安全性整合制程自动化可靠弹性简单

安全性整合製程自動化可靠、彈性、簡單產品說明書·2006年11月2安全性整合製程自動化整合安全系統與製程自動化安全保障零時差在製程工業中，危險性製程很常見，可能原因包括所處理的物料有毒、易燃甚至具爆炸性，也可能是製程本身具有危險性，例如涉及高壓、高溫或高放熱反應。這些危險如果不妥善處理，可能造成傷亡。在處理危險的製程時，人員、工廠設備及環境的安全是最優先的考量，但同樣重要的是，為保障安全所安裝的系統本身不應該造成過多的跳脫而妨礙生產製程。要達到安全與容錯的要求，需要一個可靠的安全設備系統(SIS)，一方面達成工廠所需的安全狀態，同時也能符合製程工業的高可用率要求。容錯並可防止故障的安全系統工程整合性安全製程自動化系統為製程工業提供完備的產品與服務，本系列的各種組件能夠組合成為安全性裝置系統(SafetyInstrumentedSystem)，對跳脫狀況做最快速的反應，讓工廠保持安全狀態。西門子能夠為您提供典型安全設備系統中的所有主要組件，包含失效安全裝置、防止故障與容錯控制，甚至是驅動器（如定位器、閥、泵等）。完整的產品簡介，請參見西門子網站：www.siemens.com/process-safety。與分散式控制系統全面整合SIMATICS7-400FH控制器與所搭配的I/O，能夠為您的應用提供最高等級的安全性、容錯性與可用率。從現場的PROFIBUS失效安全傳送器，一直到SIMATICPCS7製程控制系統，使用西門子產品能夠為您的自動化與安全應用導入高效率且具彈性的解決方案，建置全方位的整合系統。安全性整合製程自動化3目錄全方位整合自動化西門子的全方位整合自動化(TIA)，是唯一能夠滿足各產業需求的自動化產品與系統系列，從進貨到出貨、現場層級、控制層級到生產控制層級（製造執行系統，HES），更可連結到企業管理層級（企業資源規劃ERP，例如SAP）。透過TIA整合的安全功能，將標準的自動化與安全相關功能結合為一致而完整的系統，大幅降低工廠建置成本。西門子安全工程來自可信賴夥伴所提供的標準化且彈性的安全產品與解決方案.................................4來自高度專業解決方案夥伴所支援的安全生命週期管理....................5簡單的控制系統整合/安全性整合現場網路通訊......................6安全性整合製程自動化/完備的產品與服務...............7整合安全性製程自動化–完備的產品系列與服務........................8整合控制與安全設計SIMATICPCS7–安全裝置系統的緊密整合.....................10安全性整合現場網路技術利用彈性的PROFIBUS架構進行現場通訊........12PROFIsafe–PROFIBUS的安全相關通訊....................13彈性模組化備援設計(FMR)透過彈性、可擴充的容錯功能達到最適安全設計成本.......................14FMR架構範例..............................15用於製程工業安全相關應用的SIMATIC控制器....17分散式I/O系統.............................19以具有高度安全性及可用率的現場網路直接連結各項現場儀錶裝置...................22PROFIBUSPA上的安全相關儀器................23安全生命週期管理分析階段..................................24執行階段..................................25運轉階段..................................27應用範例半程測試(PST).............................28應用：HIPPS、燃燒器管理、防火與防爆..............30參考專案石油、天然氣與化學工業實績.................31產品概要與訂貨包含安全矩陣與遠端I/O的控制器..............334西門子安全工程來自可信賴夥伴所提供的標準化且彈性的安全產品與解決方案繁複的標準與行政指令...