HC900 SIL2.ppt

1、HC900 为过程与安全控制而设计为过程与安全控制而设计 许鹏 P H 内容 1 2 3 4 行业挑战行业挑战 功能安全和功能安全和SIL 应对挑战应对挑战 为什么选择为什么选择Honeywell? H 行业挑战行业挑战 1 H 过去的事故 前事不忘，后事之师前事不忘，后事之师 博帕尔毒气泄漏 菲利普石油爆炸 派帕阿尔法油气爆炸 BP德州炼油厂爆炸 1989 1984 1988 2005 H 工业过程需要什么 工业过程中存在着不安全的情况工业过程中存在着不安全的情况 Industrial Challenge 安全运行时间最大化 较低操作成本 增加产出和收益 改善工厂安全状况 H 标准 按照各种

2、工业标准来管理按照各种工业标准来管理 IEC 61508 Parts 1 to 7:2010 Functional safety of electrical/electronic/ programmable electronic safety-related systems IEC 61511-1:2004 Safety instrumented systems for the process industry sector ANSI/ISA-84.00.01-2004 Functional Safety: Safety instrumented systems for the process

3、 industry sector Part 1: Framework, definitions, system, hardware and software requirements NFPA 85:2011 Boiler and combustion systems hazards code NFPA 87: 2011 Recommended practice for fluid heaters 更多。更多。 NFPA 86:2011 Standard for ovens and furnaces H IEC 61508 Parts 1 to 7:2010 Functional safety

4、 of electrical/electronic/ programmable electronic safety-related systems IEC 61511-1:2004 Safety Instrumented Systems for the process industry sector IEC 61508 & IEC 61511 针对安全系统的标准针对安全系统的标准 IEC 61508 安全设备生产厂家（子系统），适用所有工业 部门，包括核工业 IEC 61511 针对工业 过程中的 最终用户 和 系统集成商 其他部门的 具体标准 Industrial Challenge H 功

5、能安全功能安全 & SIL 2 H 过程控制系统的安全保护层 工艺设计工艺设计 LAH 1 I 防灾防灾 减灾减灾 H 功能安全 功能安全功能安全是用来描述安全系统的一个术语，它 是依赖于逻辑解算器、传感器和终端元件的正 确运作，以实现降低风险水平降低风险水平的期望 H “Safety Instrumented System安全仪表系统安全仪表系统” *BPCS 基本过程控制系统 什么是SIS? Power CPU Output Input Power CPU Output Input SIS TT 1 PT 1 PT 2 BPCS* Process Vessel PT 3 TT 2 TT 3

6、 H 把过程带回安全状态把过程带回安全状态 紧急响应层紧急响应层 被动保护层被动保护层 主动保护层主动保护层 安全层安全层 过程控制层过程控制层 过程控制层过程控制层 过程报警过程报警 停车报警停车报警 减灾减灾 防灾防灾 全厂紧急响应全厂紧急响应 防护堤防护堤 安全阀安全阀 安全仪表系统安全仪表系统 操作人员干预操作人员干预 基本过程控基本过程控 制系统制系统 紧急停车紧急停车 过程停车过程停车 过程变量过程变量 正常工况 正常工况 SIS的角色 H SIF: 安全仪表功能安全仪表功能(SIF)是具备了特定的安全整体性等级是具备了特定的安全整体性等级(SIL)的安全功能，的安全功能，SIF和

7、SIL 构成SIS系统，以达成或维护过程的安全状态。 SIS SI F 1 SIL 2 SIF 2 SIL 2 SIF 3 SIL 2 一个一个SIS系统包含多个系统包含多个SIF SIS、SIF和SIL之间的关系 SIF Sensor Safety System Valve 1 2 3 4 5 8 7 6 Sensors Final elements Loop 1 Loop 4 Loop 5 Loop 2 Loop 3 Logic Solver Hazard SIF Sensors Logic Solver Final Elements SIL Safety instrumented fun

8、ction Safe state H SIL是安全生命周期分析的关键 SIF的SIL等级 安全生命周期分析包括安全生命周期分析包括 PHA (工艺危害分析) HAZOP (危险与可操作性分析) 风险的概念风险的概念 风险风险 = 危险频率危险频率 x 危险后果危险后果 风险可以通过以下手段降低风险可以通过以下手段降低 固有的工艺安全设计 基本过程控制系统(BPCS) 安全停车系统 Risk = Frequency x Consequence Safety Integrity Level Probability of Dangerous Failure Per Hour Risk Reducti

