真正集成的安全控制器
ProSafe-RS是横河电机符合IEC61508和ANSI/ISA 84标准的安全系统,它已经在2400多个项目中安装使用,涵盖从大型集成过程自动化项目到独立解决方案等多种项目类型。横河电机的ProSafe-RS安全系统功能强大,支持产品整个生命周期并具备长期可持续性。
概述
真正集成的安全控制器
横河电机推出了较早用于过程行业、真正集成的“安全PLC”,结束了DCS-SIS与ProSafe-RS不兼容的现状。在工厂自动化中实现集散控制系统(DCS)和安全仪表系统(SIS)的无缝集成,通常会带来复杂的设计和集成问题。在传统情况下,DCS和SIS需要两个各自独立的监视和运行环境,需要为它们设置不同的通信和硬件结构。工厂管理者若要优化过程操作,必须增加项目时间和成本。
历经十年、继往开来
ProSafe-RS于2005年2月2日发布。它可以与CENTUM系列综合生产控制系统集成,经认证可用于SIL3应用中。自发布以来,ProSafe-RS已应用于2400多个项目中。
2015年2月,横河电机获得了日本科学技术与经济学会的会长奖。
ProSafe-RS R4.06版本信息
ProSafe-RS R4.06支持ProSafe-RS Lite系统,改善了工程环境,软件环境也得到更新。
提高工程效率和质量
- AD套件从iDefine数据库转换到ProSafe-RS数据库。
- 功能块计数。
- 输出通道状态在功能块显示。
支持Windows 10 Enterprise 2019 LTSC
ProSafe-RS R4.06.00支持以下Windows操作系统:
Windows 10 Enterprise 2019 LTSC (64-bit)
Windows 10 IoT Enterprise 2019 LTSC (64-bit)
Windows Server 2016 Standard (64-bit)
Windows 10 Enterprise 2016 LTSB (64-bit)
Windows 10 IoT Enterprise 2016 LTSB (64-bit)
ProSafe-RS概述
真正集成的安全控制器
横河电机推出了较早用于过程行业、真正集成的“安全PLC”,结束了DCS-SIS与ProSafe-RS不兼容的现状。在工厂自动化中实现集散控制系统(DCS)和安全仪表系统(SIS)的无缝集成,通常会带来复杂的设计和集成问题。在传统情况下,DCS和SIS需要两个各自独立的监视和运行环境,需要为它们设置不同的通信和硬件结构。工厂管理者若要优化过程操作,必须增加项目时间和成本。
历经十年、继往开来
ProSafe-RS于2005年2月2日发布。它可以与CENTUM系列综合生产控制系统集成,经认证可用于SIL3应用中。自发布以来,ProSafe-RS已应用于2400多个项目中。
2015年2月,横河电机获得了日本科学技术与经济学会的会长奖。
关于OpreX
OpreX是横河电机工业自动化(IA)和控制业务的综合产品。OpreX代表了横河电机在与客户共创的过程中培育的优良技术和解决方案,它涵盖了横河电机IA产品、服务和解决方案整个范围。它包含以下五大类:OpreX转型、OpreX控制、OpreX测量、OpreX执行和OpreX生命周期。OpreX控制和安全系统系列(包括ProSafe-RS)是构成OpreX控制类别的其中一个产品组。利用各种OpreX控制解决方案,横河电机可以快速应对客户的变化,对管理和运营等领域进行转型,并提供高度可靠的控制技术,确保高效、高质量且安全稳定的工厂运营。
通过OpreX产品,横河电机将提供综合解决方案以满足客户的特定需求,帮助客户进行业务转型和发展。
详细介绍
ProSafe-RS由以下组成:安全工程PC(SENG,具备工程和维护功能)、安全控制站(SCS)以及Vnet/IP(用于控制网络与各设备进行通信)。
ProSafe-RS可与CENTUM VP集成。SCS可通过CENTUM VP的HIS(人机界面)进行操作和监视。还可以通过子系统通信(Modbus通信)与其他DCS和PLC连接。