所有工廠業者都必須遵守政府法規，以確保人員與環境安全，因此工廠必須實施所有的規則、行政指令與命令。如果有潛在性的危險，就必須執行危險與風險分析，說明有哪些風險，以及目前及未來需要哪些措施才能將風險盡可能減到最低(ALARP)。安全生命週期活動必須做好完整的記錄（例如安全計畫、安全需求規格），確保在工廠的整個分析、執行與運轉階段，安全設計能夠維持一致，具體落實。此外，根據不同的要求，也必須確保最大的可用率，例如採用彈性模組化備援(FMR)，就能輕易達成100%的彈性與可擴充性。...可信賴夥伴能夠協助您符合所有法規要求。二十五年來，西門子一直是產業界最可靠的夥伴，為各種產業部門的製程安全提供一流的自動化解決方案。我們的解決方案不但具有最高效率，讓使用者大幅節省成本，更符合相關的國家標準與國際標準，例如IEC61508（到SIL3）以及IEC61511。IEC61508基本標準IEC61508規範了如何達到產品功能安全性的方法，符合標準即可取得認證。這項標準適用於全球各地，也是安全裝置系統規格、設計與作業的基礎。IEC61511製程工業特定應用標準IEC61511是針對IEC61508標準在製程工業的應用，以規範製程工廠中，有關安全裝置系統的規劃、執行與運轉。其中一項重要規定是，必須記錄整個工廠生命週期中的所有變更，這是功能安全性管理的一大要求。安全完整性等級(SIL)IEC61508與IEC61511定義了四種不同的安全完整性等級(SIL1-4)。SIL是一項測量值，代表特定安全裝置功能(SIF)在發生狀況時能夠順利運作的機率。SIL等級愈高，表示愈能夠減低風險。採用通過認證的安全組件，有助於保證每項SIP都能符合規定的SIL等級。西門子安全工程5來自高度專業解決方案夥伴所支援的安全生命週期管理順利建置可靠的工廠：安全生命週期管理IEC61511規範了整個安全流程的所有環節，不僅包括單一產品（例如感測器、控制器到驅動器），更涵蓋整個工廠的完整生命週期，包括風險分析、規劃、安裝、運轉，直到撤銷停用。在安全裝置系統的整個生命週期內，西門子都能提供充分的支援，包括完備的產品、系統與服務：■完整一致的安全裝置系統：控制器、採用安全生命週期工具「安全矩陣」進行工程設計，以及失效安全製程儀器■涵蓋安全裝置系統生命週期各階段的服務，包含訓練、文件與全年無休的服務。最適當的本地支援：解決方案夥伴為因應安全工程部門日漸增加的需求，西門子自動化暨驅動系統事業部除了本身的服務與支援能力外，也經常與選定的夥伴合作。「西門子解決方案夥伴自動化(SiemensSolutionPartnerAutomation)」方案結合了高度專業的企業夥伴，針對自動化專案的所有安全相關層面，提供專業諮詢與主動支援。安全性整合技術則結合了製程自動化的合格認證解決方案夥伴，也就是PCS7安全專家。合作夥伴相關資訊，請參見西門子網站：www.siemens.com/automation/solutionpartner安全生命週期的各個階段Ϸݙஈ՗ၼᙽӠᓎᇄॳᓎຟեᡛᜌԊӒҡڼ໊෈ޟ࢜ᄺᇄೣგԊӒђ૖ᆓ౩оЅԊӒђ૖ຟեᇄቷࢥԊ၆ȃၐᙽᇄᡛᜌၼᙽᇄᆰ៖ও׽ᄤ᎛ୄҢԊӒ၆ညفಛޟ(SIS)೩ॎᇄೣგԊӒ၆ညفಛ(SIS)ޟԊӒौؑೣਿ(SES)ڏт६ճॳᓎПݲޟ೩ॎᇄ໠ี஠ԊӒђ૖଩ညڗӨএ߳៖ቹ6西門子安全工程簡單的控制系統整合/安全性整合現場網路通訊與控制系統輕鬆整合西門子創新的安全裝置系統，包含SIMATICS7-400FH、SIMATICET200M、ET200S與SITRANSP，均可連接任何廠牌的分散式控制系統(DCS)，也可以整合到我們創新的SIMATICPCS7製程DCS控制系統中。