کنترلر UCSCS2A جزء اصلی سیستم کنترل ایمنی Mark VIeS GE است که به سری کنترلرهای UCSCS2x تعلق دارد. این کنترلر به طور خاص برای اجرای حلقه های ایمنی عملکردی طراحی شده است که به قابلیت های سطح یکپارچگی ایمنی (SIL) 2 و SIL 3 دست می یابد و آن را برای سناریوهای کنترل صنعتی با الزامات بسیار بالا برای ایمنی و قابلیت اطمینان مناسب می کند. کنترلکننده UCSCS2A از معماری پردازنده دو هستهای استفاده میکند و بر روی سیستم عامل زمان واقعی QNX Neutrino (RTOS) اجرا میشود و از پاسخگویی پایدار و بیدرنگ حتی در شرایط بار بالا اطمینان میدهد.
به عنوان بخشی از سیستم ایمنی Mark VIeS، UCSCS2A در درجه اول برای کاربران حرفه ای آگاه در سیستم های ابزار دقیق ایمنی (SIS) برای انجام عملکردهای ایمنی حیاتی و کاهش خطرات در فرآیندهای صنعتی در نظر گرفته شده است. کنترلکننده و ماژولهای ورودی/خروجی توزیعشده آن بهطور خاص برای استفاده از کنترل ایمنی برنامهریزی و تأیید شدهاند، که با استاندارد ایمنی عملکردی بینالمللی IEC 61508 مطابقت دارد و از قابلیت اطمینان و انطباق آن در برنامههای کاربردی حیاتی ایمنی اطمینان میدهد.
کنترلکننده UCSCS2A با شروع از مجموعه نرمافزار ControlST نسخه V07.02 پشتیبانی میشود و قابلیتهای پیکربندی افزونگی چندگانه، از جمله Simplex، Dual، و Triple Modular Redundant (TMR) را ارائه میکند که نیازهای در دسترس بودن و قابلیت اطمینان سناریوهای مختلف برنامه را برآورده میکند.
II. توابع و ویژگی های سیستم (نسخه توسعه یافته)
کنترلر UCSCS2A چیزی بیش از یک پلتفرم سخت افزاری است. این یک راه حل کامل سیستم کنترل است که مفاهیم ایمنی پیشرفته، معماری های اضافی و قابلیت های ارتباطی قدرتمند را ادغام می کند. توابع و ویژگی های اصلی آن در زیر توضیح داده شده است:
1. قابلیت های کنترل ایمنی سطح بالا
هسته UCSCS2A در ویژگی های ایمنی عملکردی آن نهفته است. این به طور خاص برای اجرای عملکردهای ابزار دقیق ایمنی (SIF) طراحی شده است که قادر به دستیابی به سطوح یکپارچگی ایمنی SIL 2 و SIL 3 است. این بدان معنی است که کنترل کننده می تواند به طور قابل توجهی خطرات باقیمانده در فرآیندهای صنعتی را کاهش دهد، از حوادث خطرناک جلوگیری کند یا پیامدهای آنها را کاهش دهد.
انطباق و صدور گواهینامه: سخت افزار و نرم افزار آن مطابق با استاندارد ایمنی عملکردی بین المللی IEC 61508 به دقت طراحی، توسعه و تایید شده است. این استاندارد بنیادی شناخته شده جهانی، قابلیت اطمینان و پیش بینی کنترل کننده را در تمام چرخه عمر آن تضمین می کند.
سناریوهای کاربردی: برنامه های کاربردی معمولی عبارتند از:
سیستم های خاموش کردن اضطراری (ESD): خاموش کردن ایمن و منظم تجهیزات پس از تشخیص شرایط خطرناک.
سیستمهای تشخیص و حفاظت آتش و گاز (F&G): ارتباط با آشکارسازهای آتش و گاز قابل احتراق برای راهاندازی روشهای اطفاء و جداسازی آتش.
اینترلاک های ایمنی فرآیند: اطمینان از اینکه فرآیندهای تولید از توالی های ایمنی تعیین شده پیروی می کنند تا از عملکرد نادرست جلوگیری شود.
حفاظت از تجهیزات مکانیکی: نظارت و حفاظت از پارامترهای حیاتی مانند سرعت بیش از حد، ارتعاش، و جابجایی محوری برای تجهیزات چرخان بزرگ مانند توربین ها و کمپرسورها برای جلوگیری از آسیب مکانیکی.
2. معماری افزونگی با قابلیت دسترسی بالا
برای برآوردن نیازهای در دسترس بودن برنامههای مختلف، UCSCS2A از تنظیمات افزونگی چندگانه پشتیبانی میکند و تضمین میکند که عملکرد سیستم حتی در صورت خرابیهای یک یا چند نقطهای ادامه مییابد.
