Giriş Giriş Giriş

Güvenlik Araçları (Z), proses endüstrilerinde risk azaltmanın arka kemiğidir, petrol ve gazdan kimyasal üretime bağımsız olarak tehlikeli koşulları takip eder ve otomatik olarak ekipmanlarını kapatır veya korumaları yıkıcı olayları önlemek için etkinleştirir.Bu makale, mantık çözücüleri, sensörler ve son elementleri eleştirel olsa da, teknik temelleri, dağıtım uygulamalarını ve ortaya çıkan eğilimleri kapsayan iletişim omurgasını keşfeder.

Güvenlik Araçlarılı Sistemleri ve İletişimlerinin İhtiyaçlarını Anlamak

Güvenlik Aracılı Sistem, önceden tanımlanmış tehlikeli koşullarda güvenli bir duruma bir işlem yapmak veya getirmek için tasarlanmıştır. Temel işlem kontrol sistemleri aksine, SIS talep üzerine çok düşük bir başarısızlık olasılığı ile çalışmalıdır, genellikle Güvenlik Seviyeleri (SIL) 2 veya 3 ile IEC 61508 ve IEC 61511 tarafından tanımlanmalıdır.

SIS İletişim için Anahtar Gereksinimler

  • [FONT:0)Determinism:[Dönetici:[Dönetici:[Dönetici: 0) Ağ, güvenlik mesajları için maksimum zaman garanti etmeli, yanıt süresini tehlikeye atabilecek değişken gecikmelerden kaçınmalıdır.
  • [FONT:0)Integrity:[[Dönetici:[Dönetici:0)[Dönetici:[Dönetici: · 1 ) Veri yolsuzluk, füzyon veya kayıp tespit edilmeli ve ele alınmalıdır, genellikle Profi güvenlik protokolleri aracılığıyla.
  • [FONT:0) Redplacecy:[Dönetici:[Dönetici:[Dönetici:[Dönetici:[Dönetici:[Dönetici:0) Reddant iletişim yolları ve cihazlar tek bir başarısızlık noktasının güvenlik işlevlerini devre dışı bırakmamasını sağlar.
  • [FONT:0]Diagnostics:[Dönemli:[Dönemli ve hata raporlama operatörlerin güvenliklerini etkilemeden önce ağ sorunlarını tanımlamalarına ve onarım etmelerine izin verir.

Profibus, 1980'lerde başlangıçta gelişmiştir ve şimdi Profibus & tarafından muhafaza edilmiştir; Profinet International (PI), bu gereklilikleri sağlam fiziksel katmanla, token-passing erişim yöntemiyle karşılar ve kanıtlanmış güvenlik uzatması: Profisafe.

Profibus: Güvenlik Uygulamaları için Teknik Bir Bakış

Profibus (Process Field Bus) üretim ve süreç otomasyonunda yaygın olarak kabul edilen dijital bir iletişim standardıdır: İki birincil türü destekler:

  • [FONT:0)Profibus DP (Yerel Peripherals): [Döneticileri: [Döneticileri ve uzaktan I/O, sürücüler ve hareketleyiciler arasında yüksek hızlı iletişim için optimize edildi.
  • [FONT:0)Profibus PA (Process Otomasyon): [Dönder:) Basınç, sıcaklık ve akış vericileri gibi süreç enstrümanı için tasarlanmıştır.Its Support) iki-tel MBP (Manchester Bus Support) aynı çift üzerinde hem güç hem de iletişim kurabilir, tehlikeli alanlarda basitleştirici bir şekilde kablolama sağlar.

Her iki versiyon da aynı uygulama katmanını paylaşıyor ve çift veya ağ geçidi kullanan tek bir ağa entegre edilebilir. SIS için, Profibus DP daha yüksek hız (12 Mbit /s) nedeniyle daha yaygın ve güvenlikli uzaktan I/O modülleri doğrudan bir güvenlik PLC'ye bağlama yeteneği.

Profibus Protokolü Stack ve Gerçek Zaman Davranışı

Profibus, aktif istasyonların (masters) mantıksal bir ringde bir token-passing protokolü kullanıyor. Sadece bir Profibus DP ağı için tipik bir güvenlik PLC ile ve birkaç uzaktan istasyon aralığı 5 ms'ten 20 m'ye kadar, güvenlik-kritik uygulamalar için, protokol, girişlerin ve çıkışların çevrimsel kirleticilerini ve çıktılarını garanti altına almak için destek veriyor.