這種整合式的組合，可以縮短工程設計時間、提高操作效能，以及降低整體維護成本。採用業界公認標準的共同介面標準與安全相關的I/O模組與裝置，皆採用業界公認的PROFIBUSDP與PROFIBUSPA現場網路技術相連接。標準與安全相關的通訊，也使用相同的網路媒體。這項技術也用於失效安全壓力發送器的介面，例如SITRANSPDSIII，利用PROFIsafe連接到PROFIBUSPA，符合SIL2安全等級且經過實務驗證。安全性整合現場網路技術，能夠讓控制器、分散式安全I/O裝置，以及安全相關的製程儀器之間，維持失效安全性的通訊。現場網路通訊所有層級的備援或環路架構，能夠提供最大的可用率。優點■製程控制與製程安全應用，採用共同的工程設計系統■SIMATICPCS7與製程安全，採用共同的控制器平台■具備簡單易用的製程安全資訊畫面，包含SIMATIC安全矩陣的視覺化畫面，都整合在SIMATICPCS7的操作站■含時間戳記的安全相關診斷功能，可自動與製程控制整合■DCS與SIS之間直接且無障礙的通訊優點■採用FlexibleModularRedundancy™FMR彈性模組化備援技術，可任意選擇備援等級■使用共同組件，以減少備用元件■現有的PROFIBUS電纜不僅可使用在防止故障通訊上，也可加速系統設計及縮短試運轉時間■標準通訊與安全相關通訊可藉由使用兩條不同線段區隔的PROFIBUS電纜，以增加彈性西門子安全工程7安全性整合製程自動化/完備的產品與服務周延的設計概念，提高可用率西門子提供的彈性模組化備援技術，以創新的概念實現可擴充、高成本效益的解決方案，無論任何應用都能提供最適當的容錯水準。在整個安全生命週期中大幅簡化規劃作業標準程式與安全程式同樣採用SIMATICPCS7環境中的安全性整合設計，減低規劃成本與訓練的需求。程式中的安全部分，是使用連續功能圖(CFC)或SIMATIC安全矩陣（安全生命週期工程設計與管理的創新工具）所設計，利用S7F系統程式庫中TÜV認證的程式庫來完成。SIMATIC安全矩陣利用因果規劃法，大幅減低工程設計、試轉與維護成本，而且自動符合IEC61511標準。優點■選擇備援層級時有最大的彈性，搭配安全裝置功能■透過各種現場設備備援方式（單機、雙重、三重），達成安全性與可用率目標■協調I/O裝置與現場設備的備援，以達成：–最低成本–最高可用率■多種容錯設計–採用現場網路設計，不必中斷系統作業–I/O裝置的備援與CPU備援各自獨立■所有組件都通過SIL3認證或經過SIL2的實務驗證–沒有降級模式–安全功能不因備援設計而受影響優點■採用通過驗證的因果方法論規劃安全功能（邏輯）■自動產生CFC安全邏輯■在SIMATICPCS7的圖形介面中，顯示簡單易用的安全矩陣畫面■採用簡單透明的規劃，將程式錯誤的可能性減到最小■不需要特別的程式設計知識■可非常容易的追蹤修改作業8西門子安全工程整合安全性製程自動化–完備的產品系列與服務西門子的安全裝置系統包含安全控制器、安全網路系統與I/O裝置，以及安全儀器（例如壓力測量裝置）。西門子的安全性整合設計，為製程與製造工業提供了完備一致的一流解決方案，在安全裝置系統整個生命週期的各個階段，我們也提供最佳的服務。以下的安全性整合說明，著重在我們為製程工業提供的產品與服務。西門子提供的安全解決方案包括：■符合IEC61511,S84的緊急跳車與製程關閉系統(ESD/PSD)■符合EN298,NFPA85的燃燒器管理系統(BMS)■符合EN54,NFPA72的防火與防爆應用(F&G)西門子安全工程9製程工業中的系列產品SIMATICS7-400FH失效安全的容錯控制器，屬於最高效能系列，包括有備援及無備援設計（最高可達SIL3）。規劃工具所有安全功能控制邏輯皆是利用連續功能圖(CFC)或SIMATIC安全矩陣（因果矩陣）以及TÜV認證的程式庫設計（最高可達SIL3）。SIMATICS7-300