Что такое функциональная безопасность?
Функциональная безопасность — одна из важнейших частей промышленной автоматизации. Она заключается в выявлении опасностей для безопасности и снижении рисков для обеспечения безопасности на предприятии. Включает анализ рисков, внедрение мер безопасности и проектирование систем, которые автоматически останавливают опасные процессы при необходимости. Это помогает свести к минимуму риски для персонала, оборудования и окружающей среды, обеспечивая бесперебойную и безопасную работу предприятия.
На практике функциональная безопасность предполагает систематический подход к безопасности, начиная с анализа рисков. После выявления опасностей следующим шагом является оценка их серьезности и, наконец, определение необходимых мер безопасности. Эти меры включают создание систем, способных обнаруживать и устранять проблемы безопасности до того, как они приведут к авариям.
Система инструментальной безопасности (SIS)
Система инструментальной безопасности является важным элементом промышленной автоматизации для обеспечения безопасности операций. Она обеспечивает дополнительный уровень защиты систем управления в средах с высоким уровнем риска. В обычной системе управления, где используются два датчика, введение третьего датчика в качестве главного контроллера может переопределить первые два в случае обнаружения аварийной ситуации.
SIS обычно включает внедрение специализированных ПЛК, датчиков и исполнительных механизмов для защиты процессов. Эти системы автоматически останавливают процесс при обнаружении любой небезопасной ситуации, чтобы предотвратить аварии и обеспечить безопасность эксплуатации.
Уровень безопасности (SIL)
Уровень целостности безопасности, или SIL, является важной мерой для обозначения надежности и устойчивости систем безопасности в промышленной среде. Уровни SIL варьируются от 1 до 5, при этом увеличение числа означает необходимость реализации более высокого уровня безопасности. SIL-1 определяет базовые требования к безопасности; SIL-5 представляет самый высокий уровень безопасности, который обычно применяется в очень немногих критически важных отраслях, связанных с нефтью и газом, где фактор катастрофы высок в случае отказа.
Это напрямую влияет на проектирование систем безопасности с резервированием; чем выше SIL, тем больше контуров и резервных приборов требуется, а также улучшенное качество компонентов для минимизации любых рисков безопасности.
Оценка рисков в функциональной безопасности
Оценка рисков — это процесс анализа потенциальных рисков, связанных с эксплуатацией оборудования, и определения условий отказа, которые могут возникнуть. Он включает количественную оценку вероятности этих отказов и понимание их возможных последствий. После выявления необходимых мер безопасности можно разработать и внедрить меры для снижения этих рисков.
Основная цель оценки риска — рассмотреть баланс между риском и мерами безопасности, применяемыми для его контроля. Чем выше потенциальные риски, тем строже должны быть стандарты безопасности, с большим использованием отказоустойчивых решений, например.
IEC 61508: международный стандарт безопасности
IEC 61508 — международный стандарт, установленный для функциональной безопасности в промышленной автоматизации. Он предоставляет рамки, помогающие безопасно проектировать системы, работающие в опасных условиях, путем решения вопросов, связанных с безопасностью, обнаружения опасностей и их устранения до того, как они причинят вред. Этот стандарт содержит комплексные рекомендации для инженеров по проектированию отказоустойчивых систем, соответствующих требованиям отрасли.
Следуя стандарту IEC 61508, инженеры по автоматизации могут гарантировать соответствие своих систем безопасности мировым стандартам, снижая риски и повышая безопасность в промышленных операциях.
Функции безопасности в промышленной автоматизации
Функции безопасности являются неотъемлемой частью системы безопасности и включают процессы, такие как использование безопасных приводов, безопасных удалённых входов/выходов и безопасных сетей. Эти функции могут быть адаптированы под конкретные потребности в зависимости от характера эксплуатации.
Некоторые из популярных функций безопасности включают STO — безопасное отключение крутящего момента, SS1 — безопасная остановка-1 и SOS — безопасная рабочая остановка, которые позволяют безопасно управлять оборудованием; в то время как специализированные устройства безопасности, такие как защитные маты, выключатели и устройства переключения питания, дополняют меры для обеспечения правильного реагирования в опасных ситуациях.
Структура цепи безопасности
Хорошо спроектированная структура цепи безопасности необходима для обеспечения избыточности и надежности в промышленных автоматизированных системах. В отличие от стандартных цепей, цепи безопасности могут иметь два датчика, подключенных параллельно к одному входу ПЛК, или распределённую конфигурацию датчиков по нескольким входам ПЛК.
Архитектуры, такие как "1oo2", где один датчик может инициировать аварийное отключение, вводят избыточность. Суть в том, что даже если один неисправный датчик не может обнаружить опасное событие, система всё равно должна безопасно остановить процесс благодаря наличию резервного датчика.
Диагностическое покрытие и безопасность
Диагностическое покрытие — это процесс мониторинга и анализа сигналов системы с целью выявления неисправностей или сбоев до того, как они станут критическими. Хорошее диагностическое покрытие означает проектирование систем, которые обеспечивают точную и действенную диагностику через экраны SCADA, аварийные состояния или конкретные состояния контроллера.
Хорошее диагностическое покрытие обеспечивает своевременное распознавание операторами любых проблем и эффективное реагирование для предотвращения инцидентов. Ограничивая избыточные сигналы и сосредотачивая ресурсы на релевантных, оно повышает общую безопасность системы.