9、on Factor SIL 4 =10-5 to =10-4 to =10-3 to =10-2 to 10-1 100 to 10 H 安全安全PLC具备容错和故障保护功能具备容错和故障保护功能 安全安全PLC做过特殊的设计以达到两个重要目标：做过特殊的设计以达到两个重要目标： (1)无故障无故障 (冗余工作良好冗余工作良好) (2)如果故障不能避免，如果故障不能避免， 则该故障也是可预见的并且处于安全的方式则该故障也是可预见的并且处于安全的方式 安全PLC v/s 常规PLC 常规常规PLC 容错容错 故障安全故障安全 未设计未设计 容错容错 故障安全故障安全 诊断诊断 已设计已设计 安全

10、安全PLC H 应对挑战应对挑战 3 H Hybrid Control Analog Measurements Analog Actions Discrete Measurements Discrete Actions HC900 Hybrid Control DCS适于标准过程应用。 PLC适于高速逻辑控制。 混合控制 (HC900)基于优秀的 模拟控制能力，以DCS的功能/ 低成本的模式，扩展到离散控 制领域: 1) 模拟测量/离散控制 2) 离散测量/模拟控制 3) 离散测量/离散控制 离散控制 模拟控制 PLC 混合控制 DCS 性能 功能 HC900 混合控制概念1 (PLC + D

11、CS) H 混合控制概念2：过程+安全系统 可编程自动控制器可编程自动控制器 (PAC) 用于过程及安全控制用于过程及安全控制 提供安全及控制提供安全及控制 可用于广泛的从过程可用于广泛的从过程PLC到到DCS 及安全要求的应用领域及安全要求的应用领域 诸如诸如BMS、ESD、泄漏防护等、泄漏防护等 . Addressing the Challenge H 细分市场 各类要求各类要求SIL2的市场的市场 Addressing the Challenge 化工、制药、化妆品化工、制药、化妆品 燃煤电厂燃煤电厂 油气，油气， 精炼精炼 水泥，玻璃水泥，玻璃 纸浆，造纸纸浆，造纸 矿山，冶金矿山，冶

12、金 水处理，废水处理水处理，废水处理 食品，饮料食品，饮料 热处理热处理 H 行业及应用 最初关注在燃烧器管理系统最初关注在燃烧器管理系统(BMS)的安全应用的安全应用 燃烧器管理系统(BMS) 燃烧控制 管线监控 防溢出 道路运输 废水处理 紧急停车 安全安全 电子半导体 水泥 玻璃 纺织 关键控制关键控制 Furnaces Boilers Pre-heaters Kilns Ovens Reactors Calciners Dryers Thermal oxidizers Melters Incinerators Process heaters Vaporizers BMS 解决方案的应用

13、解决方案的应用 HC900 Overview Honeywell Proprietary 21 系统适用性系统适用性 完整的控制产品线完整的控制产品线: : 从单回路控制到从单回路控制到DCS 为过程控制提供完善的可扩展方案为过程控制提供完善的可扩展方案 RTU PlantCruise by Experion 22 这是一套独立灵活的过程控制与安全系统，具备快捷开车时间、通用工这是一套独立灵活的过程控制与安全系统，具备快捷开车时间、通用工 程工具，可降低培训、维护费用，值得拥有。程工具，可降低培训、维护费用，值得拥有。 Experion HS withExperion HS with 安全系统

14、安全系统 过程控制过程控制 C75S (dual networks) 900 Control 900 Control StationStation Dual Ethernet C75 CPUs C70 CPUs 各自独立的安全与非安全系统各自独立的安全与非安全系统 过程控制与安全解决方案 23 安全系统与非安全系统在同一个系统里安全系统与非安全系统在同一个系统里 Experion HS withExperion HS with Dual Ethernet 安全系统的安全系统的 I/OsI/Os C75S (dual networks) ) 模块化、可大可小、易于扩展模块化、可大可小、易于扩展

15、非干扰非干扰 过程系统的过程系统的 I/OsI/Os 安全系统和过程系统的安全系统和过程系统的I/OsI/Os共用共用 同一个同一个CPUCPU 900 Control Station900 Control Station 安全系统与非安全系统合二为一成为可能 HC900 Training R4.4 Part 1 Honeywell Confidential and Proprietary Copyright 2013 Honeywell International Inc. HC900 现在新的外观现在新的外观 “Back in Black” Addressing the Challenge

