IS420UCSBS1A, Mark VIeS serisindeki bir Güvenlik Kontrol Cihazıdır ve SIL 2 ve SIL 3 (Güvenlik Bütünlüğü Seviyesi) yetenekleri gerektiren endüstriyel fonksiyonel güvenlik döngüleri için özel olarak tasarlanmıştır. Bağımsız, sağlam bir bilgi işlem birimi olarak tasarlanan bu denetleyici, operasyonel güvenilirliğin ve risk azaltmanın çok önemli olduğu enerji üretimi, petrol ve gaz ve kimyasal işleme gibi sektörlerdeki kritik güvenlik uygulamalarının merkezinde yer alır.
IEC 61508 standardına uygun olarak sertifikalandırılmış olan IS420UCSBS1A, özel Güvenlik I/O modülleriyle birlikte Güvenlik Enstrümanlı Sistemlerin (SIS) uygulanması için sertifikalı bir platform sağlayarak kritik güvenlik fonksiyonlarındaki riski etkili bir şekilde azaltır.
2. Sistem Mimarisi ve Donanım Tasarımı
2.1 Bağımsız Modüler Tasarım
IS420UCSBS1A, bağımsız, modüler bir mimariye sahiptir. G/Ç'nin bir arka panelde barındırıldığı geleneksel denetleyicilerin aksine, dağıtılmış G/Ç paketleriyle yalnızca IONet adı verilen özel, özel amaçlı bir Ethernet ağı aracılığıyla iletişim kurar. Bu tasarım, uygulama girişi için herhangi bir tek hata noktasını ortadan kaldırır. Bir kontrolörün bakım veya onarım için gücü kesilirse sistem mimarisi tek bir girişin bile kaybolmamasını garanti ederek güvenlik döngüsünün sürekli çalışmasını sağlar.
2.2 İşlemci ve Bellek
2.3 Fansız Tasarım ve Güç Kaynağı
Soğutma: IS420UCSBS1A, entegre ısı kanatçıkları aracılığıyla pasif soğutmaya dayanan fansız bir modüldür. Bu, ortak bir arıza noktasını ortadan kaldırır, güvenilirliği artırır ve bakımı azaltır.
Güç Girişi: 28 V DC girişi kabul eder.
Dahili Güç Dönüşümü: Gelen 28 V DC, diğer tüm dahili güç düzlemlerinin türetildiği, düzenlenmiş dahili 5 V DC kaynağına dönüştürülür.
Güç Tüketimi: En yüksek güç çekişi 26,7 W olup nominal çalışma tüketimi 15,6 W'tur.
2.4 Çevresel Sağlamlık
3. İletişim ve Ağ Yetenekleri
3.1 IONet Ağı
Denetleyici, G/Ç modüllerine üç bağımsız IONet bağlantı noktası aracılığıyla bağlanır.
Ağ Türü: Yalnızca Mark* kontrol cihazlarına ayrılmış özel bir Ethernet ağı.
Protokol: Denetleyiciler ve G/Ç modülleri arasında güvenilir iletişim için TCP/IP'yi kullanır.
Yedeklilik: IONet yedekliliği, denetleyici yedekliliğine eşittir. Yedekli sistemlerde birden fazla bağımsız IONet yolu iletişim bütünlüğünü sağlar.
3.2 Birincil ve İkincil Ethernet Arayüzleri
ENET1 (Birincil):
Genellikle UDH (Birim Veri Yolu) bağlantısı olarak yapılandırılır.
HMI'lar, tarihçiler ve diğer kontrolörlerle iletişim için kullanılır.
EGD (Ethernet Global Data), Modbus ve OPC-UA gibi protokolleri destekler.
ENET2 (İkincil):
3.3 Hassas Saat Senkronizasyonu
Sistem, tüm G/Ç paketlerinin ve denetleyicilerin saatlerini ±100 mikrosaniye dahilinde senkronize etmek için R, S ve T IONet'ler arasında IEEE 1588 hassas zaman protokolünü (PTP) kullanır ve zamanla tutarlı veri toplama ve kontrol yürütme sağlar.
4. Yazılım Sistemi ve Programlama
4.1 İşletim Sistemi
IS420UCSBS1A, yüksek hızlı, yüksek güvenilirliğe sahip endüstriyel uygulamalar için tasarlanmış, kanıtlanmış, gerçek zamanlı bir işletim sistemi (RTOS) olan QNX Neutrino üzerinde çalışır. Deterministik davranışı, güvenlik fonksiyonlarının tepki süresi taleplerini karşılamak için çok önemlidir.
4.2 Programlama Dilleri
Kontrolör, farklı mühendislik tercihlerine uyacak şekilde birden fazla programlama paradigmasını destekler:
Kontrol Bloğu Dili: Fonksiyon bloklarını kullanan karmaşık analog ve ayrık kontrol döngüleri için.
Röle Merdiven Diyagramı (RLD): Boole mantığını tanıdık bir merdiven formatında uygulamak için.
Desteklenen Veri Türleri: Boolean, 16/32 bit işaretli/işaretsiz tamsayılar ve 32/64 bit kayan noktalı sayıları içeren kapsamlı bir set.