通过ProSafe-RS的HART通信,工厂资源管理器(PRM)可以管理连接至SCS I/O模块的HART通信设备。而且,AO信号能使PRM客户端在具有PST功能、支持HART的阀门定位器上进行部分行程测试(PST)。
一体化结构
无缝结构能实现DCS和SIS的真正集成,有助于工厂优化。
预期运营效益:
- 项目执行更快,成本更低——只需使用一个过程网络,节约工程设计时间。
- 运行效率更高——集成化的信息显示更清晰、易用。
- 持有成本更低——通用的控制和网络结构标准减少了经常性维护。
消除SIS选型的复杂性
ProSafe-RS的单模块配置获得了SIL3认证。每个超小型输入、输出和处理器卡中都已内置冗余配置。利用这种固有的简单模块化架构可以轻松进行系统设计。如果需要其他系统可用性,用户只需插入适当的模块即可在现有功能的基础上增加冗余性。
横河电机的并行工程
应用工程和硬件工程可独立、并行地进行。这种并行作业缩短了项目工期,可以延迟开工,或早日开车。
1. 工厂提前开车
工厂如何尽早开车,长期以来一直是直接影响客户利润的问题。
虽然启动仪表和安装I/O模块可以同时进行,但只有在完成FAT(工厂验收测试)、且安装控制器和工程环境后才能进行回路检查。
在横河电机的并行工程中,不用等控制器和工程环境均安装完成。只需使用N-IO模块和FieldMate Validator即可检查回路的完整性。若发现I/O定义信息有任何更改,可以在现场进行修正,并且修正的定义可以反映在工厂的主机信息中。
访问FieldMate Validator
2. 降低延期交货的风险
由于物理条件的限制,经常需要更改I/O定义。这类问题经常发生在调试过程中,可能会延长项目日程,而且需要重新接线,增加成本。
N-IO模块的I/O定义可灵活变更。只用软件即可在DI/DO/AI/AO间切换信号类型,无需变更I/O模块。由于可在每条通道确定信号类型,因而无需为每种信号类型储备I/O模块,降低了维护成本。
自动化设计套包(AD套包)
ProSafe-RS R4带AD套包,与CENTUM VP综合控制系统的工程环境相同,可以综合管理CENTUM VP和ProSafe-RS的数据。
利用该特点,ProSafe-RS工程师可以使用AD套包设计I/O。
AD套包还具有管理变更历史和记录变更的功能,在更新系统时可以节省时间。
支持安全生命周期管理功能
通过结合ProSafe-RS的自动化设计套包(AD套包)和ProSafe-RS的iDefine (由三一综合系统公司开发),可以实现该功能。它为功能安全管理、先进应用逻辑创建和先进测试功能提供支持。
先进应用逻辑工程
- 对于ESD和FGS应用,可在因果(C&E)模块中定义输入和输出变量的关系,模块会将其自动生成符合IEC 61131要求的功能块图(FBD)格式。
- 对于BMS应用,状态分析(SA)模块可用于开发状态图风格的模块,用于说明应用的具体行为。还可以根据状态分析图自动生成FBD。
- 可通过因果功能或状态分析功能验证应用的局部或整体操作,并逐步验证规格。
先进测试功能
- 用户可通过测试功能对应用逻辑进行测试,并使用测试脚本自动生成测试报告。测试脚本可重复使用,直至应用逻辑无错误。
- 测试结果可通过C&E和SA图表直观、实时地进行确认。使用完整历史记录、事件记录和回放功能,可以进行进一步检查和改善。
支持FSM功能
该功能使用白板模板为以下活动提供支持:
- 定义安全性和项目生命周期阶段
- 分配资源
- 计划活动s
- 确定验证和功能评估时间表
理想控制的合理解决方案
一个网络
ProSafe-RS可以直接接入横河电机CENTUM VP使用的网络。SIS和DCS功能之间交换数据无需网关或接口硬件。SIS控制器间的安全通信是在DCS-SIS的混合组态中实现和验证的。
预期效益:
- 系统实现途径简单快速
- 降低工程复杂度及连接SIS和DCS的成本
- 降低大型过程工厂的维护成本
兼顾安全、可靠、效率的控制
一体化结构
无缝结构能实现DCS和SIS的真正集成,有助于工厂优化。
预期运营效益:
- 项目执行更快,成本更低——只需使用一个过程网络,节约工程设计时间。
- 运行效率更高——集成化的信息显示更清晰、易用。
