Промышленная безопасность система противоаварийной защиты АСУ ТП

1.

ПРОМЫШЛЕННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ
СИСТЕМА ПРОТИВОАВАРИЙНОЙ ЗАЩИТЫ АСУ ТП

2.

■
Промышленная безопасность - это комплекс разнообразных мероприятий целью
предотвращение и/или минимизация последствий аварий на опасных производственных
объектах. Проще говоря промышленная безопасность, это создание таких условий на
предприятии или объекте, когда риск возникновения аварий минимален, а в случае
возникновении аварийной ситуации и аварии, имеется план действия по предотвращению ее с
минимальными человеческими жертвами.
■
Промышленная безопасность и предприятие не разрывно связанны на всех этапах
существования организации от стадии проектирования и эксплуатации, до ликвидации
предприятия. За соблюдением исполнения норм и правил промышленной безопасности
отвечает предприятие в лице руководителя предприятия, главного инженера и лиц
ответственных за эксплуатацию опасного оборудования.
■
Надзор со стороны государства, возложен на Федеральную службу по экологическому,
технологическому и атомному надзору на основании Федерального закона №116-ФЗ от
21.07.1997 г. "О промышленной безопасности опасных производственных объектов", и иных
федеральных норм и правил (ФНиП).

3.

■ Обеспечение
безопасности является
важнейшей задачей на
промышленных
предприятия.
■ Причины аварий – это, как
правило, фатальная
комбинация ошибок
проекта, отказов
оборудования, нарушения
процедур .

4.

■ Цели АСУ ТП
■ Автоматическое управление объектом в обычном, предаварийном и аварийном
периодах работы;
■ Защита объекта в аварийной ситуации путем снижения нагрузки на опасные
участки;
■ Своевременное информирование персонала о ходе технологического процесса,
состоянии оборудования и возможных нарушениях;
■ Передача данных для анализа, оптимизации и планирования работы
оборудования.
■ Учитывая все эти цели, выделим основные требования к АСУ ТП при работе :
система должна быть надежна, безопасна, оперативна и проста в обращении.
■

5.

■ Безопасность и надежность АСУ
ТП
■ Для обеспечения безопасного
функционирования АСУ
ТП должна обладать надежной
защитой:
■ От несанкционированного
доступа;
■ От компьютерных вирусов;
■ От остановки или поломки
в результате ошибки оператора.

6.

Необходимость применения
Противоаварийной защиты
■ В современной российской промышленности важной особенностью развития
является модернизация устаревших автоматизированных систем управления
технологическими процессами.
■ Необходимость модернизации объясняется следующими причинами:
■ критическое состояние основных производственных фондов;
■ необходимость соблюдения жестких международных стандартов по безопасности
производства, особенно взрывоопасного;
■ необходимость применения в АСУТП современного контроллерного оборудования
на базе открытых стандартов, разработок в области систем резервирования и
аварийных защит от лидеров рынка систем автоматизации.

7.

Что такое ПАЗ?
■ На предприятии случаются отказы оборудования и технологические сбои
■ В результате возникает вероятность причинения :
■ Катастрофического ущерба обществу и окружающей среде
■ Вреда жизни и здоровью персонала (не катастрофического)
■ Вреда здоровью (травмы) и оборудованию
■ Экономического ущерба оборудованию и продукции
■ В связи с этим в эксплуатацию предприятия вводится система противоаварийной
защиты (ПАЗ), призванная защитить персонал и производство от возможных
последствий отказов оборудования

8.

9.

10.

11.

■ В настоящее время разработаны международные общепризнанные стандарты,
позволяющие классифицировать и оценивать программно-технические
комплексы и оборудование по различным уровням безопасности.
■ Среди таких стандартов можно отметить, например:
■ IEC 61508 — основной стандарт для спецификации, а также для разработки и
эксплуатации систем обеспечения безопасности (классы безопасности SIL 1 —
SIL4 (см. табл.));
■ IEC 61511 — стандарт, ориентированный на приложения для перерабатывающей
промышленности.

12.

