Toimittajan näkökulma turvaväylään

Transkriptio

1 Toimittajan näkökulma turvaväylään Mipro Oy Matti Katajala Ettei totuus unohtuisi: Onnettomuuksien syitä Määrittely 44% Muutokset käyttöönoton jälkeen 21% Käyttö & Kunnossapito 15% Suunnittelu & Toteutus 15% Asennus & Käyttöönotto 6% 1

2 Turvallisuuteen liittyvä projekti Turvallisuuden perussuunnittelu Turvajärjestelmiin liittyvä osaaminen Sovellustietämys Tiivis yhteistyö loppuasiakkaan kanssa Lukitusten ja sovelluksen määrittely Järjestelmän valinta Rakentaminen / tehdastestaus Käyttöönotto / hyväksymistestaus Käyttötuki Jatkokehittäminen Miksi väyliä tarvitaan? Turvallisuuteen liittyvä sovellus voi olla niin suuri tai laaja, ettei se edes mahdu pyörimään yhdessä järjestelmässä. Prosessiteollisuuden ESD (Emergency Shutdown Systems) Turvallisuuteen liittyvä järjestelmä sisältää kentällä hajallaan olevia suoraan turvaväylään liitettävissä olevia liityntäyksiköitä (I/O) ja/tai toimilaitteita. Koneturvallisuus Turvallisuuteen liittyvä järjestelmä on maantieteellisesti niin laaja, että tiedonsiirtoväyliä tarvitaan. Rautateiden liikenteenohjausjärjestelmät 2

3 Väyliin liittyy ongelmia Muisti-ilmiö: Prosessimuuttujilla on viimeiset arvot, vaikka yhteys on katkennut aikoja sitten. Sanoman häviäminen: Lähetetty sanoma ei tule koskaan perille. Sanomien järjestyksen muuttuminen tietoliikennekanavassa: Sanomista aiheutuvat toiminnot ovat väärässä järjestyksessä. Tietosisällön muuttuminen tietoliikennekanavassa: Prosessin asetusarvot tai valvottavat raja-arvot muuttuvat sanomissa. Viiveet: Turvaava toiminto viivästyy satunnaisen tietoliikenneviiveen vuoksi. Järjestelmän tietoliikenne 1 Tulo/Lähdöt Paikallinen Viestit Tietoliikennekerrokset Koordinoiva logiikka Fyysinen väylä Yksinkertaisimmillaan viestin välittäminen perustuu ns. Send and Pray menetelmään. Lähettäjä ei edes tiedä saiko vastaanottaja viestin 3

4 (Turva)järjestelmän tietoliikenne 2 Tulo/Lähdöt Tietoliikenneprotokolla Paikallinen Viestit Koordinoiva Fyysinen väylä Tietoliikenneprotokollalla varmistetaan, että lähettäjä ja vastaanottaja tunnistavat : keskustelukumppaninsa ja kuittailevat sanomat vastaanotetuiksi lähettävänsä ja vastaanottavansa jatkuvasti Turvajärjestelmän tietoliikenne 3 Virheenkorjaus/havaitseminen Tietoliikenneprotokolla Tulo/Lähdöt Paikallinen Viestit Koordinoiva Tietoliikennekerrokset Tietoliikennekerrokset Fyysinen väylä Virheellisen tietosisällön havaitseminen ja korjaaminen: esim. CRC koodit tarvittaessa uudelleenlähetykset 4

5 Turvajärjestelmän tietoliikenne 4 Sovellusprotokolla Virheenkorjaus/havaitseminen Tietoliikenneprotokolla Tulo/Lähdöt Paikallinen Viestit Koordinoiva Fyysinen väylä Sovellusprotokolla sisältää työkalut: Sanomajärjestyksen havaitsemiselle Sovellustason toimintokuittaukset Turvatilan menettämiseen liittyvät hallinnolliset toiminnot Viiveiden tunnistamiselle Oikean lähettäjän tunnistamiselle Turvajärjestelmän tietoliikenne 5 Ennalta suunniteltu turvallinen tila Sovellusprotokolla Virheenkorjaus/havaitseminen Tietoliikenneprotokolla Tulo/Lähdöt Paikallinen Viestit Tietoliikennekerrokset Tietoliikennekerrokset Koordinoiva Fyysinen väylä Ennalta suunniteltu turvallinen tila toteutuu väylän pettäessä kaikissa väylään liittyvissä laitteissa: Väylätulojen ja lähtöjen ohjautuminen False/ 0 tilaan. Lukot aukeavat / sulkeutuvat Prosessiaineet ohjataan soihtuun / varastosäiliöihin Eksotermiset prosessit ajetaan turvalliselle toiminta-alueelle Junat pysähtyvät 5

6 Erillisiä turvaväyliä? Turvaväylissä on ratkaistu perusjärjestelmätasolla aiemmin esiteltyjä väyläongelmia. Erilaisia turvaväyliä taas on koska: Ensimmäisillä ratkotaan huippunopeita paikallisia lähiongelmia. Toisilla ratkotaan hitaampia etäongelmia Kolmansilla ratkotaan vähän molempia Laitevalmistajien on äärimmäisen vastenmielistä tehdä yhteistyötä myöskin tässä asiassa. Minkä väylän valitsisin turvasovellukseeni? Pääasia on, että turvasovelluksen väyläratkaisu suunnitellaan turvalliseksi. Maantiede = väylän ominaisuudet, nopeus, etäisyydet, TLJ- järjestelmän laitevalmistajan valita ratkaisee asian usein kuin itsestään. Kaikilla on omat ratkaisunsa! 6