- 持有成本更低——通用的控制和网络结构标准减少了经常性维护。
消除SIS选型的复杂性
ProSafe-RS的单模块配置获得了SIL3认证。每个超小型输入、输出和处理器卡中都已内置冗余配置。利用这种固有的简单模块化架构可以轻松进行系统设计。如果需要其他系统可用性,用户只需插入适当的模块即可在现有功能的基础上增加冗余性。
工厂显示功能明显增强
- 通用人机界面(HMI)
无需分别监视SIS和DCS。操作员可以继续使用熟悉的界面,这样便能更快地预测哪些过程条件可能达到警戒水平。 - 统一的事件数据
提供“面板”式仪表和报警显示等示例屏幕,能更容易地进行数据对比和决策。 - 逆向分析
数据整合的另一个优点是能在报警发生前分析事件,这对有效管理过程安全来说是个强大的工具。
现在可以很容易地创建整合DCS和SIS数据的显示画面。
虚拟化平台
横河的虚拟化将系统软件操作与物理硬件分离开来,允许软件重用以优化系统硬件。
虚拟化平台使一台服务器可以执行多台虚拟机的工作,从而减少控制系统所需的计算机数量。通过这个平台,提供构建虚拟环境所需的硬件和软件。
使用这种虚拟服务器环境,可以根据需要对硬件和软件分别进行更新和修改。
这为客户的业务带来很多优势,比如平稳地迁移到新的物理硬件,减少停机时间,缩短迁移过程和系统测试时间。
从维护的角度来看,硬件和软件维可以分开维护是显著的优势。
除了专门用于特定信号类型的传统I/O模块(FIO模块),ProSafe-RS R4还可以提供N-IO模块,用于处理各通道的不同信号类型。
由于可同时接受两种类型的模块,ProSafe-RS R4能更灵活地处理客户对工厂设计的要求。
N-IO(网络I/O):智能组态I/O(SCIO)
特性
- DI/DO/AI/AO信号可在一个模块中处理。
每个通道的I/O信号类型可通过软件进行更改。 - 使用光缆可实现较远50 km的远程安装。
- 非冗余配置可实现SIL3等级,也可选择冗余配置。
- 端子块标配断开现场设备信号回路的功能。
- 本安型安全栅可选择N-IO基板。欲了解更多信息,请访问下述网页。
- N-IO无需编组机柜,进一步节省了空间和成本。 因此适用于灵活、分散的现场安装。
FIO(现场网络I/O)
特性
- 多种I/O模块(AI/AO/DI/DO/通信功能)可用。
- 使用通信模块可实现Modbus TCP/RTU通信(主机/从机)。
- 使用光缆可实现较远50 km的远程安装。
- 非冗余配置可实现SIL3等级。也可选择冗余配置。
- FIO有专用的端子板、端子块和电缆。
一个简单的SIL3解决方案
横河电机的设计者们采用了很好的电子设计技术和组件包装,使安全控制器电路更加小巧紧凑。每一个ProSafe-RS处理器、输入模块、输出模块都具有冗余结构,这样用户在一块单独的卡上即可实现SIL3级别的保护。这种结构更加便于理解、设计、安装和维护。现在,在一个机箱里便可以实现完整的安全防护。而且,这种设计的诊断覆盖率高达99%,为用户提供了一种快速的故障诊断方法,在用户可接受的时间内修复受到的影响,对生产的影响降到了很低。
插件可用性
如果需要更高的系统可用性和容错能力,只需另外插入相应卡件,即可轻松将ProSafe-RS配置为双冗余结构,同时保持SIL3安全级别。由于ProSafe-RS的I/O接口或处理功能都具有模块化结构,能扩展到功能层级,因此可在任何需要的地方配置冗余结构,如输入、输出或处理器模块等,这样既保证了安全,又节约了成本,在SIS市场中是从来没有过的。这种灵活性可配置任何冗余组合,如单输入和冗余输出或冗余输入和单输出。
通用模块冗余(VMR)
由于可灵活选择冗余CPU和I/O模块,ProSafe-RS具有较高的可用性,甚至可以满足SIL3应用的需求。根据回路所需的SIL级别或现场设备可靠性等因素,用户无需在系统或架构级别进行选择,就可以在需要处(例如确定输入、输出或处理器模块中)采用冗余配置。这是因为ProSafe-RS的I/O和处理功能具有模块性,可延伸至功能级别。
即使发生内部故障,模块仍可保持安全功能性,减少了过程中误跳闸的可能。
我们将这种灵活的插件可用性称为“VMR/Versatile Modular Redundancy™(通用模块冗余)”。
