea pe un SCS nu se poate realiza înainte de aprobarea celor două analizoare.

4. Aplicația

4.1 Introducere

Aplicația prezentată in această lucrare este doar o parte a unui proiect real. Întrega instalație este controlată de un sistem central de control(CCS) al terminalulul. CCS integrează sistemul de control al procesului, sistemul de închidere de urgență și sistemul de detecție și alarmare pentru incendiu și gaz, cel din urmă fiind cel tratat în această lucrare.

Toate operațiile din instalație trebuiesc monitorizate și controlate de sistemul central de control prin intermediul sistemelor cu interfață pentru utilizator (HIS) instalate în camera de control principală din clădirea de administrație.

Figura 4.1. Imagine de ansamblu asupra parcului de rezervoare

După cum se poate observa in figura, întreaga instalație este formată din 6 zone de rezervoare, o zonă de încărcare în camioane și o zonă de pompare. Proiectul real conține atât parte de protecție, cât și parte de control.

În această lucrare, m-am ocupat de semnalele primite de la butoanele manuale de urgență din întreaga instalație și de partea de protecție pentru zonele încercuite:

1 – zona de încărcare în camioane

2 – zona 10, care conține 6 rezervoare

3 – zona de pompare

Figura 4.2. Zona de pompare

Figura 4.3 Zona de încărcare

Figura 4.4. Zona 10 și cele 6 rezervoare

4.2 Lista de semnale

4.2.1. Semnale digitale de intrare

Astfel de semnale sunt semnalele primite de la butoanele manuale de urgență.

În zona 10 (zona 2 din Figura 4.1) se află amplasate 3 butoane care trimit semnalele: MAC1001, MAC1002, MAC1003 (amplasate în partea de Vest, Est, Sud-Est). În zona 20, se află amplasate 4 butoane care trimit semnalele: MAC2001, MAC2002, MAC2003, MAC2004 (N-V, S-V, S-E, N-E). În zona 30, se află amplasate 3 butoane care trimit semnalele: MAC3001, MAC3002, MAC3003 (N-V, N-E, S).În zona 40, se află amplasate 3 butoane care trimit semnalele: MAC4001, MAC4002, MAC4003 (S-V, S-E, E).În zona 50, se află amplasate 3 butoane care trimit semnalele: MAC5001, MAC5002, MAC5003 (V, E, S-V).În zona 60, se află amplasate 3 butoane care trimit semnalele: MAC6001, MAC6002, MAC6003 (V, E, S).În zona de pompare se se află 2 butoane (MAC5101 și MAC5301). În zona de încărcare se află două butoane (MAC5601 și MAC 5602). În zona de recuperare a vaporilor de gaz se află un buton (MAC5701), iar în zona de aditivi se află un buton (MAC5702).

Toate aceste semnale se vor lega la intrarea IN a blocului LADIM.

Din punct de vedere hardware acestea au fost legate la carduri de intrări digitale SDV144 (pentru informații se consultă anexa 1)

4.2.2. Semnale analogice de intrare

În această categorie intră cele 12 semnale trimise de detectoarele de gaz din stația de pompare(zona 3 din figura 4.1). Au fost denumite GD5301,GD 5302, … ,GD5312 (figura 4.2, semnalele încercuite cu albastru)

Toate aceste semnale se vor lega la intrarea IN a blocului GDT. Din punct de vedere hardware acestea au fost legate la carduri de intrări digitale SAI143 (pentru informații se consultă anexa 1)

Tot semnale analogice de intrare sunt și semnalele trimise de la detectoarele de foc din instalație. Acestea pot fi observate în figurile 4.2 și 4.3 încercuite cu albastru. (FD5101, FD5102, FD5103, FD5104, FD5301, FD5302, FD5303, FD5304, FD5401, FD5402, FD5501, FD5502, FD5601, FD5602, FD5603, FD5604, FD5605, FD5606, FD5701, FD5703, FD5704)

Toate aceste semnale se vor lega la intrarea IN a blocului FDT. Din punct de vedere hardware acestea au fost legate la carduri de intrări digitale SAI143 (pentru informații se consultă anexa 1)

În această categorie intră și semnalele de la detectoarele de foc din interiorul rezervoarelor. În total sunt 24 de semnale, câte 4 pentru fiecare rezervor și pot fi observate în figura 4.3.

