RU218411U1 - CONTROL AUTOMATIC FOR EMERGENCY PROTECTION - Google Patents
CONTROL AUTOMATIC FOR EMERGENCY PROTECTION Download PDFInfo
- Publication number
- RU218411U1 RU218411U1 RU2022114037U RU2022114037U RU218411U1 RU 218411 U1 RU218411 U1 RU 218411U1 RU 2022114037 U RU2022114037 U RU 2022114037U RU 2022114037 U RU2022114037 U RU 2022114037U RU 218411 U1 RU218411 U1 RU 218411U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- protection
- output
- controlled object
- microcontroller
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Полезная модель может применяться в области автоматики, в аппаратных средствах автоматизации для построения систем безопасности промышленных объектов. Технический результат заключается в повышении надежности работы и эффективности работы противоаварийной системы. Система содержит датчики ввода-вывода, запоминающее устройство, процессор, управляющее устройство защиты, датчик состояния контролируемого объекта. Система ввода-вывода выполнена в виде цифрового интеллектуального модуля ввода-вывода, который реализует функции контроля и запуска микроконтроллера. От модуля ввода сигнал с датчика состояния контролируемого объекта поступает на микроконтроллер, который обрабатывает сигнал и выдает решение на управляющее устройство защиты. The utility model can be used in the field of automation, in automation hardware for building security systems for industrial facilities. The technical result is to increase the reliability and efficiency of the emergency response system. The system contains input-output sensors, a storage device, a processor, a protective control device, a state sensor of a controlled object. The input-output system is made in the form of a digital intelligent input-output module that implements the functions of monitoring and starting the microcontroller. From the input module, the signal from the state sensor of the controlled object is fed to the microcontroller, which processes the signal and issues a decision to the control protection device.
Description
Полезная модель относится к области автоматизации, в частности к средствам противоаварийной защиты и автоматики, и может быть использована в аппаратуре автоматизации при построении систем безопасности промышленных объектов.The utility model relates to the field of automation, in particular to emergency protection and automation, and can be used in automation equipment when building security systems for industrial facilities.
Известна система аварийной защиты Siemens, включающая датчики, контролирующие технологические параметры управляемого объекта, связанные с контроллером, который обеспечивает выполнение функций безопасности и состоит из: входных модулей, обеспечивающих согласование и преобразование электрических сигналов от датчиков в цифровой интерфейсный код, соответствующий сигналу датчика (http://www.ste.ru/siemens/pdf/rus/09_S7-Safety_r.pdf). A Siemens emergency protection system is known, which includes sensors that control the technological parameters of a controlled object associated with a controller that provides security functions and consists of: input modules that ensure the coordination and conversion of electrical signals from sensors into a digital interface code corresponding to the sensor signal (http: //www.ste.ru/siemens/pdf/rus/09_S7-Safety_r.pdf).
Недостатками известной системы являются:The disadvantages of the known system are:
последовательное выполнение всех функций безопасности в одном процессоре, в общей области памяти;sequential execution of all security functions in one processor, in a common memory area;
аппаратная зависимость функций безопасности друг от друга.hardware dependency of safety functions on each other.
