Вопрос №18. Описать назначение и задачи системы противоаварийной защиты. Описать способы резервирования каналов измерения. Описать структурную схему 2ооD резервирования.

Система ПАЗ – это логическая контрольно-измерительная система, которая обнаруживает ненормальные события в технологическом процессе и инициирует автоматические действия по размыканию энергии и останову технологического объекта для приведения нарушения технологического режима к безопасному уровню и исключения, таким образом, возможных рисков и в частности рисков взрывоопасности. Основными задачами ПАЗ являются:

– аварийная защита персонала, оборудования и окружающей среды при отказах программно-технических средств, технологического оборудования, либо ошибочных действий персонала;

– внедрение безлюдной автоматической технологии защиты.

Гибкость при реализации различных схем резервирования. ПТК должен обеспечивать, как минимум, возможность выбора следующих схем резервирования:

– 100% "горячее" резервирование (дублирование) контроллеров ПАЗ;

– 100% "горячее" резервирование вычислительных модулей контроллера без дублирования модулей ввода-вывода;

– 100% "горячее" резервирование вычислительных модулей и 100% "горячее" резервирование наиболее ответственных каналов ввода-вывода;

– троирование (для особо опасных производств, для объектов нефтегазопереработки практически не применяется).

Для разрешения проблем выбора схемы ПАЗ в зависимости от требований к ее отказоустойчивости используются различные режимы резервирования: «Lockstep» и «Active-Standby».

В режиме «Active-Standby» резервный контроллер не выполняет программу управления (находится, в так называемом, «спящем состоянии») и, следовательно, при отказе основного контроллера ему требуется время, чтобы загрузить в себя текущие параметры для управления процессом.

В режиме «Lockstep» резервный контроллер выполняет ту же программу, что и активный, и на каждом шаге освежает текущие параметры. Таким образом, на любом шаге он готов принять управление - и ему не потребуется дополнительного времени на активизацию.

В режиме «Lockstep» применяются следующие архитектуры резервирования:

- дублированная система – 1оо2 (чтобы отключить питание, должен сработать любой из двух канал защиты: оо = «Оut Оff»);

- дублированная система -2оо2 (чтобы отключить питание, должны сработать оба канала защиты);

- троированная (TMR) система с мажоритарным голосованием 2оо3;

- схемы 1оо1D, 1оо2D, 2оо2D, 2оо3D, которые имеют встроенное диагностирование (если диагностика обнаруживает опасный отказ, то осуществляется замыкание контакта в цепи питания).

На этих схемах: I – входной модуль, L- процессор, например, ПЛК, O- выходной модуль, D – диагностирующий модуль.

Общие рекомендации по выбору архитектуры.

Система 2оо2D обеспечивает срабатывание ПАЗ при появлении сигнала опасного уровня в обоих контурах) (дублированный логический контур по схеме «ИЛИ» с диагностикой) приемлемый баланс безопасности и надежности, и может применяться для обеспечения интегрированной безопасности у ровня 3 или 4 по европейским нормам.

Система 1оо2D – это полностью резервированная архитектура с всесторонней диагностикой и дополнительным трактом безопасного отключения системы, которая управляется независимым диагностическим каналом. Символ «D» в архитектуре 1оо2D означает не просто расширенные возможности диагностики, а особым образом организованное взаимодействие управляющих и диагностических цепей, позволяющее фактически реализовать реальную квадро-систему, имея два канала обработки информации; два диагностических канала. Благодаря данным четырем каналам достигается наивысший для программируемых электронных систем уровень безопасности и отказоустойчивости. Система разделена на две эквивалентные подсистемы, работающие синхронно, и полностью резервирующие друг друга.

В том случае, когда система диагностики обнаруживает неисправность в одной из подсистем, эта подсистема отключается, и управление не подхватывает, а продолжает другая подсистема. После того, как работоспособность неисправной подсистемы будет восстановлена, она включается в работу, полностью восстанавливая двойную схему резервирования архитектуры 1оо2D.