Toate aceste semnale se vor lega la intrarea IN a blocului FDTIS. Din punct de vedere hardware acestea au fost legate la carduri de intrări digitale SAI143 (pentru informații se consultă anexa 1)

4.2.3 Semnale digitale de ieșire

UL5101 – semnal ce merge la dispozitivul de avertizare luminoasă de la stația de pompare atunci când a fost detectat foc

UA5101 – semnal ce merge la sirena de la stația de pompare

UL5601 – semnal ce merge la dispozitivul de avertizare luminoasă de la stația de încărcare atunci când a fost detectat foc

UA5601 – semnal ce merge la sirena de la stația de încărcare

UL5301 – semnal ce merge la dispozitivul de avertizare luminoasă de la stația de pompare atunci când a fost detectat gaz

XS5910 – semnal ce porneste pompa de dozare a spumei

MXS0049, MXS0048, MXS0047 – semnal ce deschide valva de izolare a spumei

MXS5600- semnal ce deschide valva de spumă de la zona de încărcare

MXS1016, MXS1026, MXS1036, MXS1046, MXS1056, MXS1066 – semnale ce deschid valvele de spumă de la rezervoare

Din punct de vedere hardware aceste semnale au fost legate la carduri de ieșiri digitale SDV531 (pentru informații se consultă anexa 1)

4.3 Funcții bloc

O funcție bloc logică este definită ca o parte de logică ce trebuie implementată de mai multe ori in același mod într-un proiect. Funcțiile bloc sunt necesare deoarece există mai multe bucle care necesită aceleași operații logice. Pentru aceste bucle este implementată și testată o singură logică. Odată ce testul este acceptat, logica devine o funcție bloc definită de utilizator care este inclusă în librăria proiectului. Avantajul utilizarii funcțiilor bloc este că eforturile de implementare pot fi reduse prin realizarea unui test complet pe un prototip implementat al fiecărei funcții bloc.

4.3.1 Funcția tipică LADIM

Blocul LADIM are următoarele funcții:

gestionează intrarea

alarmează în HIS

monitorizează linia de transmisie a semnalului(scurt circuit sau întrerupere)

mod de mentenanță

Semnalul de intrare in această funcție bloc este digital. La trecerea semnalului prin bloc, poate rezulta o alarmă pentru probleme pe linie, o alarmă, și o acțiune în caz de alarmă (trip). În cazul în care intrarea devine energizată (''1'' logic), alarma și tripul se activează și rămân activate până când intrarea devine ''0'' logic din nou. Alarma este independentă de modul de mentenanță.

Figura 4.5. Funcția bloc LADIM

Intrările și ieșirile observate în figura de mai sus au următoarele proprietăți:

IN (intrare) este o intrare digitală de tip boolean. La această intrare se conectează chiar semnalul din instalație. Daca acesta este '1', se activează alarma, iar dacă este '0', inseamnă că sistemul este sigur(funcționare normală)

IDMF (intrare) este un o variabilă de tip șir de caractere (string) care descrie evenimentul de intrare în mentenanță

IDLF (intrare) este o variabilă de tip șir de caractere care descrie evenimentul de semnal nevalid

MEN(intrare) este un boolean ce permite intrarea în modul mentenanță

TRP (ieșire) este un boolean pentru activarea alarmei. Această ieșire este activată când intrarea este '1' și modul de mentenanță nu este activ

ALM (ieșire) este un o alarmă booleană. Această ieșire este activată când ieșirea este '1', independent de modul mentenanță

LF (ieșire) este o alarmă booleană pentru monitorizarea liniei

MOS (ieșire) este un boolean ce indică MOS ( Maintenance Override Switch) activ

Tabelul 4.1. Convenția de nume pentru variabilele blocului LADIM

Figura 4.6. Logica din spatele blocului LADIM

Blocul OVR_B este un bloc standard ProSafe de suprascriere. Valoarea de la intrarea IN este suprascrisa de valoarea de la intrarea VAL, daca switchul SW este ‚TRUE’ . STS este TRUE daca suprascrierea a fost permisa si OUT ia valoarea intrarii VAL, iar in caz contrat, STS ia valoarea ‚FALSE’ si OUT ia valoarea IN. In cazul nostru, MEN este un switch din camp care permite intrarea in modul mentenanta.