невозможность проверки функции безопасности на ложное срабатывание функции безопасности.impossibility of checking the safety function for false operation of the safety function.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является система противоаварийной защиты, содержащая датчики состояния контролируемого объекта и исполнительные механизмы, подключенные к многоканальным модулям ввода и модулям вывода, модули ввода, обслуживающие датчики по функции ввода, и модули вывода, исполнительные механизмы по функции вывода, , а также процессорные модули, интерфейсы ввода- вывода программируемого логического контроллера PLC, устройства оповещения о состоянии защиты, которые предоставляют информацию о начале чрезвычайной ситуации и времени выхода из нее (Ландрини Г. Интегральные уровни безопасности в соответствии со стандартами МЭК 61508 и 61511 и анализ их связи с техническим обслуживанием. Современные технологии автоматизации 1/2009. М.: СТА ПРЕСС. 2009).The closest in technical essence and the achieved result is an emergency protection system containing state sensors of a controlled object and actuators connected to multi-channel input modules and output modules, input modules servicing sensors by input function, and output modules, actuators by output function, , as well as processor modules, input-output interfaces of the programmable logic controller PLC, devices for notifying the state of protection, which provide information about the beginning of an emergency and the time to exit from it (Landrini G. Integral security levels in accordance with IEC 61508 and 61511 standards and analysis their relationship with maintenance, Sovremennye
Недостатком известной системы является то, что система предназначена для группового использования функций безопасности и ни одна функция безопасности в системе не может быть реализована локально, а только совместно с другими функциями безопасности в общей программной области центрального процессора PLC. Отказ одного модуля приводит к отказу всей системы противопожарной защиты (ПАЗ). Также присутствуют неиспользуемые каналы ввода/вывода. Все это снижает надежность системы в эксплуатации.The disadvantage of the known system is that the system is intended for group use of security functions and none of the security functions in the system can be implemented locally, but only together with other security functions in the common program area of the PLC central processor. The failure of one module leads to the failure of the entire fire protection system (PSS). There are also unused I/O channels. All this reduces the reliability of the system in operation.
Также недостатком устройства является то, что любые изменения в одной из функций безопасности должны быть повторно подтверждены, а все данные и результаты повторно проверены. Модули ввода и вывода также основаны на многоканальном принципе, поэтому при использовании в небольшой системе ПАЗ, где, например, используется один аналоговый выход, пользователь вынужден применять 16-ти канальный модуль. Это создает многократную избыточность, что увеличивает вероятность неопасных отказов, ложных срабатываний защиты и снижает общую надежность системы.It is also a disadvantage of the device that any changes to one of the safety functions must be reconfirmed and all data and results rechecked. The input and output modules are also based on a multi-channel principle, so when used in a small ESD system where, for example, one analog output is used, the user is forced to use a 16-channel module. This creates multiple redundancy, which increases the likelihood of non-hazardous failures, false protection trips, and reduces the overall reliability of the system.
Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является повышение функциональной безопасности и надежности системы ПАЗ путем создания управляющего автомата противоаварийной защиты (ПАЗ).The task to be solved by the utility model is to increase the functional safety and reliability of the ESD system by creating a control automatic emergency protection (ESD).
Техническая задача решается тем, что в управляющем автомате противоаварийной защиты, содержится датчик состояния контролируемого объекта. Данный датчик соединяется с системой ввода-вывода, соединенной с процессором, и управляющим устройством защиты, соединенным с системой ввода-вывода. The technical problem is solved by the fact that the control automatic emergency protection contains a state sensor of the controlled object. This sensor is connected to an I/O system connected to the processor and a protection control device connected to the I/O system.
Согласно предлагаемой полезной модели, система ввода-вывода выполнена в виде цифрового модуля ввода-вывода, реализующего функцию управления по крайней мере одним параметром контролируемого объекта и включающего микроконтроллер. According to the proposed utility model, the input-output system is made in the form of a digital input-output module that implements the function of controlling at least one parameter of the controlled object and includes a microcontroller.
Управляющий автомат противоаварийной защиты дополнительно оснащен датчиком состояния контролируемого объекта, по крайней мере одним резервированным цифровым модулем ввода-вывода, реализующим функцию контроля по крайней мере одного параметра состояния контролируемого объекта. Выход резервированного цифрового модуля ввода/вывода подключен к приводу защиты, выход дополнительного датчика состояния контролируемого объекта подключен к входу цифрового модуля ввода/вывода, интерфейсные выходы которого подключены к процессору через резервированные каналы связи.The control automaton of emergency protection is additionally equipped with a state sensor of the controlled object, at least one redundant digital input-output module that implements the function of monitoring at least one parameter of the state of the controlled object. The output of the redundant digital input/output module is connected to the protection drive, the output of the additional state sensor of the monitored object is connected to the input of the digital input/output module, the interface outputs of which are connected to the processor via redundant communication channels.