16、 当前淡灰色塑料当前淡灰色塑料 新的黑色外观新的黑色外观 HC900 Training R4.4 Part 1 Honeywell Confidential and Proprietary Copyright 2013 Honeywell International Inc. 系列 CPUs 的设计基于满足高标准和价格点的要求 过程和安全过程和安全CPU家族家族 C30S C50S C70S C75S 经济型 适用型 增强型 冗余型 最大 I/O 384 4608 4608 4608 最大 AI 192 2304 2304 2304 最大 AO 192 2304 2304 2304 I/O 插

17、槽 12 144 144 144 扩展 I/O NO YES YES YES 组态功能块 400 2000 15000 15000 Enet, RS232/485, Peer YES YES YES YES 冗余 NO No No YES 通常扫描时间 100ms 100ms 100ms 100ms 快速扫描时间 10ms 10ms 10ms 20ms ControlEdge HC900 (Process) ControlEdge HC900 SIL2 (Safety) HC900 Training R4.4 Part 1 Honeywell Confidential and Propriet

18、ary Copyright 2013 Honeywell International Inc. HC900 控制器控制器 电源 控制器 模件 以太网 Supervisory Peer-to-peer 1 port on C30 & C50 Remote I/O port (not on C30) I/O 状态 LEDs 现场接 线端子 端子盖板 和标签 I/O 模件 串行口 (RS232/485） Configuration Modbus Master/Slave . Honeywell OI HC900 Overview Honeywell Proprietary 27 安全保证 冗余 CP

19、Us 冗余网络 冗余电源 性价比最优 节省开车及维护成本 容易使用 自动备用和切换 不需特殊组态 HC900 冗余冗余 HC900 Overview Honeywell Proprietary 28 I/O 机箱机箱 远程安装可距离 CPU 300米 3 种规格, 4 槽, 8 槽和 12 槽 每个 CPU 可支持多达 12 个远程机箱 总 I/O 点数可达 4608 个, 其中 2304模拟输入 双口信号扫描模块 可选冗余 I/O 电源 (8 和 12 槽机箱) 电源状态模块 (冗余电源状态的直观指示) 支持 I/O 模件带电插拔 接线方便 冗余 I/O 电源 PSM 电源状态模块 信号扫描

20、模块 I/O HC900 Overview Honeywell Proprietary 29 冗余冗余 CPUs 冗余以太网网络到每个冗余以太网网络到每个 C70R/C75S CPU 独立的电源支持对每个独立的电源支持对每个 C70R/C75S 冗余的冗余的 I/O 连接到每个连接到每个 I/O 机箱机箱 串行口连接跟从主串行口连接跟从主 CPU 独立的电源支持对每个独立的电源支持对每个 I/O 机箱机箱 A B A B 就地 操作员盘 I/O 机箱冗余: - 电源 - I/O 连接 高效用解决方案！ 冗余冗余 HC900 系统系统 HC900 Overview Honeywell Propr

21、ietary 30 HC900 I/O 扩展箱 工业集线器/交换机 10Base-T CAT5 STP cable 100m each 300 m max. Rack 2 Rack 4 Rack 5 CPU控制箱 Rack 1 RS-485 twisted pair, 2000 Ft (600 m) HC900 900CS Ethernet 10Base-T (100 m) PS PC 监控站 Unit Process 单控制器方案 带扩展箱方案(最多4个扩展箱) HC900 C30/C50控制器结构控制器结构 Rack 3 HC900 Overview Honeywell Proprieta

22、ry 31 智能型 (每个模块都带 CPU) 数字 I/O 卡每个点都带 LED 状态指示 所有卡件都带有故障状态指示 现场接线标签 带电热拔插 电气连接处安全操作防护 3 种接线端子块设计 美式 (螺丝固定) 欧式 (压紧块) 远端接线器 RTPs HC900 I/O I/O 设计秉持对过程控制的友好风格 I/O 模块类型 Analog In 8 pt Analog In 16pt Analog Out 4 pt Analog Out 8 pt Analog Out 16 pt Contact DI 16 pt 24 vdc DI 16 pt 24 vdc DI 32pt 120/240 V

