IS220YTURS1A, Mark VleS Güvenlik Kontrol Sistemi içindeki kritik bir G/Ç paketidir ve Birincil Türbin Koruması için özel olarak tasarlanmıştır. Türbinleri (gaz veya buhar) aşırı hız ve alev arızası gibi kritik tehlikelere karşı izlemek ve korumak için uyumlu terminal kartlarıyla (TTUR, TRPA, TRPG gibi) birlikte çalışan, uygulamaya özel bir I/O modülüdür. Temel işlevi, tehlikeli koşulların tespit edilmesi durumunda ekipmanın güvenli bir şekilde kapatılmasını sağlamaktır.
Modül, IEC 61508 fonksiyonel güvenlik standardına uygun olarak tasarlanmış ve sertifikalandırılmıştır. Aşağıdakileri başarabilir:
Donanım Arıza Toleransında (HFT) SIL 2 = 0 mimari (örn. 1oo1, 2oo2).
HFT'de SIL 3 = 1 mimari (örn. 1oo2, 2oo3).
Hem düşük talepli hem de yüksek talepli/sürekli çalışma modlarında kullanıma uygundur.
Anahtar İşlevler
1. Hız İzleme ve Aşırı Hız Koruması
IS220YTURS1A, 2 Hz ila 20.000 Hz frekans aralığına sahip dört adede kadar pasif, manyetik hız sensörü girişini destekler.
Her giriş kanalı farklı uygulamalar için bağımsız olarak yapılandırılabilir (örn. Akış, Hız, Hız_Yüksek, Hız_Düşük).
Tek bir kanalda ( açma gibi yapılandırılabilir açma mantığına sahip hızlı bir aşırı hız algılama algoritması içerir .PR_Single ) veya birden fazla kanaldan ( PR_Max ) maksimum değerde
Şaft hızındaki ani, tehlikeli değişikliklere karşı koruma sağlamak için yapılandırılabilir hızlanma ve yavaşlama tetikleme fonksiyonları mevcuttur.
2. Alev Algılama
Sekiz adede kadar alev dedektöründen (örn. Geiger-Muller tipi) gelen girişleri kabul eder.
Alev algılama devresi, 2,5 V'un üzerindeki voltaj darbelerini alevin varlığını gösteren yüksek bir mantık olarak yorumlar. Nabız hızı, kullanıcı tarafından yapılandırılabilen bir zaman aralığında (40 ms'nin katları) bir sayaç tarafından ölçülür.
YTUR alev algılama devresinin güvenli durumu 'Alev Mevcut' olarak tanımlanır. Alev sinyali kaybı, koruyucu eylemi tetikleyecek güvensiz durumu oluşturur. Algılanan alevin güvenli olmayan durum olduğu uygulamalar için tasarlanmamıştır.
3. Elektrikli Açma Cihazı (ETD) Kontrolü
IS220YTURS1A, izlenen açma rölesi çıkışlarını, genellikle açma solenoidlerine giden gücü keserek mekanik bir kapatma başlatan Elektrikli Açma Cihazları (ETD'ler) ile arayüz oluşturmak için çalıştırır.
Üçlü Modüler Yedekleme (TMR) konfigürasyonunda, üç YTUR paketinin çıkışları, tek bir arızanın bir alarmı engellememesini sağlamak için bir donanım oylama devresini (örneğin, 3'te 2 oylama) uygulayan bir terminal kartına (TRPG veya TRPA gibi) bağlanır.
4. Acil Durdurma (E-Stop) Girişi
Özel bir Acil Durdurma girişi, donanım tabanlı bir acil durum kapatma yolu sağlar. Etkinleştirildiğinde doğrudan açma rölelerinin enerjisini kesebilir.
Bu Acil Durdurma sinyali, YPRO yedek aşırı hız koruması gibi diğer koruma sistemlerini çapraz açacak şekilde de yapılandırılabilir ve sistem genelinde koruma sağlanır.
5. Güvenlik Sertifikalı Olmayan İşlevler (Müdahale Olmayan)
Jeneratör Senkronizasyonu ve Kesici Kontrolü: Bir jeneratörü şebeke şebekesine senkronize etmek ve ana devre kesiciyi kontrol etmek için güvenlik derecesi olmayan işlevsellik sağlar.
Şaft Gerilimi ve Akım İzleme: Şaft akımlarından kaynaklanan hasarları önlemeye yardımcı olmak için indüklenen şaft voltajını ve akımını izler ancak bu, güvenlik fonksiyonunun bir parçası değildir.
Potansiyel Transformatör (PT) İzleme: Güvenlikle ilgili olmayan kontrol ve izleme amaçları için Potansiyel Transformatörlerden gelen jeneratör ve bara gerilim sinyallerini izler.
Sistem Mimarisi ve Çalışma Prensibi
1. Donanım Mimarisi
IS220YTURS1A, daha büyük Mark VleS mimarisi içerisinde önemli bir bileşen olarak çalışır. Sinyal yolu üç ana bölümden oluşur:
Terminal Kartı (TTUR/TRPA/TRPG): Saha kablolaması için fiziksel arayüz sağlar ve geçici koruma, sinyal yayma (TMR girişleri için) ve çıkış oylama (TMR çıkışları için) gibi özellikler sunar.
I/O Paketi (YTURS1A): Ortak bir işlemci kartı ve benzersiz bir veri toplama kartı içeren modülün kendisi. Sinyalleri dijitalleştirir, koruma algoritmalarını yürütür ve iletişimi yönetir.