Технический результат, который достигается при реализации заявленной совокупности существенных признаков, заключается в повышении надежности системы ПАЗ.The technical result, which is achieved by implementing the claimed set of essential features, is to increase the reliability of the PAZ system.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где изображены: The essence of the utility model is illustrated by drawings, which show:
на фиг.1- управляющий автомат противоаварийной защиты; figure 1 - control automatic emergency protection;
на фиг.2 - аппаратная реализация универсального интеллектуального модуля ввода-вывода; figure 2 - hardware implementation of the universal intelligent input-output module;
на фиг.3 - функциональная схема интеллектуального модуля.figure 3 - functional diagram of the intelligent module.
Управляющий автомат противоаварийной защиты (фиг.1) содержит один датчик 1 состояния контролируемого объекта, подключенный к дублированной системе ввода-вывода 2, соединенной с резервированными процессорами коммуникаций защит 7 и 8, и соединенное с дублированной системой ввода-вывода по меньшей мере одно исполнительное устройство защиты 6, и дополнительно включает, один дополнительный датчик 10 состояния контролируемого объекта, одну дополнительную дублированную систему ввода-вывода, выполненную в виде двух универсальных интеллектуальных модулей 12 и 15 ввода- вывода, реализующих одну функцию безопасности датчиков 11, 14 состояния контролируемого параметра, и одно дополнительное исполнительное устройство защиты 13. Выходы дополнительных датчиков 10, 14 состояния контролируемого объекта соединены с входами как основного 16, так и дублирующего 17, которые посредством каналов связи соединены с процессорами коммуникаций защит 7, 8.The control automaton of emergency protection (figure 1) contains one
В качестве датчиков 1, 10, 11, 14 параметра состояния контролируемого объекта могут быть использованы датчики давления, температуры, расхода, вибрации, перемещения, скорости и т.д.). В качестве исполнительных устройств защиты 6, 13 могут быть использованы, например, клапан, задвижка, двигатель и т.п. Управляющий автомат противоаварийной защиты дополнительно включает один дублирующий универсальный интеллектуальный модуль 9 ввода-вывода.As
Система ввода-вывода выполнена в виде универсального интеллектуального модуля ввода-вывода (УИМВВ), реализующего одну функцию безопасности, например, защиту от превышения предельного давления в резервуаре; защиту от самопроизвольного взрыва продукта переработки при достижении давления, температуры и концентрации критических значений; защиту механизмов вращения от катастрофического разрушения при превышении параметров вибрации и осевых смещений; и т.д.The input-output system is made in the form of a universal intelligent input-output module (UIIMV), which implements one safety function, for example, protection against exceeding the maximum pressure in the tank; protection against spontaneous explosion of the processed product when pressure, temperature and concentration of critical values are reached; protection of rotation mechanisms from catastrophic destruction when vibration parameters and axial displacements are exceeded; etc.
Датчик 1 состояния контролируемого объекта подключен параллельно к основному и дублирующему универсальным интеллектуальным модулям ввода-вывода (УИМВВ) 2 и 9 соответственно, которые соединены с исполнительным устройством 6 защиты объекта.The
Основной универсальный интеллектуальный модуль 2 ввода-вывода и дублирующий универсальный интеллектуальный модуль 9 ввода-вывода соединены через последовательный дублированный интерфейс с основным и резервным процессорами 7 и 8 коммуникаций защит.The main universal intelligent input-
Процессоры 7 и 8 выполняют функцию коммуникационного процессора защит и не влияют на выполнение функции безопасности.