Profi güvenli: Profibus üzerinden güvenlik iletişimi

Standart bir alanbus üzerinde güvenlikle ilgili verileri taşımak için, Profi güvenli profil geliştirildi. Profi güvenli standart Profibus iletişimin üst kısmında ek bir güvenlik katmanı ekliyor. "kara kanal" prensibi üzerinde çalışır: güvenlik protokolü güvenilir bir orta olarak alt alanbusu tedavi eder ve aşağıdaki önlemlerle sağlar:

  • [FONT=0]Sequence numbering:[Dönetici:[Dönetici: 0,0)[Dönetici:[Dönetici: 0,4][/FONT) Her güvenlik telgrafı kayıp veya tekrarlanan mesajları tespit etmek için bir dizi dizi içerir.
  • [FONT:0) Zaman izleme:[Dönetici:[Dönetici:0) Alıcı tarafında bir saat boyunca bir saat boyunca bir saat boyunca veri yenilemesini sağlar.
  • [FONT:0)CRC (Cyclic Redcy Check): [Dönetici: 1) Sağlam 2 veya 4-bay CRC, ödeme yükünün bozulmadığını belirtir.
  • [FONT:0)Ekmenlik ve benzersizlik tanımlayıcıları: Yanlış yönlendirme veya aygıt karışıklıkını önlemek.

Profi güvenli standart Profibus üzerinde çalışır, aynı otobüsteki standart cihazlarla birlikte sertifikalı güvenlik cihazlarının kullanılmasını sağlar, güvenlik iletişimi protokolü aracılığıyla ayrıştırılır (örneğin, ayrı giriş veya özel güvenlik yuvalarını kullanarak).Bu koexist SIL 3 yeteneği korurken taksi ve mühendislik karmaşıklığını azaltır.

Sertifika ve SIL Rating

Profi güvenli, TÜV tarafından sertifikalanır ve Profibus International yeterlilik merkezleri gibi bağımsız bedenlere yönelik IEC 61508 gereklilikleriyle karşılanır.

Mimarlık Örnekleri: Profibus ile bütünleme

Profibus kullanan endüstriyel SIS mimarlıkları genellikle iki kategoriye girer: merkezileştirilmiş ve merkezileşmiştir.

Profibus Uzaktan I/O ile merkezileştirilmiş SIS

Bu klasik tasarımda, bir güvenlik PLC (örneğin, Siemens S7-1500F veya HIMA HIMax) merkezi bir kontrol odasında yaşamaktadır.Profesyonel valfler, motor starters ile iletişim kurmak için uzaktan I/O istasyonları ile iletişim kurabilirsiniz.Her istasyon, bir kablonun ciddi bir şekilde etkileyerek, iletişim anahtarları (örneğin, güvenlik işlevlerini etkilemeden yedekleme yollarına) ve çıkış modüllerini sağlar.

Yüksek Dağılımı Ortamlı Güvenlik I / O

Birçok ölçüm noktası olan büyük bitkiler veya alanlar için, daha fazla dağıtılmış bir yaklaşım, Profibus PA'u Profi güvenli bir şekilde destekleyen akıllı alan cihazları kullanır. Örneğin, bir Coriolis, bir SIL 2/3 güvenlik fonksiyonu ile ilgili süreç değişkenini ve teşhis verilerini doğrudan güvenlik kontrolörü ile iletişim kurabilir.Bu yaklaşım, alan kablosunu önemli ölçüde azaltır, marhalling kabinleri ve I/O donanımını gerektirir.

Reddans ve Fault

Mimarlıktan bağımsız olarak, redcy önemlidir. Ortak teknikler şunlardır:

  • [FONT:0)Ring topoloji: [Döneticileri veya elektrik tekrarlayıcıları kullanarak, bir Profibus yüzüğü, bir mola meydana gelirse otomatik yeniden yol açabilir.
  • [FONT:0]A/B reddant:[Dönetici:[Dönetici:0)[Dönetici:0)A/B redüpsi:[Dönetici:[Dönetici:[Dönetici: 1 ) İki bağımsız Profibus kablo her bir cihaza çalışır, hangi yolu aktif olan güvenlik PLC yönetimi ile çalışır.
  • [FONT:0)Hot-standby PLC:[Dönetici:[Dönetici:0) İkinci bir güvenlik kontrolörü, temel başarısız olursa devralın.