Blocul SOE_B este un bloc standard ProSafe. Acesta scrie intr-o fereastra de evenimente mesajul din ETMF atunci cand intrarea IN isi schimba valoarea.

Blocul ANN este un bloc standard ProSafe. Acesta genereaza un mesaj anuntiator care arata ca o alarma s-a generat daca intrarea IN se schimba din FALSE in TRUE. Daca intrarea se schimba din TRUE in FALSE se genereaza un mesaj care arata ca functia bloc a revenit la conditii normale.

4.3.2 Funcția tipică GDT

Blocul GDT are următoarele funcții:

gestionează pragurile semnalului

verifică erorile de detecție

mod de mentenanță

Această funcție bloc este folosită pentru semnalele trimise de detectoarele de gaz. Verifică dacă semnalul de intrare este peste setările de prag(alarmă High sau alarmă High High). După ce semnalul trece de prag, va fi disponibilă o ''bandă moartă'' la trecerea din starea de alarmare în starea normală. În cazul în care se detectează o eroare la senzor, TF se activează, indicând o eroare pe linie. De asemenea, tripurile se activează.

Figura 4.7. Funcția bloc GDT

Intrările și ieșirile observate în figura de mai sus au următoarele proprietăți:

IN (intrare) este o intrare analogică reprezentată în procente (0-100%)

RH (intrare) este o valoare reală reprezentând limita superioară a nivelului de gaz detectat, reprezentată în unități inginerești

RL (intrare) este o valoare reală reprezentând limita inferioară a nivelului de gaz detectat,reprezentată în unități inginerești

HH (intrare) este o valoare reală ce reprezintă punctul la care alarma High High va fi activată

PH (intrare) este o valoare reală ce reprezintă punctul la care alarma High va fi activată

DB (intrare) reprezintă ''banda moartă'', reprezentată în procente

MEN(intrare) este un boolean ce permite intrarea în modul mentenanță

IDHH (intrare) este un o variabilă de tip șir de caractere care descrie evenimentul de alarmare High High

IDH (intrare) este un o variabilă de tip șir de caractere care descrie evenimentul de alarmare High High

IDMF (intrare) este un o variabilă de tip șir de caractere (string) care descrie evenimentul de intrare în mentenanță

IDTF (intrare) este o variabilă de tip șir de caractere care descrie evenimentul de semnal nevalid

PV (ieșire) este o valoare reală, scalată în unități inginerești ce reprezintă nivelul de gaz detectat.

HT (ieșire) este un boolean pentru activarea alarmei la trecerea deasupra pragului High High. Ieșirea este activată când intrarea este deasupra pragului, si modul mentenanță nu este activ

H3 (ieșire) este un boolean pentru activarea alarmei la trecerea deasupra pragului High. Ieșirea este activată când intrarea este deasupra pragului, si modul mentenanță nu este activ

HA (ieșire) este o alarmă booleană. Această ieșire este activată când intrarea este peste pragul de alarmă, independent de modul mentenanță

PH (ieșire) este o alarmă booleană. Această ieșire este activată când intrarea este peste pragul de alarmă High , independent de modul mentenanță

TF (ieșire) este o ieșire booleană pentru monitorizarea liniei. Această ieșire este activată daca se detectează o eroare.