Универсальный интеллектуальный модуль ввода-вывода (УИМВВ) предназначен для приема сигналов с датчика 1 контроля контролируемого параметра состояния объекта защиты (например, давления, температуры, положения и т.п.) и передачи управляющих сигналов на исполнительное устройство 6 защиты (например, клапан, задвижка, двигатель и т.п.).The universal intelligent input-output module (UIMVV) is designed to receive signals from the
Универсальный интеллектуальный модуль 2 ввода-вывода (УИМВВ) включает микроконтроллер 3, по меньшей мере, один модуль 4 (UNIT1) ввода сигнала с датчика 1 состояния контролируемого объекта на микроконтроллер 3 и, по меньшей мере, один модуль 5 (UNIT2) вывода сигнала с микроконтроллера 3 на исполнительное устройство 6 защиты.The universal intelligent input-output module 2 (UIMVV) includes a microcontroller 3, at least one module 4 (UNIT1) for inputting a signal from the
Каждый из модулей (UNIT1, 2… n) устанавливается в универсальный разъем в модуле УИМВВ. Каждый модуль представляет собой законченную конструктивную и схемную реализацию канала ввода или вывода (фиг.2, 3).Each of the modules (UNIT1, 2… n) is installed in the universal socket in the UIMVV module. Each module is a complete constructive and circuit implementation of the input or output channel (figure 2, 3).
Модуль 4 ввода выполняет функцию ввода сигнала с информацией об одном параметре контроля, например с датчика температуры, либо с датчика давления, либо с датчика положения и т.п. Модуль 5 вывода выполняет функцию вывода сигнала на исполнительное устройство защиты, например клапан, или задвижку, или двигатель и т.д.The input module 4 performs the function of inputting a signal with information about one control parameter, for example, from a temperature sensor, or from a pressure sensor, or from a position sensor, and the like. The output module 5 performs the function of outputting a signal to a protection actuator such as a valve, or a gate valve, or a motor, etc.
Заявляемый управляющий автомат противоаварийной защиты работает следующим образом. Сигнал с датчика (или группы датчиков) контроля параметра состояния контролируемого объекта, например, датчика температуры (давления, загазованности и др.), по каналу связи поступает на входы специализированных модулей основного и дублирующего универсального интеллектуального модулей ввода-ввода, преобразуется в цифровой формат и в цифровом виде передается на вход микропроцессора, интеллектуального модуля 2 ввода-вывода. В памяти микропроцессора циклически принимается управляющее решение о необходимости включения исполнительного устройства защиты. The inventive control automatic emergency protection operates as follows. The signal from the sensor (or a group of sensors) for monitoring the state parameter of the monitored object, for example, a temperature sensor (pressure, gas content, etc.), is fed through the communication channel to the inputs of specialized modules of the main and backup universal intelligent input-input modules, is converted into a digital format and digitally transmitted to the input of the microprocessor,
Сигнал включения защиты в цифровом виде поступает на модуль вывода и инициирует устройство защиты. Включение исполнительного устройства защиты инициирует тот УИМВВ, который первым обнаружит выполнение условий срабатывания функции безопасности, второй (это может быть как основной, так и дублирующий) УИМВВ с задержкой максимум на время цикла выполнения функции безопасности также выдает сигнал на исполнительное устройство. Исполнительное устройство защиты, подключенное параллельно к основному 16 и дублирующему 17 УИМВВ, приводится в активное положение и переводит технологический процесс в безопасное состояние.The digital protection enable signal is sent to the output module and initiates the protection device. Turning on the protection actuator initiates the UIMVV, which is the first to detect the fulfillment of the conditions for triggering the safety function, the second (it can be both main and backup) UIMVV with a maximum delay of the cycle time for the execution of the safety function also issues a signal to the actuator. The protection actuator, connected in parallel to the main 16 and backup 17 UIMVV, is brought into active position and transfers the process to a safe state.
Алгоритм выполнения функции безопасности составляется индивидуально для каждой функции на основании технических регламентов работы объекта.The algorithm for performing a safety function is compiled individually for each function based on the technical regulations for the operation of the facility.
Универсальный интеллектуальный модуль ввода-вывода (фиг. 2) реализует функции контроля одного параметра состояния контролируемого объекта путем считывания значения показания датчика или значений показаний группы датчиков состояния контролируемого объекта, реализующих функцию контроля одного параметра состояния контролируемого объекта, определяющих входные переменные для функции безопасности.The universal intelligent input-output module (Fig. 2) implements the functions of monitoring one parameter of the state of the controlled object by reading the value of the sensor indication or the values of the indications of a group of sensors of the state of the controlled object, implementing the function of monitoring one parameter of the state of the controlled object, defining input variables for the security function.