Dikkatli ağ tasarımı – bu uzunluk, baud oranı ve cihaz sayımını ele almak – zamanlama garantilerini korumak için çok önemlidir.

SIS'te Profibus'u Uygulamak için En İyi Uygulamalar

Network Design and Topology

  • En yüksek baud oranını, kablo uzunluğunızla en aza indirmek için uygun şekilde kullanın. 100 m'ye kadar mesafeler için 12 Mbit / ideal; daha uzun çalışır ( 1.2 km’ye kadar), 1.5 Mbit / gerekli olabilir.
  • Her iki ucunda da sinyal yansımalarından kaçınmak için uygun bir sonlandırma dirençleri ekleyin.
  • galvanic, farklı elektrik bölgelerinin (örneğin güvenli alan ve tehlikeli alan arasında) uzatıldığında tekrarlayıcı veya tekrarlayıcılar yükleyin.
  • PA ağları için uygun izolasyon ve kısa devre koruma sağlayan güç tedarik birimleri ile doğru segment tasarımı sağlayın.

Cihaz Seçimi ve Yapılandırma

  • Güvenlik işlevleri için geçerli Profi güvenlik sertifikalarını sadece cihazlar seçin. Standart cihazlar otobüste ortak olabilir ancak güvenlik görevleri için asla kullanılmamalıdır.
  • Her güvenlik cihazı, Profi güvenli spesifikasyon başına olarak benzersiz bir F-source ve F-destinasyon adresi ile yapılandırın.
  • Güvenlik saat (F WD Time) normal iletişim jitterini tolere eden bir değere ayarlayın, ancak bir mesaj kaçırılırsa güvenli bir devlet tetikler.
  • GSD dosyalarını (Genel İstasyon Açıklama) mühendislik aracına (örneğin, Siemens TIA Portal, Rockwell Studio 5000 ek profillerle).

Komisyon ve Test

  • Gerekli SIL risk azaltma faktörü içinde tüm güvenlik işlevlerini doğrulamak için tam ağ simülasyonu ile bir fabrika kabul testi (FAT) gerçekleştirin.
  • Site komisyonu sırasında, bir Profibus analizci veya tanı aracı kullanın (örneğin, Procentec ProfiTrace) bu istatistikleri ölçmek, hata çerçevelerini izlemek ve zamanlamayı doğrulamak için.
  • Devre hatası ekleme (örneğin, açık tel, kısa devre, cihaz başarısızlığı) sistemi doğru bir şekilde doğru şekilde doğru şekilde doğru şekilde doğru şekilde doğru şekilde cevaplandırmak için güvenlik döngüsünin bir kanıtı testi yapın.
  • Tüm ağ parametreleri, cihaz revizyonları ve gelecekteki bakım ve yaşam döngüsü yönetimi için yapılandırma ayarları.

Diğer Fieldbus teknolojileri ile Karşılaştırma

Profibus yaygın olarak kullanılıyor olsa da, diğer sahabus teknolojileri de SIS entegrasyonu için rekabet ediyor:

Foundation Fieldbus (FF)

FF, SIF (Safety Instrumented Function) profili ve FF-SIS protokolü aracılığıyla güvenlik işlevlerini destekler. Ayrıca bazı bölgelerde iki kablolu bir PA benzeri fiziksel katmana kıyasla kullanımını sınırlandırır.

HART

HART is a hybrid analog/digital protocol widely used in existing plants. For SIS, HART devices are typically wired in analog 4-20 mA loops to safety barriers and I/O modules. While HART provides diagnostic data, it does not offer the determinism or high-speed multi-drop capability of Profibus. It remains common for retrofits but less favored for new distributed SIS architectures.

MODBUS RTU /TCP

Modbus basit ve maliyetle etkisizdir, ancak Profi güvenlik gibi standart bir güvenlik profili eksikliğinden yoksundur. Özel uygulama katmanları uygulanabilir, ancak daha fazla mühendislik çaba gerektirir ve SIL 3 sertifikasını kolayca elde edemezler. Modbus genellikle eleştirel izleme veya ikincil bir protokol olarak kullanılır.

Profibus, uzun takip kaydı, geniş ekosistem ve iyi tanımlanmış güvenlik uzatmasıyla, yeni SIS projeleri için, deterministik, yüksek hızlı ve sertifikalı güvenlik iletişimi gerekli.