部分行程测试(PST)
通常情况下,集成在安全仪表系统(SIS)中的阀门是不动作的。(只有在SIS检测到过程异常,启动停车操作时阀门才会动作。)因此,需定期对阀门进行测试,确保其一切正常,可以在必要时立即正确动作。
这种定期检查叫做“验证测试”,通常测试时需要进行完整行程测试(关闭阀门)。在工厂开车后的运行期间,执行验证测试需要安装成本高昂的旁通线路,否则只能在工厂停车后再进行此项测试。因此,通常几年才进行一次阀门的验证测试。
部分行程测试只需稍微关闭阀门即可诊断仪表问题,是可替代行程测试的一个选项。部分行程测试可以在不停止过程的情况下进行,并且可以在控制室等场所进行远程控制。
通过执行部分行程测试,可以大幅降低维护成本。而且与完整行程测试相比,部分行程测试可以更频繁地检查阀门,具备能够提高可靠性等很多益处。
注释:尽管部分行程测试不会取代整体行程测试,但是可以在不牺牲安全等级的情况下,延长验证测试周期。
SIL2无线气体检测系统
用于FGS的SIL2无线气体检测系统。
结合生产控制、安全仪表、现场无线工程和咨询方面的专业知识,横河为客户提供高效、及时的端到端无线解决方案。
无线设备有许多优点,如可以在难以访问的地点安装并降低安装成本,正逐渐被视为工厂安全解决方案的基本要素。
对于气体检测系统来说更是特别重要的考虑因素,因为气体检测的运行很容易受到安装位置和环境条件等因素的影响。在系统安装之后,因为需要持续优化其整体配置,可能需要偶尔改变检测设备的位置和数量。无线技术的使用消除了对布线的担心,大大方便了移动和安装检测设备的过程。
取得的认证
- TÜV SIL3
- Isasecure CSA 1.0.0 Level 1 *1
- *1:符合IEC 62443-4-2和IEC 62443-4-1控制装置安全国际标准
符合的标准
ProSafe-RS系统硬件符合下列标准。请只在工业环境中使用ProSafe-RS系统。
- PLC
IEC 61131-2 - 功能安全
IEC 61508, IEC 61131-6, IEC 61511-1, IEC 62061 - 应用
EN 54-2, EN 298, EN 50156-1, NFPA85, NFPA86, NFPA72 - 安全
[CSA]
CAN/CSA-C22.2 No. 61010-1 (100-120 V AC 电源规格)
[CE 标志] 低电压指令
EN 61010-1, EN 61010-2-201, EN 61010-2-030, EN 60825-1
(100-120 V AC, 220-240 V AC, and 24 V DC 电源规格)
[EAC 标志]
CU TR 004 - EMC 标准
[CE Marking] EMC Directive
EN 55011 A级,1组或与其相当
(100-120 V AC, 220-240 V AC, and 24 V DC 电源规格)
EN 61000-6-2 (100-120 V AC, 220-240 V AC, and 24 V DC 电源规格)
EN 61000-3-2 (220-240 V AC 电源规格)
EN 61000-3-3 (220-240 V AC 电源规格)
[RCM]
EN 55011 A级,1组
(220-240 V AC and 24 V DC 电源规格)
[KC 标志]
韩国电磁兼容性标准
(100-120 V AC, 220-240 V AC, and 24 V DC 电源规格)
[EAC 标志]
CU TR 020
[功能安全]
IEC 61326-3-1 - 危险场所设备
[FM 非易燃]
I级,Division 2 A、B、C、D组,温度代码T4
FM 标准分类号 3600: 2011
FM 标准分类号 3611: 2004
FM S标准分类号 3810: 2005
(100-120 V AC, 220-240 V AC, and 24 V DC 电源规格)
["n"型]
II 3 G Ex nA IIC T4 GcX (*1)
II 3 G Ex nA nC IIC T4 GcX (*2)