23、ac DI 16 pt 24 vdc DO 16 pt 24 vdc DO 32 pt 120/240 Vac DO 8 pt Relay DO 8 pt Pulse / Freq 4 pt HC900 Overview Honeywell Proprietary 32 R650 增强增强 在苛刻腐蚀性工业环境中的新目标应用在苛刻腐蚀性工业环境中的新目标应用 New Black Plastics RoHS 2 and G3 Coating for Harsh Env. HC Designer in Mandarin June 2018 Prior Offering 非RoHS组件 不适合恶劣/

24、腐蚀性环境条件 Enhancement RoHS 2 兼容电子产品 G3保形涂层适用于恶劣的工业环境 HC900 Overview Honeywell Proprietary 33 R650 增强增强 汉化软件本地化，强大的价值主张汉化软件本地化，强大的价值主张 New Black Plastics RoHS 2 and G3 Coating for Harsh Env. HC Designer in Mandarin June 2018 原先提供原先提供 英文版 HC Designer配置工具 增强增强 汉化的配置和帮助文件 HC900 Overview Honeywell Propriet

25、ary 34 R650 Enhancements (contd.) SIL UIO 的特性和差异化填补了空白的特性和差异化填补了空白 原先提供原先提供 竞争竞争 增强增强 16通道，SIL 2 1m-sec SOE 在线监测，表决和验证 型号：900U02-0100 UIO with SOE SOE for ESD, BMS Unavailable today 1 m-sec SOE New UIO with SOE Enhanced capacity- 15K Function Blocks June 2018 Line Monitoring SIL2 RTP HC900 Overview

26、Honeywell Proprietary 35 R650 Enhancements (contd.) 通过通过UIO降低成本和项目进度风险降低成本和项目进度风险 原先提供原先提供 增强增强 $350-$400K savings on Cabinet, Junction box, field cables, control room and labor* Today Purpose-Built IO AI AO DI DO UIO是通用IO - 允许在 单个IO模块上接入各种 类型的信号 SIL UIO Benefits End User EP C System Integrator OEM

27、s 轻松适应后期变化 硬件减少，工程简单 更少的备件 -一个UIO模块 vs. 四个标准模块 UIO 带带 SOE, 表决表决&验证验证 ControlEdge HC900 New UIO with SOE Enhanced capacity- 15K Function Blocks June 2018 Line Monitoring SIL2 RTP *5 systems with 400 IOs each HC900 Overview Honeywell Proprietary 36 R650 Enhancements (contd.) SIL UIO 的特性和差异化填补了空白的特性和差异

28、化填补了空白 原先提供原先提供 增强增强 现在为F&G项目竞标 满足线路监控的最低要求，SOE 无法竞标 F&G 项目 无法检测到开路和短路 由于无法满足最低要求，因此失去了许多项目 没有线路监视没有线路监视 New UIO with SOE Enhanced capacity- 15K Function Blocks June 2018 Line Monitoring SIL2 RTP HC900 Overview Honeywell Proprietary 37 R650 增强增强 (contd.) 现有的现有的 RTP 符合符合SIL无源标准（安全无干扰）无源标准（安全无干扰） 原先提供

29、原先提供 增强增强 非非SIL认证的认证的RTP SIL2 RTP（无源元件） New UIO with SOE Enhanced capacity- 15K Function Blocks June 2018 Line Monitoring SIL2 RTP HC900 Overview Honeywell Proprietary 38 R650 增强增强 (contd.) 功能块增强因素功能块增强因素 “3” 原先提原先提 功能块支持 C70/C75 CPU每个控制器 5000个FB 增加增加 对于C70 / C75 CPU，每个控制器15000个功能块的功能 块处理能力增加3倍 Func

30、tion C30 CPU C50 CPU C70/C75 CPU Function Blocks 400 2000 5000 Function C30 CPU C50 CPU C70/C75 CPU Function Blocks 400 2000 15000 Enhanced capacity 符合支持符合支持 4608 IO 和和 12 IO 机架机架 更大的系统降低了总体成本更大的系统降低了总体成本 New UIO with SOE Enhanced capacity- 15K Function Blocks June 2018 Line Monitoring SIL2 RTP H 为什