IONet: I/O paketleri ve Mark VleS Güvenlik kontrolörleri arasındaki iletişim için kullanılan özel, kapalı bir Ethernet ağı. G/Ç, çok noktaya yayın giriş verilerini her karede denetleyicilere paketler ve denetleyiciler çıkış verilerini G/Ç paketlerine geri yayınlar.
Bir TMR sisteminde üç IS220YTURS1A modülü (R, S, T) kullanılır. Her modül, yayılan girişleri bağımsız olarak işler. Kontrolörler daha sonra hız sinyallerinde bir medyan seçimi yapar ve sağlık ve hata kararlarında çoğunluk oyu (3 üzerinden 2) yaparak bir kanalın tamamı arızalansa bile operasyonun devam etmesini sağlar.
2. Sinyal İşleme ve Kontrol İş Akışı
Giriş Toplama: Saha sinyalleri (hız, alev, Acil Durdurma, vb.) terminal panosuna bağlanır ve bu sinyaller YTURS1A modülüne/modüllerine koşullanır ve fanlanır.
Sinyal İşleme: YTURS1A, analog sinyalleri dijitalleştirir ve yerleşik donanım yazılımı algoritmalarını yürütür. Hız girişleri için RPM'yi hesaplar. Alev girişleri için, darbe sayımlarına göre alev açık/alev kapalı durumunu belirler.
Koruma Mantığı: Modül, işlenen değerleri (örn. hız, hızlanma) yapılandırılmış alarm ayar noktalarıyla sürekli olarak karşılaştırır. Ayrıca kendi donanımının ve giriş sinyallerinin sağlığını da izler.
Çıkış Eylemi: Bir açma koşulu karşılanırsa (örn. aşırı hız) veya kritik bir hata tespit edilirse, YTURS1A güvenlik sertifikalı açma rölesi çıkışlarının enerjisini derhal keser. Bu eylem, ana denetleyiciden herhangi bir komut alınmasına gerek kalmadan, I/O paketi içinde yerel olarak gerçekleştirilir ve çok hızlı yanıt süresi sağlanır.
Sistem İletişimi: Eş zamanlı olarak YTURS1A, sistem düzeyinde izleme, alarm verme ve HMI ekranı için tüm girişlerin, çıkışların durumunu ve dahili teşhislerini IONet aracılığıyla Mark VleS kontrolörlerine iletir.
3. Sağlık İzleme ve Teşhis Kapsamı
IS220YTURS1A, donanım arızalarını, iletişim kaybını ve güç kaynağı sorunlarını tespit etmek için kapsamlı yerleşik tanılama özelliğine sahiptir.
Mark VleS sisteminde, I/O'dan türetilen her değişkenin ilişkili bir sağlık durumu vardır. Bu sistem durumu, birleşimidir . nokta sağlığı (G/Ç paketinin kendi kendine tanılamasından) ve bağlantı sağlığının (kontrol cihazının IONet iletişim bütünlüğü doğrulamasından)
Uygulama kodu, VAR_HEALTH fonksiyon bloğunu kullanarak kritik değişkenlerin durumunu izleyebilir ve bir girişin sağlıksız olduğu kabul edilirse güvenlik mantığının uygun eylemi gerçekleştirmesine olanak tanır (örneğin, yedek bir sensör seçmek, bir alarm başlatmak).
Sistemin Markalama özelliği konfigürasyon bütünlüğünü sağlar. Uygulama test edilip markalandıktan sonra kodda, sabitlerde veya donanımda yapılan yetkisiz herhangi bir değişiklik bir teşhis alarmı oluşturur.
4. Katmanlı Koruma için YPRO ve YSIL ile Entegrasyon
IS220YTURS1A genellikle çok katmanlı bir koruma stratejisinin parçasıdır:
IS220YTURS1A (Birincil Koruma): Aşırı hız ve alev koruması için ana sistem görevi görür.
YPRO (Yedekleme Koruması): Genellikle hem ürün yazılımı hem de donanım tabanlı açma mekanizmalarıyla tamamen bağımsız, yedekli bir aşırı hız koruma katmanı sağlar.
YSIL (Temel Güvenlik Koruması): Gaz kompresörü koruması gibi en kritik işlevler için en yüksek düzeyde güvenlik bütünlüğü (SIL 3) sunar.
Yapılandırma ve Devreye Alma
IS220YTURS1A'nın konfigürasyonu ToolboxST uygulaması kullanılarak gerçekleştirilir.
1. Temel Yapılandırma
G/Ç Paketi Yedekliliği (Tek Yönlü veya TMR)
Terminal Kartı Tipi, Donanım Formu ve Barkod tanımlama
IONet bağlantı noktası atamaları
2. Koruma Parametresi Ayarları
Aşırı Hız Alarmı Ayar Noktaları (örneğin, PR1 Ayar Noktası ile PR4 Ayar Noktası arası )
Hızlanma/Yavaşlama Trip Etkinleştirme ve Ayar Noktaları
Alev Algılama Zaman Aralığı ve Eşik Limitleri ( FlameLimitHigh , FlameLimitLow )
Sistem Limit Kontrolleri ve Diagnostik Fark Limitleri ( TMR_DiffLimit )
3. Jumper Yapılandırması (TRPA panosunda)
Güvenlik Sertifikasyonu ve Uygulamaları