Функциональная схема интеллектуального модуля (фиг. 3) реализует одну функцию безопасности путем непрерывного циклического выполнения данной функции. The functional diagram of the intelligent module (Fig. 3) implements one safety function by continuously cyclic execution of this function.
Таким образом, созданный управляющий автомат противоаварийной защиты удовлетворяет требованиям стандартов безопасности как для малоканальных, так и для многоканальных систем ПАЗ.Thus, the created emergency protection control automatic device satisfies the requirements of safety standards for both small-channel and multi-channel ESD systems.
Данное техническое решение может найти применение при выполнении построения систем безопасности промышленных объектов. This technical solution can be used when building security systems for industrial facilities.
Claims (2)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU218411U1 true RU218411U1 (en) | 2023-05-25 |
Family
ID=
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU589588A1 (en) * | 1975-07-24 | 1978-01-25 | Предприятие П/Я В-8117 | Automatic control device |
SU1069066A1 (en) * | 1982-11-29 | 1984-01-23 | Borodenko Vitalij A | Anti-emergency automatic device |
RU32344U1 (en) * | 2002-09-23 | 2003-09-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие Барнаульское специальное конструкторское бюро "Восток" | Equipment for transmitting emergency command signals |
RU2759419C1 (en) * | 2021-03-16 | 2021-11-12 | Общество с ограниченной ответственностью "Башкирская генерирующая компания" (ООО "БГК") | Automatic control system of electro-hydraulic control system |
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU589588A1 (en) * | 1975-07-24 | 1978-01-25 | Предприятие П/Я В-8117 | Automatic control device |
SU1069066A1 (en) * | 1982-11-29 | 1984-01-23 | Borodenko Vitalij A | Anti-emergency automatic device |
RU32344U1 (en) * | 2002-09-23 | 2003-09-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие Барнаульское специальное конструкторское бюро "Восток" | Equipment for transmitting emergency command signals |
RU2759419C1 (en) * | 2021-03-16 | 2021-11-12 | Общество с ограниченной ответственностью "Башкирская генерирующая компания" (ООО "БГК") | Automatic control system of electro-hydraulic control system |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1573407B1 (en) | Method to increase the safety integrity level of a control system | |
EP1685545B1 (en) | Process device with supervisory overlayer | |
US6532550B1 (en) | Process protection system | |
US20110313580A1 (en) | Method and platform to implement safety critical systems | |
US20180211734A1 (en) | Reactor protection-processor-to-reactor-trip breaker interface and method for operating the same | |
EP2672339B1 (en) | Safety device, and safety device computation method | |
CN104018895B (en) | ETS protective unit and triply-redundant steam turbine emergency protection system | |
CN101737100B (en) | Turbine emergency protective system capable of preventing misoperation | |
JP4691490B2 (en) | Method and apparatus for controlling safety-critical processes | |
CN100576790C (en) | The single signal transmission of safe handling information | |
CN108279659A (en) | Steam turbine DCS control systems and monitor supervision platform | |
WO2011158120A2 (en) | Method and platform to implement safety critical systems | |
US10126727B2 (en) | Method and system for safely switching off an electrical load | |
RU218411U1 (en) | CONTROL AUTOMATIC FOR EMERGENCY PROTECTION | |
EP3144753B1 (en) | Control device and control method | |
RU2451377C1 (en) | Emergency protection system | |
Frederickson et al. | Comparison of fault tolerant controllers used in safety applications | |
Lüders et al. | The Cern detector safety system for the LHC experiments | |
JP3428331B2 (en) | Distributed control system | |
KR102681978B1 (en) | Water supply and sewage facility control system automatic operation recovery apparatus | |
JPS62160503A (en) | Plant protecting device | |
Martin | The Use and Assessment of Programmable Safety Systems on a Nuclear Fuel Reprocessing Plant | |
Ajtonyi et al. | Fault Tolerance, Failsafety and their Combination in the Area of Electrical Energy Industry | |
Dongyun et al. | The Design of the Internal Combustion Engine Based on the Intelligent PID Control Algorithm | |
JPH0345360B2 (en) |