RU2718168C2

RU2718168C2 - Автоматизированная система безопасности промышленной установки

Info

Publication number: RU2718168C2
Application number: RU2016146904A
Authority: RU
Inventors: Мишель ПРЮНЬЕ
Original assignee: Шнейдер Электрик Эндюстри Сас
Priority date: 2015-12-01
Filing date: 2016-11-30
Publication date: 2020-03-30
Also published as: RU2016146904A3; FR3044458A1; EP3176654A1; FR3044458B1; RU2016146904A; ES2774418T3; EP3176654B1

Abstract

Изобретение относится к автоматизированной системе безопасности. Технический результат заключается в расширении арсенала средств. Система безопасности промышленной установки включает датчики, предназначенные для измерения параметров промышленного процесса, механизмы, предназначенные для выполнения действий, которые зависят от измерительных сигналов, подаваемых упомянутыми датчиками, по меньшей мере одну первую схему обработки и по меньшей мере одну вторую схему обработки, связанные с датчиками и с исполнительными устройствами, первую схему обработки, содержащую по крайней мере первый блок обработки, реализующий первую технологию, в то время как вторая схема обработки содержит по крайней мере второй блок обработки, реализующий вторую технологию, отличную от первой технологии. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к области безопасности промышленных установок и, в частности, касается автоматизированной системы безопасности промышленной установки, включающей в себя множество датчиков, предназначенных для измерения параметров промышленного процесса, множество исполнительных механизмов, предназначенных для выполнения действий по обеспечению безопасности, которые зависят от сигналов измерений, обеспеченных упомянутыми датчиками, по меньшей мере двух отдельных обрабатывающих схем, связанных с датчиками и с исполнительными механизмами, и по меньшей мере один контрольный модуль, независимый от вышеупомянутых обрабатывающих схем, предназначенный для определения неисправностей вышеупомянутых обрабатывающих схем.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Для того чтобы повысить надежность и безопасность промышленных установок, особенно ядерных установок, системы безопасности, как правило, включают в себя два типа конфигураций, то есть, избыточную систему с прикладными функциями, принятыми на себя, например, автоматическим программируемым устройством, дублированными, для того чтобы повысить доступность основных функций безопасности, так чтобы в случае повреждения модуля входа-выхода или процессора избыточная часть исправила бы эту ситуацию. С этой целью эти системы, как правило, содержат два автоматических программируемых устройства, которые обеспечивают эти основные функции, и "модуль голосования", используемый для выбора только одной команды среди команд, выданных программируемыми устройствами, и для того, чтобы направить эту выбранную команду на исполнительное устройство.

Недостаток систем безопасности предшествующего уровня техники обусловлен тем обстоятельством, что они не обеспечивают защиту контролируемых установок против упомянутых общих неисправностей. Эти неисправности одновременно воздействуют на две различные схемы обработки, включающие в себя по меньшей мере два аппаратных и/или программных модуля безопасности, использующих технологии избыточности такого же типа.

Задачей настоящего изобретения является устранение вышеуказанных недостатков систем безопасности предшествующего уровня техники.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Эта задача решается посредством компактной системы, менее сложной и менее дорогостоящей, позволяющей обеспечить частичную избыточность для некоторых функций, являющихся ключевыми для автоматизированной системы.

Данная система содержит множество датчиков, предназначенных для приема данных измерений промышленного процесса, множество исполнительных устройств, предназначенных для осуществления операций, которые зависят от измерительных сигналов, подаваемых упомянутыми датчиками, по меньшей мере одну первую схему обработки и по меньшей мере одну вторую схему обработки, связанные с датчиками и с исполнительными устройствами, при этом первая схема обработки содержит по крайней мере один первый блок обработки, реализующий первую технологию, в то время как вторая схема обработки содержит по крайней мере один второй блок обработки, реализующий вторую технологию, отличную от первой технологии, таким образом, чтобы обеспечить частичную избыточность по меньшей мере одной основной функции безопасности промышленной установки.

В соответствии с настоящим изобретением система дополнительно содержит по меньшей мере один контрольный модуль, независимый от схем обработки, выполненный с возможностью замены контрольных сигналов на измерительные сигналы датчиков и сравнения ответов упомянутых контрольных сигналов на выходе каждого блока обработки с заранее записанными сигналами.

Предпочтительно, первый блок обработки представляет собой схему с реле и/или аналоговую схему, в то время как второй блок обработки представляет собой промышленное автоматическое программируемое устройство, при этом аналоговая схема является электронной схемой на основе аналоговых компонентов, таких как операционные усилители, транзисторы и т.д.