EN 60079-0: 2012/A11:2013
EN 60079-15: 2010
(for 24 V DC 电源)
*1: 适用于符合“n”型标准的产品,SSC60x、SSC50x、SBD2D、SBD3D和SBD4D除外。
*2: 适用于 SSC60x, SSC50x, SBD2D, SBD3D和 SBD4D - 船舶标准
美国船舶局(ABS)
法国船级社(BV)
英国劳埃德船级社
从原有系统升级到ProSafe-RS
由于维护成本增加,性能降低,备件(SIS和PC)不再供应,文档资料和合规问题等不确定性,因此很难继续使用现有系统。横河电机提供较新的SIS和工程服务,可以帮助用户提升等级/替换现有的系统。
根据用户的现场情况和提升等级的窗口,横河电机的ProSafe-RS提供两种IO系统,即F-IO(传统IO)和N-IO(智能组态IO),可以顺利地进行低风险的提升等级。
横河电机还提供服务来处理用户原有系统的文档资料和应用。专业人员(操作员、过程工程师、维护工程师)可以事先进行离线验证,使转换过程更顺利。然后,可以将验证文件导入ProSafe-RS,创建应用。
从ProSafe-PLC升级到ProSafe-RS
横河电机目前可以提供提升等级服务,将经过良好验证的ProSafe-PLC平台提升为较新的安全仪表系统ProSafe-RS。ProSafe-RS采用速度更快的CPU,与CENTUM DCS无缝集成,性能大幅提升,而且无需专用的DCS网关。ProSafe-RS可与CENTUM DCS的操作和监视功能完全集成。
根据项目需要,可提供两种提升等级的方案:
方案1(推荐)
此方案中,整个ProSafe-PLC系统将被ProSafe-RS系统的组件完全替换,包括控制和I/O模块、端子板以及接线。小型端子板是该方案中的关键组件。
方案2
用ProSafe-RS的控制和I/O模块替换ProSafe-PLC的控制和I/O模块。此方案中,由于更新后的系统将继续使用ProSafe-PLC的端子板,因此可以使用现有的现场接线。该方案需要使用迁移适配器和相关产品。
(注意:ProSafe-PLC端子板的服务支持期限至2018年。)
参考
- Operational Excellence by Asset Maximization, Utilizing Yokogawa's DCS, SIS, Analyzers, and Field Instruments.
- The CENTUM VP PCS and ProSafe-RS SIS were integrated using the same engineering environment.
- Nearly 60 gas chromatographs and a large number of other types of analyzers in several analyzer houses.
- Rapid Implementation of Integrated CENTUM CS 3000 and ProSafe-RS.
- The highly reliable CENTUM CS 3000 system has also helped TOL maintain high productivity at this plant.
- A robust and reliable integrated control and safety system (ICSS) made up of the CENTUM CS3000 PCS and the ProSafe-RS SIS ensures safe operations while fully automating key processes.
- A variety of analytical instruments accurately measure the concentrations of key components, and this data can be monitored and controlled by the Yokogawa PCS.