4.3 Çevrimiçi Değişiklikler
Kontrol yazılımında küçük değişiklikler, denetleyicinin yeniden başlatılması gerekmeden çevrimiçi olarak yapılabilir, bu da sistemin kullanılabilirliğini artırır ve sorun gidermeyi basitleştirir.
4.4 Güvenlik Yazılımı Markalama
İşlevsel güvenlik için kritik bir özellik olan Markalama, Mark VIeS Güvenlik kontrolöründeki uygulama kodu değiştirildiğinde ve indirildiğinde gerekli olan zorunlu bir süreçtir. Bu süreç, yeni kodu kriptografik olarak 'markalaştırır', orijinalliğini ve bütünlüğünü sağlar. Yetkisiz herhangi bir değişiklik, marka uyumsuzluğunu tetikleyerek operatörleri potansiyel bir güvenlik bütünlüğü sorununa karşı uyarır. Bu, SIL 2/3 sertifikasını sürdürmek için temel bir gerekliliktir.
5. Güvenlik Özellikleri ve Sertifikalar
5.1 İşlevsel Güvenlik Seviyesi
IS420UCSBS1A kontrol cihazı ve ilgili Güvenlik G/Ç modülleri, IEC 61508 tarafından tanımlandığı şekilde SIL 2 ve SIL 3 güvenlik döngülerinde kullanılmak üzere özel olarak tasarlanmış ve onaylanmıştır.
5.2 Donanım ve Yazılım Sertifikasyonu
Mark VIeS sistemini oluşturan özel kontrol donanımı ve yazılımı, üçüncü taraf bir değerlendiriciden IEC 61508 sertifikasını almıştır ve güvenlik açısından kritik uygulamalara uygunluklarının bağımsız olarak doğrulanmasını sağlar.
5.3 Yedeklilik ve Hata Toleransı
Denetleyici, ikili veya Üçlü Modüler Yedekleme (TMR) yapılandırmalarında çalışacak şekilde tasarlanmıştır. Bu kurulumlarda, eş denetleyicilerle senkronize olarak aşağıdakileri değiştirir:
Oylama ve başlatma için dahili durum değerleri.
Durum ve senkronizasyon bilgileri.
Bu mimari, tek bir kontrolör arızasının güvenlik fonksiyonunda tehlikeli bir arızaya yol açmamasını sağlar.
6. Kurulum ve Bakım
6.1 Fiziksel Kurulum
Kontrol cihazı, anahtar deliği montaj tasarımı kullanılarak doğrudan panel sacına monte edilen tek bir modüldür. Uygun termal yönetimi sağlamak için soğutma kanatlarından dikey hava akışı sağlanacak şekilde kurulmalıdır.
6.2 Durum Göstergeleri (LED'ler)
Ön panel, anında durum değerlendirmesi için kapsamlı bir LED seti sağlar:
Bağlantı: Sürekli yeşil, kurulu bir IONet Ethernet bağlantısını gösterir.
Eylem: Sürekli veya yanıp sönen yeşil, IONet paket trafiğini gösterir.
Güç: Sürekli yeşil, dahili 5V beslemenin çalışır durumda olduğunu gösterir.
Çevrimiçi: Sürekli yeşil, denetleyicinin çevrimiçi olduğunu ve uygulama kodunu yürüttüğünü gösterir.
DC: Sürekli yeşil, bu denetleyicinin yedekli bir kümedeki belirlenmiş denetleyici olduğunu gösterir.
OT (Aşırı Sıcaklık): Sarı, bir alarm durumunu belirtir; Kırmızı bir hatanın meydana geldiğini gösterir.
7. Yedekleme, Geri Yükleme ve Değiştirme
7.1 Yedekleme ve Geri Yükleme Prosedürü
Denetleyici üzerindeki özel bir düğme, denetleyicinin yapılandırmasının ve donanım yazılımının bir USB sürücüsüne yedeklenmesine ve geri yüklenmesine olanak tanır.
USB Sürücü Gereksinimi: USB 2.0 uyumlu, şifrelenmemiş, minimum 4 GB kapasiteli, FAT32 olarak formatlanmış olmalıdır.
İşlem: Yedekleme/geri yükleme durumu USB Açık LED'i ile gösterilir. İşlem sırasında sürekli yanan ışık etkinliği gösterir ve başarıyla tamamlandığında söner. Yanıp sönme bir arızayı gösterir.
7.2 Denetleyicinin Değiştirilmesi
Arızalı bir denetleyicinin değiştirilmesi için güvenlik ve veri bütünlüğünü vurgulayan yapılandırılmış bir prosedür tanımlanmıştır:
Yedekleme: Mümkünse arızalı denetleyicinin NAND flaşını yedekleyin.
Gücü Kapatma: İlgili JPDC'deki özel elektrik fişini (JCR, JCS veya JCT) çıkarın.
Kabloları Çıkarın: IONet ve VLAN kablolarını çıkarın.
Fiziksel Çıkarma: Vidaları gevşetin ve anahtar deliği montajını kullanarak denetleyiciyi çıkarın.
Kurulum: Yeni denetleyiciyi kurmak için işlemi tersten yapın.
Geri Yükle ve Yapılandır: Yedeği yeni denetleyiciye geri yükleyin veya COM1 bağlantı noktası aracılığıyla ToolboxST mühendislik aracını kullanarak IP adresini yapılandırın.