پیکربندی Simplex: یک کنترلر تنها تمام عملکردهای کنترل را اجرا می کند. مناسب برای برنامههایی که عملکردهای ایمنی نسبتاً مستقل هستند یا نیازهای دسترسی کمتر شدید است.
پیکربندی دوگانه: دو کنترلر به صورت موازی اجرا می شوند و یک سیستم 'Hot Backup' را تشکیل می دهند. هر دو کنترلر به طور همزمان داده های ورودی مشابهی را پردازش می کنند و منطق یکسانی را اجرا می کنند. اگر کنترلکننده اولیه از کار بیفتد، کنترلکننده پشتیبان میتواند بهطور یکپارچه در مدت زمان بسیار کوتاهی به نقش اصلی تبدیل شود و عملکرد مداوم سیستم را تضمین کند و دسترسی را به طور قابلتوجهی بهبود بخشد.
پیکربندی افزونگی مدولار سه گانه (TMR): این بالاترین سطح افزونگی است که از سه کنترلر به طور همزمان استفاده می کند. این سیستم از مکانیسم 'رای اکثریت' برای داوری خروجی ها استفاده می کند. حتی اگر یکی از کنترلکنندهها از کار بیفتد، سیستم میتواند بر اساس خروجیهای صحیح از دو کنترلکننده دیگر بدون وقفه به کار خود ادامه دهد. معماری TMR به طور کامل کنترل کننده را به عنوان یک نقطه از شکست حذف می کند و آن را برای کاربردهای با درجه ایمنی بالاتر مانند نیروگاه های هسته ای و ایستگاه های کمپرسور خط لوله بسیار ایده آل می کند.
3. شبکه ارتباطی IONet با کارایی بالا و قابل اعتماد
UCSCS2A با ماژول های I/O توزیع شده از طریق IONet، یک شبکه اترنت صنعتی اختصاصی و با کارایی بالا، ارتباط برقرار می کند. IONet ستون فقرات سیستم کنترل Mark است و مزایای قابل توجهی را ارائه می دهد:
شبکه اختصاصی: IONet یک شبکه خصوصی است که فقط از ماژول ها و کنترلرهای ورودی/خروجی سری GE Mark پشتیبانی می کند. این ماهیت بسته از تداخل و حملات شبکه های خارجی یا دستگاه های غیرمجاز جلوگیری می کند و جبر و امنیت سیستم را افزایش می دهد.
همگام سازی ساعت با دقت بالا: از پروتکل IEEE 1588 Precision Time Protocol (PTP) استفاده می کند که ساعت های تمام کنترلرها و ماژول های ورودی/خروجی در شبکه را تا 100 ± میکروثانیه همگام می کند. این سطح بسیار بالای سازگاری زمانبندی برای توالی دقیق ثبت رویداد برای تجزیه و تحلیل پس از حادثه و برای حلقههای کنترل با دقت بالا بسیار مهم است.
معماری بدون از دست دادن ورودی: در پیکربندی های اضافی، تمام شبکه های ورودی/خروجی به طور همزمان به هر کنترل کننده متصل می شوند. این بدان معنی است که هر کنترل کننده به طور مستقل تمام داده های ورودی را دریافت می کند. این معماری تضمین می کند که حتی اگر یک کنترل کننده برای تعمیر و نگهداری یا به دلیل خرابی خاموش شود، هیچ داده ورودی برنامه از بین نمی رود و یکپارچگی داده ها و تداوم کنترل را در سطح سخت افزار تضمین می کند.
4. سیستم عامل و اکوسیستم نرم افزاری قدرتمند بلادرنگ
UCSCS2A بر روی سیستم عامل ثابت QNX Neutrino Real-Time اجرا می شود. تفاوت کلیدی بین یک RTOS و یک سیستم عامل همه منظوره 'پیش بینی پذیری' و 'جبر' آن است، به این معنی که می تواند به رویدادهای خارجی در محدودیت های زمانی کاملاً تعریف شده پاسخ دهد که برای کنترل ایمنی ضروری است.
برنامه های کاربردی آن از طریق مجموعه نرم افزار ControlST یکپارچه جنرال الکتریک توسعه یافته، اشکال زدایی و نگهداری می شوند. این مجموعه یک زنجیره ابزار کامل را ارائه می دهد:
زبان های برنامه نویسی:
زبان بلوک کنترل: یک زبان برنامه نویسی گرافیکی است که با کشیدن و رها کردن بلوک های تابع از پیش تعریف شده (مانند کنترل کننده های PID، تایمرها، گیت های منطقی)، منطق کنترل پیچیده ای را ایجاد می کند و درک و نگهداری آن را آسان می کند.