7 Muutamia esimerkkejä väylistä TLJ -sovelluksissa Muovituotetehtaan TLJ- järjestelmän liittyminen DCS järjestelmään Rautatiejärjestelmä Suuren yksikön koneautomaatio- ja turvajärjestelmä Borealis Polymers Borstar Pilot ja PE2 prosesseissa neljä useissa eri vaiheissa rakennettua ja laajennettua turvalogiikkajärjestelmää Suurimmat järjestelmät täydellisesti kahdennettuja H51-HRS -järjestelmiä. PE2:lla kahdennettu väyläliityntä automaatiojärjestelmään. PE2 laitoksen kapasiteetti tonnia/vuosi Tuote: biomodaaliset polyeteenimuovit 7

8 TLJ - osana ohjausta, väylä Väyläliityntä AUTOMAATIOJÄRJESTELMÄ LÄHDÖT / TULOT ESD-JÄRJESTELMÄ HIMA TLJ -järjestelmän kautta ohjataan normaalitilanteessa prosessilaitteita TULOT LÄHDÖT LUKITUS Lukitustilanteessa TLJ ohjaa itsenäisesti prosessilaitteita K E N T T Ä PC Connection PROCESS AUTOMATION IN PE2 PLANT Process computer system VAX computers: 3 servers and 6 workstations PMS database system from ABB - database, trends, reports APC Controller On-line process calculation software Distributed Control System (DCS) Damatic XD from Valmet Automation 12 Redundant process stations 6 Operation stations with 10 monitors Approx I/O SAP R/3 Classification Logistics Manual input Emergency Shutdown System (ESD) H51-HRS from HIMA Approx I/O Analyzers Gas chromatographs num. amount of other analyzers (O2, H2, H2O...) Field instrumentation 8

9 Borstar turvalogiikka Poikkeamatilanteessa lukitusalueen prosessi pysäytetään ja materiaalit ohjataan turvalliseen paikkaan. Normaalitilanteessa osaa prosessiventtiileistä ohjataan turvalogiikan kautta Prosessia kehitetään jatkuvasti. Vuosittain tehdään merkittäviä laajennuksia myös turvalogiikkaan. Seinäjoki-Vaasa radioohjausjärjestelmä Rakentaminen kolmessa rinnakkaisessa projektissa: VR-RATA Oy, ulkolaitteet, liitynnät, virransyöttö SONERA Oy, tietoliikenneverkko MIPRO Oy, asetinlaitteet, akselinlaskenta Valmistui

10 Seinäjoki-Vaasa käyttöliittymä Seinäjoki-Vaasa, järjestelmäkaavio 10

11 Hajautetun turvalogiikan rakenne F60 Kongfigurointityöasema, ELOP II Factory F30 F20 safeethernet Hajautettu I/O, SafeEthernet Turvalaitteiden liitynnät Turvajärjestelmän käyttöliittymä Koordinoiva logiikka SafeEthernet Hajautettu I/O Laserskanneri Valoverho Hätäseis painikkeet, lukkojen ohjaus ja valvonta 11

12 Järjestelmätason väyläratkaisut Ohjaus 1 Ohjaus 2 Turvajärjestelmän käyttöliittymä Ethernet S7-400 S7-400 S7-400 Ohjauslogiikat F30 F30 Turvalogiikat PROCESS FIELD BUS PROCESS FIELD BUS PROCESS FIELD BUS F60 SafeEthernet ET 200 Remote IO Remote IO Tietoliikenne - standardeja TCP/IP F8625 MODBUS, HIBUS F8626 AK6! F8625 SafeEthernet PROCESS FIELD BUS... the safe decision. 12

13 Tietoliikenne - mahdollisuuksia Satellit Satellitenantenne Modem ISDN Satellitenantenne Modem ISDN Safety-related up to AK6 on all media Funkmodem Funkmodem LWL LWL... the safe decision. Tietoliikenne Teollisuusstandardiväylät Kaapeli: modeemiyhteydet erillisverkossa tai osana televerkkoa Ethernet rajapinta Radiotie: radiomodeemi, minilinkki GSM: yleinen GSM -verkko GSM-R: rautateiden GSM -verkko Satelliittitietoliikenne: esim Inmarsat D+ 13

14 VAHVAA OSAAMISTA Asiakaskohtaisia järjestelmiä vuodesta 1980 Henkilöstö: 26 Yksityinen yritys Suunnittelu & tuotekehitys Projektointi Kokonaisvastuu System Integrator MIPRO - Erikoistunut INFRA TLJ Kunnossapito 14

15 MIPRO Liiketoiminta - alueet MIPRO INFRA (Infrastruktuuriin liittyvät järjestelmät) Vesilaitokset ja -järjestelmät Verkostot Puhdistamot Energiajärjestelmät MIPRO TLJ (Turvallisuuteen liittyvät järjestelmät) Kemian teollisuuden lukitusjärjestelmät Rautateiden ohjaus- ja turvalaitejärjestelmät Metalliteollisuuden turvalaitejärjestelmät MIPRO Kunnossapito Elinkaaren kunnossapitopalvelut Huolto- ja korjaamopalvelut Ylläpito- ja huoltosopimukset Vahvaa osaamista asiakaskohtaiseen automatisointiin Yhteistyö asiakkan ja eri toimijoiden kanssa Sulautettu tiedon ja prosessin hallinta Keskitetyt ohjaustoiminnot Kaukovalvonta ja kauko-ohjaus Tapahtumakäsittely ja poikkeamien käsittely Teollisuusstandardit välineet: Logiikkalaitteet, PC, tietoliikennelaitteet, Internet... Elinkaaren palvelut: Käyttötuki, kunnossapito 15

16 Mipro Oy Kunnanmäki Mikkeli puh fax mipro@mipro.fi Turvallisuuteen liittyvät automaatiojärjestelmät Matti Katajala, toimialapäällikkö puh , , matti.katajala@mipro.fi 16