Vaka Çalışması: Refinery Acil Shutdown Sisteminde Profibus

Orta Doğu'da büyük bir rafineri, 12 Mbit / 12 uzaktan I / O kabinleri içeren yeni bir Acil Durum Yönetimi (ESD) sistemi kullanarak 300+ alan puanla yüksek sıcaklık alarmları için SIL 3'ü gerekli kıldı.

Profibus SIS Entegrasyonunda Meydanlar ve Davalar

Elektromanyetik Müdahale (EMI)

Endüstriyel ortamlar genellikle motorlardan yüksek EMI, VFDs ve kaynaktan sahiptir. Profibus DP, kalkanlanmış bir bükülme kablo kullanır; tek bir noktada zemin ve ferrite çekirdeğinin kullanımı parazitleri azaltabilir. Aşırı koşullar için, fiber optik dönüşüm tamamen elektrik gürültüsü ortadan kaldırır.

Bus Uzunluk ve Hard Real-Time Constraints

Uzun otobüs mesafeler daha düşük baud oranları (örneğin, 1.5 Mbit / 1 km) giderek artan bir durumda, tekrarlayıcılarla veya Profibus PA kullanarak ağ segmenti (daha yavaş ama daha sağlam fiziksel katmanı ile) gerekli olabilir. Her zaman tasarım sırasında en kötü durumdaki otobüs döngüsünü hesaplayın.

Device Sertifikasyon ve Lifecycle Management

Yaşlı Profibus cihazlarının Profi güvenli sertifikasyonu olmayabilir veya SIS'i yükseltmede, tüm güvenlik cihazlarının hala desteklendiğini ve sertifikalarının mevcut olduğunu doğrulayın. PI, sertifikalı ürünlerin bir veritabanını korur; satın alma sırasında bunu danış.

Profinet – Ethernet tabanlı bir hale geldi – fabrika otomasyonunda kabul ediliyor olsa da, Profibus, intrinsic security, uzun mesafe kapasitesi ve geniş yüklü temel nedeniyle süreç endüstrilerinde yeniden kurulmaktadır. Ancak, birkaç trend SIS iletişiminin geleceğini şekillendiriyor:

  • [FONT:0)Profesyonel: Birçok yeni güvenlik PLC'si hem Profibus hem de Profinet kullanarak ağ geçidi kullanarak, mevcut Profibus hatları, güvenlik işlevlerini korurken daha yüksek bant genişliğine ve daha kolay bir BT entegrasyonuna bağlanabilir.
  • [FONT:0)Enhanced Cybersecurity:[Dönetici: SIS daha bağlantılı hale gelirken, IEC 62443 gibi standartlar sahabus seviyelerine uygulanır.Proibus doğal güvenlik (hazırdalama) güvenli kimlik doğrulama mekanizmaları ile takviye edilir, ancak son derece uç uç uç-son güvenlik genellikle ek önlemler gerektirir.
  • [FONT:0) Tahmin edici Bakım ve Tanılar: Profibus'un geniş tanı verileri, AI-güdümlü alan cihazları ve ağ kendisi için kullanılabilir.
  • [FONT:0]Provokasyon Profi güvenli: Profi güvenlik profili, daha yüksek veri oranlarına ve kombine dayalı güvenlik emniyetle entegrasyona yardımcı olan son versiyonlarla gelişmeye devam ediyor.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Profibus, güvenilir, determinist ve ölçeklenebilir iletişim omurgasını güvenlik aracılı sistemler için yeniden tasarlama yeteneğiyle kanıtlanmış, Profi güvenlikle uyumlu verileri, olgun sertifikalı cihazlar ve tanı aletleri ile birleştirmiş, endüstrinin yeni SIS veya modernize edilmesi için en iyi seçimi yapar.In network tasarımında, cihaz seçimi ve komisyonlama, endüstriyel operasyonlar, modern standartlar yoluyla gerekli olan yüksek güvenlik seviyelerinde devam edecektir.

Profibus ve güvenlik iletişiminde daha fazla okuma için, Profibus &'a danışın; Profinet International web sitesi) ve [[ENFLT:2).IEC 61508 standart[DDD][D][3][/FONT][/FONT=0]Profibus & Profi security hakkında ayrıntılı bir teknik kılavuz mevcuttur.