MOS (ieșire) este un boolean ce indică MOS ( Maintenance Override Switch) activ

În cazul în care valoarea intrării depășește pragul de alarmare High, se va seta alarma High si va rămâne asa pană ce valoarea intrării va scădea sub prag din care se scade ''banda moartă''. În cazul în care valoarea intrării depășește pragul de alarmare High High, atât alarma High cât și alarma High High vor fi setate. Alarma High High va rămâne fixată până când valoarea intrării va scădea sub prag din care se scade ''banda moartă''. Acțiunea de activare a alarmei poate fi suprascrisă de funcția de mentenanță. Alarmele de High și de High High sunt independente de starea funcției de mentenanță. Condițiile de transmitere defectuoasă sunt calculate în funcție de limitele pe care le-am definit în ''IO Parameter''.

Tabelul 4.2. Convenția de nume pentru variabilele blocului GDT

Figura 4.8. Logica din spatele blocului GDT

Blocul ANLG_S este un bloc standard ProSafe. Acesta converteste scara intrarii analogice IN prin aplicarea SH sau SL, apoi returneaza iesirea OUT si starea semnalului STS a intrarii analogice IN. Compara iesirea OUT cu 4 tipuri de valori de prag, HH, PH, PL, LL si returneaza alarme NHTR, NHHH, NLLL, NLTR.

4.3.4 Funcția tipică FDT

Blocul FDT are următoarele funcții:

gestionează pragurile semnalului

verifică erorile de detecție

mod de mentenanță

Această funcție bloc este folosită pentru semnalele de la senzorii de foc din instalație, care nu sunt în interiorul rezervoarelor. Verifică dacă semnalul de intrare este peste setările de prag. După ce semnalul trece de prag, va fi disponibilă o ''bandă moartă'' la trecerea din starea de alarmare în starea normală. În cazul în care se detectează o eroare la senzor, STAT se activează, indicând o eroare pe linie. De asemenea, tripurile se activează. Acești senzori de foc se pot găsi în configurație de tip ''1 din X'' (dacă cel puțin unul din senzori din grupul de X detectează foc, se declanșează alarma).

Figura 4.9. Funcția bloc FDT

Intrările și ieșirile observate în figura de mai sus au următoarele proprietăți:

IN (intrare) este o intrare analogică reprezentată în procente (0-100%)

HH (intrare) este o valoare reală ce reprezintă punctul la care alarma High High va fi activată

S_AL (intrare) este o variabilă de tip șir de caractere ce descrie alarma

SFLT (intrare) este o variabilă de tip șir de caractere ce descrie o eroare de transmitere

SOIF (intrare) este o variabilă de tip șir de caractere ce descrie erori în interiorul senzorului (ex: lentile murdare)

MEN (intrare) este un boolean ce permite intrarea în modul mentenanță

SDT (ieșire) este un boolean pentru activarea alarmei la trecerea deasupra pragului. Ieșirea este activată când intrarea este deasupra pragului, si modul mentenanță nu este activ

STAT (ieșire) este o variabilă booleană pentru monitorizarea liniei. Această ieșire este activată daca se detectează o eroare.

OIF (ieșire) este o alarmă booleană pentru diagnoza lentilelor

MOS (ieșire) este un boolean ce indică MOS ( Maintenance Override Switch) activ

Tabelul 4.3. Convenția de nume pentru variabilele blocului FDT

Figura 4.10. Logica din spatele blocului FDT

4.3.5 Funcția tipică FDTIS

Blocul FDTIS are următoarele funcții:

gestionează pragurile semnalului

verifică erorile de detecție

mod de mentenanță

Această funcție bloc este folosită pentru semnalele de la senzorii de foc din interiorul rezervoarelor. Verifică dacă semnalul de intrare este peste setările de prag. După ce semnalul trece de prag, va fi disponibilă o ''bandă moartă'' la trecerea din starea de alarmare în starea normală. În cazul în care se detectează o eroare la senzor, STAT se activează, indicând o eroare pe linie. De asemenea, tripurile se activează. Acești senzori de foc se pot găsi în configurație de tip ''2 din X'' (dacă cel puțin doi din senzori din grupul de X detectează foc, se declanșează alarma).