نمودار نردبان رله: یک فرمت منطقی نردبانی آشنا، به ویژه برای توصیف منطق گسسته و شرایط اینترلاک مناسب است که مورد علاقه مهندسان برق است.
پشتیبانی از نوع داده غنی: از مقادیر ساده بولی گرفته تا اعداد ممیز شناور پیچیده 64 بیتی پشتیبانی می کند، نیازهای مختلف اندازه گیری و کنترل صنعتی را برآورده می کند و از سرعت و دقت در پردازش داده ها اطمینان می دهد.
محیط مهندسی یکپارچه: همه وظایف - از پیکربندی سخت افزار، برنامه نویسی منطقی، آزمایش شبیه سازی، تا اشکال زدایی آنلاین و عیب یابی - در محیط یکپارچه ToolboxST انجام می شود. این امر کارایی مهندسی را تا حد زیادی بهبود می بخشد و هزینه های چرخه عمر را کاهش می دهد.
از طریق ادغام نزدیک این چهار ویژگی عملکردی، کنترل کننده UCSCS2A یک پایه کنترل ایمن، قابل اعتماد، انعطاف پذیر و کارآمد برای صنعت مدرن فراهم می کند.
III. الزامات نصب و نگهداری
1. محیط نصب
2. برق و سیم کشی
اتصال دهنده برق: دوشاخه تماسی فینیکس 3 پین (مدل MC 1,5/3-STF-3,81).
پینوت:
Wire Gauge: از 28 تا 16 سیم AWG پشتیبانی می کند.
گشتاور پیچ: 0.23 نیوتن متر (2 اینچ پوند).
3. تعمیر و نگهداری و جایگزینی
کنترلر UCSCS2A از جایگزینی میدان پشتیبانی می کند. روال به شرح زیر است:
کانکتور برق و تمام کابل های ارتباطی را جدا کنید.
پیچ های نصب را باز کرده و کنترل کننده قدیمی را بردارید.
کنترلر جدید را نصب کنید و همه کابل ها را دوباره وصل کنید.
روال 'Controller Restore' را برای بارگیری پیکربندی انجام دهید.
برای دانلود نرم افزار و راه اندازی سیستم از اپلیکیشن ToolboxST استفاده کنید.
IV. نشانگرهای وضعیت LED
پنل جلویی کنترلر UCSCS2A دارای چندین نشانگر LED برای نظارت بر وضعیت واقعی است:
LED های Link/Act: وضعیت اتصال شبکه و فعالیت داده را نشان می دهد.
LED ONL: سبز پررنگ نشان می دهد که کنترلر آنلاین است و برنامه را اجرا می کند.
LED DC: سبز پررنگ نشان میدهد که این کنترلکننده، کنترلکننده تعیینشده است (همیشه برای پیکربندیهای Simplex روشن است).
چراغ دیاگ: چشمک زدن قرمز نشان دهنده یک آلارم تشخیصی فعال است.
LED OT: کهربایی جامد نشان می دهد که دمای اجزای داخلی از حد توصیه شده بیشتر است.
LED VDC: وضعیت برق (سبز/کهربایی/قرمز/چشمک زن) را نشان می دهد.
V. ایمنی و گواهینامه ها
کنترلر UCSCS2A چندین گواهینامه بین المللی ایمنی و سازگاری الکترومغناطیسی (EMC) را گذرانده است، از جمله:
ایمنی آمریکای شمالی برای مکان های خطرناک: مناسب برای کلاس I Div. 2 گروه A، B، C، D.
گواهی ATEX: برای جوهای انفجاری اروپایی.
علامت گذاری CE: مطابق با دستورالعمل EMC اتحادیه اروپا است.
انطباق با RoHS: مطابق با دستورالعمل اتحادیه اروپا برای محدودیت مواد خطرناک است.
چین RoHS: مطابق با 'روش های مدیریتی برای محدودیت استفاده از مواد خطرناک در محصولات الکتریکی و الکترونیکی' چین است.
VI. سناریوهای کاربردی معمولی
کنترلر UCSCS2A به طور گسترده در بخش های صنعتی زیر استفاده می شود:
تولید و پردازش نفت و گاز: کنترل سرچاه، حفاظت از بسته کمپرسور، تشخیص آتش و گاز.
تولید برق: توربین های گاز، توربین های بخار، مبدل های توربین بادی، سیستم های کنترل تحریک.
صنایع شیمیایی و فرآیندی: خاموشی ایمنی راکتور، حفاظت از فشار، اینترلاک دما.
حفاظت از تجهیزات مکانیکی: نظارت بر لرزش، حفاظت از سرعت بیش از حد، و نظارت بر جابجایی محوری برای تجهیزات دوار.