31、么选择为什么选择 Honeywell? 4 H 为什么HC900 SIL2控制器更好? 易于使用易于使用 易于工程实施 快速上手 直观的工具 无额外的维护 成本 丰富的业绩 冗余 可操作的信息 高性能高性能 成熟可靠成熟可靠 优化控制 减少废品 更高产能 增强安全增强安全 过程安全在同 一个平台 TUV认证 低操作成本低操作成本 提高收益提高收益 提升工厂安全提升工厂安全 最大化运行时最大化运行时 间间 Why Honeywell? H 41 正常运行时间最大化正常运行时间最大化 成熟、可靠 经验验证经验验证 霍尼韦尔拥有丰富的经验 超过13000套HC900在全球 安装并使用 H 42 冗余

32、 在线编辑和监控，CPU和通 讯扫描模块支持在线插拔 正常运行时间最大化正常运行时间最大化 成熟、可靠 经验验证经验验证 容错和可靠性容错和可靠性 H 43 成熟、可靠 经验验证经验验证 容错和可靠性容错和可靠性 可操作的信息可操作的信息 模块和通道级别的高级诊 断功能，大大提升了系统 的可靠性。 诊断、报警，传感器失效 和系统错误的早期侦测。 正常运行时间最大化正常运行时间最大化 H 44 易于使用及实施 易于工程实施易于工程实施 功能块易于工程师使用 降低操作和运行成本 H 45 易于使用及实施 易于工程实施易于工程实施 降低操作和运行成本 I/O表决和验证功能块 H 46 易于使用及实施

33、 易于工程实施易于工程实施 降低操作和运行成本 模块化、可扩展 H 47 易于使用及实施 易于工程实施易于工程实施 降低操作和运行成本 容易整合以下设备 HMI (CS900工作站) Experion HS (SCADA 软件包), Plantcruise 和 Experion LX Matrikon OPC 容易整合霍尼韦尔其它产 品，为客户提供一站式解 决方案。 H 48 易于使用及实施 易于工程实施易于工程实施 快捷开车快捷开车 降低操作和运行成本 快捷开车及在线编辑 Accutune III 自整定 H 49 易于使用及实施 降低操作和运行成本 易于工程实施易于工程实施 快捷开车快捷开

34、车 简捷直观的工具简捷直观的工具 高级监控及调试工具，方 便组态及工程实施。 H 50 易于使用及实施 降低操作和运行成本 易于工程实施易于工程实施 快捷开车快捷开车 简捷直观的工具简捷直观的工具 没有额外维护费用没有额外维护费用 软件授权没有年费 (HC Designer) 免费软件可在网上下载， 增强产品功能 免费的全球产品支持中心 GTS H 51 高性能 提高收益提高收益 精密控制精密控制 HC900的标准模糊逻辑能 有效防止过程超调，加之 精确控制功能，从而提高 产出、提升效率，并最大 限度地降低能源成本。 H 52 高性能 提高收益提高收益 精密控制精密控制 降低废品率降低废品率

35、SIL2认证的CPU采用改进 的10ms数字输出，这将有 助于捕获快速的过程变化， 从而提高生产效率(地铁、 码头自动化、ESD应用) H 53 高性能 提高收益提高收益 精密控制精密控制 降低废品率降低废品率 更高的产出更高的产出 ECC内存电路纠正和检 查单发及双发故障，校 正内存损坏从而保证系 统的安全运行。 *ECC:错误检查和纠正技术 H 54 高性能 提高收益提高收益 精密控制精密控制 降低废品率降低废品率 更高的产出更高的产出 外部的开门狗定时器具 备独立的时钟，能够修 正CPU的锁死故障。 H 55 安全性增强 改善工厂安全状况改善工厂安全状况 过程与安全控制过程与安全控制 过

36、程控制系统与安全系统的 一体化工具包，有效降低培 训成本。 H 56 安全性增强 改善工厂安全状况改善工厂安全状况 过程与安全控制过程与安全控制 外部机构的认证外部机构的认证 HC900已经过TV的SIL-2 认证 H 增强的功能 更安全，更可靠，更高效更安全，更可靠，更高效 TUV SIL 2 SIL 3 认证的操作系统认证的操作系统 数字响应时间数字响应时间 输出带反馈的新的专用安全功能块输出带反馈的新的专用安全功能块 一体化的安全系统一体化的安全系统/过程控制工作表过程控制工作表 带独立时钟的外部开门狗定时器带独立时钟的外部开门狗定时器 ECC内存电路内存电路 CPU & scanner RIUP RAM 和闪存和闪存 一体化应用工具一体化应用工具 Why Honeywell