横河电机罗马尼亚公司成功地对ELCEN联合循环热电厂的控制系统进行了现代化改造。
当所有工作都转移到虚拟空间时,部署该系统时面临的一个主要挑战是新冠肺炎的爆发。
Yokogawa provided integrated control and safety system to Banagas's CGP-3 gas processing plant.
N-IO based system contributes to reducing maintenance and other operating expenses (OPEX).
GC8000 was selected to detect components responsible for stainless steel corrosion of pipeline.
GC8000 with custom container analyzes crude oil components every 4 mins at an offshore platform.
为了对工厂实现集中控制,子系统都与横河的CENTUM VP DCS集成。
In maintaining and managing industrial plants, monitoring waste water pH/ORP is both a legal obligation and an unavoidable necessity for protecting the environment. Monitoring without an attentive eye can lead to severe consequences.
Process automation end users are under more pressure than ever to do more with less. The current economic climate means that many automation capital projects are on hold. With capital budgets tighter than ever, users instead focus on operational budgets (where cost cutting is also a key concern), or on automation investments with a very rapid return on investment.
Yokogawa has come a long way in making its message clear to the world of process automation. Last year, the company embarked on a full-scale global marketing campaign to make customers aware of the company's focus on system reliability, security, dependability, and robustness. Dubbed "Vigilance", the campaign created a unified message for the company and greatly helped expand awareness of the Yokogawa brand and corporate philosophy.
Network and system security is now a necessity in process automation industry. YOKOGAWA provides a service lifecycle solution for cyber security to ensure that the security measures and deployments are continuously enhanced, monitored and inspected.
This white paper explains the details of the security design, implementation, operation and validation solutions from the technical perspective.
Recently, several ARC Advisory Group analysts and management team members had a chance to sit down with the new Yokogawa President and COO, Mr. Takashi Nishijima, and several other top Yokogawa executives to discuss the company's burgeoning presence in the worldwide upstream and midstream oil & gas industry.
September 2006
Launched in February 2005, Yokogawa's ProSafe-RS safety instrumented system (SIS) quickly gained a significant share of the market. Just 18 months later, 100 units had been sold-quite a feat considering the generally conservative nature of the SIS market. So what is behind this rapid success?
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宣传彩页
- Migration from ProSafe-PLC to ProSafe-RS (1.6 MB)
- Safety Instrumented System ProSafe-RS (6.3 MB)
- Deliver Excellence and Create Success - To be the Leader in the Chemical Industry - (4.9 MB)
- Solutions for the Chemical Operations Executive (2.0 MB)
- ProSafe-RS N-IO (Network I/O) (1.2 MB)
- ProSafe-RS Standalone SIS (3.1 MB)
- ProSafe-RS Partial Stroke Test (PST) (1.1 MB)
- Sustainable SIS (7.3 MB)
- SIL2 Wireless Gas Detection System (2.2 MB)
视频
ProSafe-RS is Yokogawa's IEC61508 and ANSI/ISA 84 compliant safety system. It has been used in over 2,400 projects, ranging from large scale integrated process automation projects to stand-alone solutions.
Yokogawa South Africa was appointed to design, supply and commission the Integrated Control and Safety System (ICSS) as well as the overall Terminal Management System at Sunrise Energy’s liquid petroleum gas (LPG) Import Terminal, the largest on- and offshore open-access LPG import terminal facility in Africa. Yokogawa’s Terminal Management System, Terminal Logistic Suite VP (TLSVP), was designed and developed to meet the exacting operational demands and logistic needs in terminals. Yokogawa’s experienced engineering resources ensured the project was successfully delivered, enabling Sunrise Energy to provide accurate mass balances and efficient terminal operations to its customers.
新闻
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新闻 2011年5月12日 横河电机发布功能增强版ProSafe-RS安全仪表系统
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新闻 2014年10月13日 横河电机的安全仪表系统ProSafe-RS荣获中国仪器仪表学会2014年度优秀产品奖
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