Использование двух различных технологий в по меньшей мере двух разных схемах обработки позволяет системе в соответствии с изобретением обеспечить защиту промышленной установки от вышеупомянутых неисправностей общего вида, связанных с различными используемыми технологиями.

Кроме того, поскольку избыточность частичная, и относится исключительно к некоторым ключевым функциям безопасности промышленной установки, возможно разработать систему простую, надежную, недорогостоящую и более компактную, чем система, содержащая два резервных автоматических программируемых устройства.

Вышеупомянутые контрольные сигналы отражают представление динамики изменения сигналов, поданных датчиками.

В предпочтительном варианте осуществления система по настоящему изобретению содержит модуль принятия решения, содержащий "модуль голосования" и модуль определения противоречия между ответами блоков обработки, при этом упомянутый модуль (16) голосования выполнен с возможностью выбора - в зависимости от результата модуля определения противоречия - измерительных сигналов, поданных на вход первого блока обработки, или измерительных сигналов, поданных на вход второго блока обработки.

В предпочтительном варианте осуществления системы по настоящему изобретению первая схема обработки содержит нецифровую диагностическую панель, а вторая схема обработки содержит цифровую диагностическую панель.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Другие характеристики и преимущества изобретения станут очевидными из нижеследующего описания, приведенного в качестве неограничивающего примера, со ссылкой на фигуру 1, схематично иллюстрирующую предпочтительный вариант осуществления автоматизированной системы безопасности в соответствии с настоящим изобретением.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ КОНКРЕТНЫХ СПОСОБОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Фигура 1 представляет конфигурацию, позволяющую иметь технологическое разнообразие между программной обработкой посредством программных средств и обработкой, не запрограммированной программными средствами. Это разнообразие особенно требуется для того, чтобы обеспечить безопасность ядерных установок, имея в виду исключение вышеуказанных недостатков общего характера для этих двух технологий.

Конфигурация, проиллюстрированная на фигуре 1, включает в себя множество отдельных датчиков 2, предназначенных для приема информации в ключевом режиме или же значений физических величин, таких как, например, температура, давление или все другие величины, измеряемые в промышленных процессах. Для того, чтобы исключить неисправности общего характера, эти различные датчики выполнены по различным технологиям или же построены разными изготовителями с использованием различных принципов измерений. Например, некоторые датчики могут измерять импульсы, представляющие физические величины, в то время как другие измеряют аналоговые величины, представляющие изменения этих физических величин.

Предпочтительно, система по фиг. 1 представляет собой технологическое разнообразие по всей протяженности схемы измерения. Это технологическое разнообразие относится к датчикам, источникам электрического питания блоков обработки и прикладным программам, используемым для обеспечения безопасности установки.

Как показано на фиг. 1, система включает в себя две параллельные схемы обработки. Первая схема обработки содержит первый блок 4 обработки, а вторая цепь обработки содержит второй блок 6 обработки. Первый блок 4 обработки представляет собой цепочку реле и/или аналоговую цепочку, в то время как второй блок 6 обработки представляет собой автоматическое программируемое устройство.

Каждый из блоков 4 и 6 обработки подсоединен к одному или более датчикам 2 посредством коммутационного блока 8. Выходы 10, 12, соответственно блоков 4 и 6 обработки подсоединены к модулю 14 принятия решения, содержащему "модуль 16 голосования" и модуль 18 определения противоречия между ответами блоков 4 и 6 обработки. Выход модуля 14 принятия решения подсоединен к исполнительному механизму 20.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения система дополнительно содержит контрольный модуль 22, независимый от схем обработки 4 и 6, выполненный с возможностью периодической замены на входе каждого из блоков 4 и 6 обработки измерительных сигналов, поданных датчиками 2, на контрольные сигналы и сравнения ответов, поступивших на выходы 10 и 12, соответственно, блоков 4 и 6 обработки, с заранее записанными сигналами. Кроме того, первая схема обработки 4 содержит нецифровую диагностическую панель 24, а вторая схема обработки 6 содержит цифровую диагностическую панель 26. Контрольный модуль 22 периодически осуществляет проверку соответствия, без которого система информирована о том, что она проходит проверку.

Блоки 4 и 6 обработки запитываются, соответственно, первым источником 28 питания и вторым источником 30 питания. Для того чтобы исключить неисправности по общим причинам, источники 28 и 30 питания также выполнены по различным технологиям или же построены разными изготовителями.