■ Системы ПАЗ находят широкое
применение в АСУТП, ввиду
возросших требований на аварийную
ситуацию, возросшего уровня
автоматизации технологических
процессов, что приводит к увеличению
вероятности возникновения
аварийной ситуации.
■ Системы ПАЗ подразделяются на две
структуры:
■ ПАЗ в системах безопасности гибких
производств;
■ ПАЗ в АСУТП взрывоопасных
производств.

13.

Как строится ПАЗ?
■ Система противоаварийной защиты состоит из следующих компонентов:
■ Технологический – сама технология обеспечивает безопасность производства;
при разработки тех. процесса должна быть заложена безопасность производства
■
КИП – специализированный (без цифровых шин)
■
ПЛК – электронное средство безопасности сертифицированное по
соответствующему уровню
■ ПО разработки приложения для ПЛК - сертифицированное по соответствующему
уровню
■
Приложение (написанное программистом разработчиком ПАЗ) – в соответствии
с требованием безопасности

14.

■ Под системой сигнализации, блокировок и противоаварийной защиты (далее система
СБ и ПАЗ) следует понимать комплекс средств КИПиА, автоматизированных систем
управления технологическими процессами, контроллеров ПАЗ, связей между ними,
служащих для защиты технологического процесса или оборудования от аварии.
■ В систему СБ и ПАЗ входят:
■ приборы
■ датчики
■ преобразователи
■ релейные и полупроводниковые логические схемы
■ микропроцессорные устройства
■ АСУТП
■ устройства звуковой и световой сигнализации
■ исполнительные устройства

15.

16.

■ Основным предназначением системы СБ и ПАЗ
технологического процесса, является автоматическое
изменение его состояния в сторону более безопасного,
выполняемое рассматриваемой системой в случае
появления потенциально опасного события (например,
выхода параметров процесса за безопасные пределы).
■ Содержанием этой функции является совокупность
действий, включающих измерительное преобразование
и/или контроль соответствующих параметров состояния
объекта, а также формирование и передачу на объект
такой последовательности заранее определенных
управляющих воздействий, которые направлены на
предотвращение или снижение вреда.

17.

18.

Требования к системе ПАЗ
■ Минимальные требования к системе ПАЗ сформулированы в регламенте по
промышленной безопасности РОСТЕХНАДЗОРА (обязательные)
■ Заказчик может расширить требования к оборудованию для ПАЗ в соответствие
с ГОСТ Р МЭК 61508, который рекомендован,
■
Не непрерывный процесс с резервированием и временем
переключения до 1 с.
■ Непрерывный процесс c временем переключение не более одного цикла ПЛК

19.

Отказобезопасные и отказоустойчивые
системы
■ Отказобезопасная система может быть и отказоустойчивой (резервированной).
■ Между этими двумя понятиями есть разница: задача отказобезопасности — перевести процесс в
безопасное состояние в случае возникновения ошибки, вплоть до полной остановки процесса, а
задача отказоустойчивости — поддержать работу системы в случае выхода из строя компонентов
управления, не влияющих на безопасность процесса
■ . В резервированных системах управления повышенной надежности каждый элемент, начиная
со станции оператора до устройств полевого уровня, включая и саму шину, может быть
зарезервирован посредством дублирования.
■
Дублирующие ЦПУ синхронно выполняют одну и ту же программу и могут находиться как рядом,
так и на значительном расстоянии друг от друга, например на противоположных концах цеха или
завода. В зависимости от задачи автоматизации и вытекающих из нее требований по
обеспечению безопасности степень резервирования может быть отдельно определена для
контроллера, полевой шины и децентрализованной периферии.

20.

■ Основной функцией безопасности, для выполнения которой предназначена любая система
ПАЗ технологического объекта, является автоматическое изменение его состояния в
сторону более безопасного, выполняемое рассматриваемой системой в случае появления
потенциально опасного события (например, выхода параметров процесса за безопасные
пределы).
■ Кроме основной функции система ПАЗ обычно выполняет ряд дополнительных функций,
которыми в типичных случаях являются:
■ автоматическое обнаружение потенциально опасных изменений состояния
технологического объекта или системы его автоматизации;
■ автоматическое измерение технологических переменных, важных для безопасного
ведения технологического процесса (например, измерение переменных, значения
которых характеризуют близость объекта к границам безопасного режима ведения
процесса);
■ автоматическая (в режиме on-line) диагностика отказов, возникающих в системе ПАЗ
и/или в используемых ею средствах технического и программного обеспечения;
■ автоматическая предаварийная сигнализация, информирующая оператора
технологического процесса о потенциально опасных изменениях, произошедших в объекте
или в системе ПАЗ;
■ автоматическая защита от несанкционированного доступа к параметрам настройки и/или
выбора режима работы системы ПАЗ.
■ .