Во время работы первый блок 4 обработки осуществляет прикладную обработку на основе обычных, не цифровых технологий, то есть, не содержащих программных средств, а второй блок 6 обработки осуществляет прикладную обработку посредством программных средств. При этом прикладная обработка включает в себя:

- задачи контроля исправного функционирования органов цифровой обработки программируемого контроллера, такого как память;

- задачи схемы обеспечения безопасности, которые в случае использования задач контроля, устанавливают выходы программируемого контроллера в предопределенное и заранее известное положение. Это предопределенное положение представляет собой, например, надежное положение всех или части выходов;

- задача сигнализации прохождения или не прохождения проверки. Эта информация передается посредством программируемого контроллера, начиная с одного входа в ключевом режиме, который представляет собой отображение положения переключательной схемы. Таким образом, «проверочное положение» соответствует "активированной информации", «не проверочное положение» соответствует "не активированной информации"²⁾. Отображение этой информации передается на обычную диагностическую панель 24, а также на цифровую диагностическую панель 26;

- задача соблюдения длительностей циклов, установленных программным обеспечением для того чтобы контролировать "непревышение" длительностей циклов цифровой обработки автоматическим программируемым устройством.

Модуль 16¹⁾ принятия решения запитан отказоустойчивым питанием, которое реализовано, например, начиная с двух источников питания. Этот модуль 16¹⁾ принятия решения реализует "голосование" между выходами блоков 4 обычной обработки и блоков 6 цифровой обработки в зависимости от сравнения ответов, поступивших на выходы 10 и 12 с заранее записанными сигналами.

Блоки 4 и 6 обработки подают информацию о нормальном функционировании на контролирующий модуль 22 и, соответственно, на диагностические панели 24 и 26, если в результате выполнения различных задач контроля, выполнения проверок и обеспечения безопасности не обнаружится никаких неисправности.

Контролирующий модуль 22 осуществляет проверки конфигурации, для того чтобы гарантировать, что она работоспособна, и что на основании результатов контрольных измерений на выходах блока 4 обычной обработки и блока 6 цифровой обработки не зарегистрировано никакой неисправности. При этом контролирующий модуль 22 посредством коммутационного блока 8 выдает контрольные сигналы, соответственно, на входы 40 и 42 блоков 4 обычной обработки и блоков 6 цифровой обработки, и сравнивает их с сигналами, поданными модулем 16 голосования на исполнительный механизм 20.

Система по настоящему изобретению позволяет добиться невосприимчивости к неисправностям общего вида посредством компактной конфигурации, внутри которой основные функции, которые обычно осуществляются автоматическим программируемым устройством, реализованы по двойной технологии, - одна, представляющая собой программную обработку, а вторая - обработку с использованием реле. Дополнительно, повышена общая надежность оборудования. Кроме того, сигнал неисправности может быть подан в случае несогласования между сигналами, поступившими на исполнительное устройство от блоков 4 и 6 обработки

Claims

1. Автоматизированная система безопасности промышленной установки, содержащая множество датчиков (2), предназначенных для приема данных измерений промышленного процесса, множество исполнительных устройств (20), предназначенных для осуществления операций, которые зависят от измерительных сигналов, подаваемых упомянутыми датчиками (2), по меньшей мере одну первую схему обработки и по меньшей мере одну вторую схему обработки, связанные с датчиками (2) и с исполнительными устройствами (20), при этом первая схема (4) обработки содержит по меньшей мере один первый блок (4) обработки, реализующий первую технологию, в то время как вторая схема обработки содержит по меньшей мере один второй блок (6) обработки, реализующий вторую технологию, отличную от первой технологии, таким образом, чтобы обеспечить частичное избыточное выполнение по меньшей мере одной основной функции безопасности промышленной установки, отличающаяся тем, что содержит по меньшей мере один контрольный модуль (22), независимый от упомянутых первой и второй схем обработки, выполненный с возможностью замены контрольных сигналов на измерительные сигналы, поданные датчиками (2), и сравнения ответов, поданных на выходы (10) и (12) соответственно первого и второго блоков (4) и (6) обработки, с заранее записанными сигналами.

2. Система по п. 1, в которой первый блок (4) обработки представляет собой реле (4), в то время как второй блок обработки представляет собой промышленное автоматическое программируемое устройство (6).

3. Система по п. 1, в которой первый блок (4) обработки представляет собой аналоговую схему, в то время как второй блок обработки представляет собой промышленное автоматическое программируемое устройство (6).

4. Система по п. 3, дополнительно содержащая модуль (14) принятия решения, содержащий "модуль (16) голосования" и модуль (18) определения противоречия между ответами блоков (4) и (6) обработки, при этом упомянутый модуль (16) голосования выполнен с возможностью выбора - в зависимости от результата модуля (18) определения противоречия - измерительных сигналов, поданных на вход первого блока (4) обработки, или измерительных сигналов, поданных на вход второго блока (6) обработки.

5. Система по п. 4, в которой первая схема обработки содержит нецифровую диагностическую панель (24), а вторая схема обработки содержит цифровую диагностическую панель (26).