21.

■ Системы СБ и ПАЗ предназначены:
■ для подачи предупредительного и аварийного светового и звукового сигналов о
нарушении контролируемого параметра, извещения об остановке компрессоров,
насосов и другого ответственного оборудования;
■ для формирования сигнала разрешения на пуск компрессоров, насосов и других
видов оборудования, при достижении параметрами установленных значений;
■ для автоматического включения аварийных систем вентиляции, сблокированных с
сигнализаторами довзрывоопасных концентраций и анализаторами ПДК при их
срабатывании с подачей звукового и светового сигналов;
■
для прекращения подачи сырья, топлива, компонентов, отключения или включения
отдельных видов оборудования;
■ для предохранения работающего оборудования от возможной аварии в случае
отключения питания на их щитах управления;
■
для автоматической защиты центробежных компрессоров от помпажа.

22.

■ Обеспечение системы ПАЗ
■
Для обеспечения системы ПАЗ необходимо:
■
промышленный контроллер, построенный на современной элементной база;
■
отказоустойчивая структура контроллера (на работка на отказ не менее 100000 часов);
■
своевременное выявление и предупреждение аварийной ситуации;
■
высокая реактивность системы на событие (прерывание);
■
высокоскоростной аналоговый/дискретный ввод;
■
изолирование каналов ввода/вывода не менее 1000В;
■
дублирование устройств ввода/вывода при одновременном сканировании каналов
■
контроллерами системы управления и защит, а также при резервировании контроллера защит;
■
обеспечение надежного бесперебойного питания системы ПАЗ;
■
реализация алгоритмов ступенчатой логики для пуска, останова, блокировок устройств управления
объектом и приведение основных блоков системы в исходное, безаварийное состояние;
■
организация буфера аварийных сообщений в памяти программ контроллера;
■
доставка аварийных сообщений (транзакций) в режиме реального времени на верхний уровень в
рабочую станцию;
■
формирование и хранение аварийных трендов в архиве рабочей станции;
■
встроенная самодиагностика, фиксирующая отказ с точностью до типового элемента замены;
■
обеспечение горячей замены модулей УСО без выключения электропитания контроллера.

23.

■ Отдельные требования безопасности предъявляются к самим деталям
и комплектующим АСУ ТП: все они должны иметь не менее 1 года гарантийного
обслуживания от производителя или поставщика при условии соблюдения условий
их хранения и эксплуатации.
■ Надежность АСУ ТП — более сложное понятие, подразумевающее, насколько система
в целом и отдельные ее части справляются с отведенными ей функциями.
В частности:
■ Программное обеспечение не должно прекращать работу при отказе каких-либо
технических средств функциональной подсистемы или при ошибках оператора;
■ При ошибках программной подсистемы технические средства не должны допускать
отказа выполнения функций всей АСУ ТП.
■ В целом надежность системы проверяется по количеству потерь, возникающих из-за
отказов АСУ ТП в сравнении их с примерным количеством потерь в случае
аварийных ситуаций. От этого рассчитываются и затраты на повышение надежности
и обеспечение бесперебойной работы системы.

24.

Контрольные вопросы
■ 1 Дайте определение промышленной безопасности
■ 2 Что такое ПАЗ?
■ 3 Почему возникла необходимость применения систем ПАЗ ?
■ 4 Что входит в систему ПАЗ?
■ 5 Перечислите функции безопасности системы ПАЗ?
■ 6 Какие требования существуют к системе ПАЗ?
■ 7 В чем отличие отказобезопасной системы от отказоустойчивой?
.