Soluzione per la Sicurezza Funzionale nell industria di Processo

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1 Soluzione per la Sicurezza Funzionale nell industria di Processo Nicola Iovine Global Process Technical Consultant Copyright 2012 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved.

2 Agenda Introduzione alla Sicurezza funzionale Soluzioni Rockwell Automation per la Sicurezza Funzionale Soluzioni Endress + Hauser per la Sicurezza Funzionale Copyright 2012 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved. 2

3 Raffineria BP - Messico, 2005 Copyright 2012 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved. Slide 3

4 Cosa è successo Copyright 2012 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved. Slide 4

5 Diversi Incidenti... Copyright 2012 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved. Slide 5

6 Cause degli incidenti Fonte : Health and Safety Executive (HSE) - UK * Health Safety Executive, Findings of Voluntary Reporting of Loss Containment Incidents, 2005 Copyright 2012 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved. Slide 6

7 E assolutamente sicuro? Rischio Rischio in assenza di misure protettive Rischio iniziale Riduzione del rischio Misure strutturali Distrib.dei pericoli Evacuazione impianto Meccanico/Pneumatico Safety-related systems (Sistema relato alla sicurezza) Rischio tollerabile Rischio residuo Copyright 2012 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved. Slide 7

8 Riduzione del rischio con un Sistema di Sicurezza Rischio iniziale Rischio SIL 1 SIL 2 Rischio tollerabile SIL 3 SIL 4 Rischio residuo Copyright 2012 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved. Slide 8

9 Introduzione alla Sicurezza funzionale BPCS e SIS Basic Process Control System (BPCS) Pressure Controller PC Un sistema che risponde agli ingressi di un dispositivo sotto controllo e/o un comando operatore e genera segnali di uscita di modo che il dispositivo si comporti nel modo desiderato Gas Pipeline Inlet Pressure Control Valve Gas Pipeline Export Rated to 48 bar Copyright 2012 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved. 9

10 Introduzione alla Sicurezza funzionale BPCS e SIS Hydraulic Vent Hydraulic Supply S Solenoid Valve Safety Instrumented System (SIS) Un sistema capace di portare il processo nello stato di sicurezza quando sono violate determinate condizioni Basic Process Control System (BPCS) Pressure Controller PC Pressure Transmitter PT Un sistema che risponde agli ingressi di un dispositivo sotto controllo e/o un comando operatore e genera segnali di uscita di modo che il dispositivo si comporti nel modo desiderato Gas Pipeline Inlet Pressure Control Valve Gas Pipeline Export Sistemi di Sicurezza sono sistemi passivi Rated to 48 bar Copyright 2012 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved. 10

11 Sistemi di Sicurezza Strumentati Funzione strumentata di sicurezza (SIF) Sensore Logic Solver Elemento Finale Sottosistema Sottosistema Sottosistema Funzione di sicurezza (es. MIN, MAX, range di pressione) Capacità SIL (es. SIL 3) Funzione di sicurezza Capacità SIL (es. SIL 3) Funzione di sicurezza Capacità SIL (es. SIL 2) Funzione di sicurezza (es. Protezione Sovrapressione), SIL (es. SIL 2) Copyright 2012 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved.

12 Introduzione alla Sicurezza Funzionale Quali standard applicare International Standards IEC Functional safety of electrical/electronic/programmable electronic (E/E/PE) safety-related systems IEC Functional safety Safety instrumented systems for the process industry sector LaSicurezzaFunzionaleè la porzionedi sicurezzaglobalecorrelataal processochedipendedal corretto funzionamento del Sistema di sicurezza strumentato e di altri livelli di protezione North American Standards NFPA 85 Burner Management (Boilers, HRSG s, Stokers, etc. ) ANSI/ISA Functional Safety: Safety Instrumented Systems for the process industry sector API RP 14C Safety systems for offshore production platforms Reference Documents CCPS Guidelines for safe automation of chemical processes Copyright 2012 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved. 12

13 Safety Design Life Cycle Copyright 2012 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved.

14 Risk Graph per la selezione del SIL Hazard Ca Cb Cc Cd Fa Fb Fa Fb Fa Fb Pa Pb Pa Pb Pa Pb Pa Pb a = No special safety requirements b = Single SIS not sufficient W3 W2 W1 a 1 2 a 1 a b 4 3 Safety Integrity Levels Ca Cb Cc Cd Fa Fb Pa Pb W1 W2 W3 Consequence Minor Injury Serious Injury, Single Death Several Deaths Many Deaths Frequency & Exposure Rare to Frequent Frequent to Continuous Possibility of Avoidance Sometimes Possible Almost Impossible Probability of Occurrence Very Slight Slight Relatively High Solo uno dei diversi metodi di identificazione del livello SIL Copyright 2012 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved. 14

15 Safety Integrity Levels (SIL) SIL 1 SIL 2 SIL 3 SIL % 0.01% 0.1% Risk 1% 10% 100% Copyright 2012 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved.

16 Introduzione alla Sicurezza funzionale Soluzioni Rockwell Automation per la Sicurezza Funzionale Soluzioni Endress + Hauser per la Sicurezza Funzionale Copyright 2012 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved. 16

17 Rockwell Automation Portfolio per la Sicurezza Funzionale Process Control Process Safety SIL 0 Process SIL 1 Fail Safe SIL 2 Fail Safe SIL 2 Fault Tolerance SIL 3 Fail Safe SIL 3 Fault Tolerance PlantPAx (Logix) AADvance Scalable Safety EtherNet/IP communication: AADvance & PlantPAx Trusted TMR Copyright 2012 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved. 17

18 Quale piattaforma Tipologia di domande da chiedere Quale è il livello target di SIL in una architettura SIL 1 SIL 2 SIL 3 Quale è il livello di Fault Tolerance richiesto? Fail Safe (Simplex) Fault Tolerance (Duplex o Triplex) Livello di integrazione richiesto con il BPCS? Separati ed indipendenti Unico Logic Solver Sicurezza Centralizzata o Distribuita? IO remote distribuiti e sicurezza centralizzata Ingegneria centralizzata e IO locali Comunicazione e interfaccia verso terze parti? Device intelligenti (HART) Logic Solvers terze parti (DCS o PLC) Copyright 2012 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved. 18

19 Quale piattaforma ControlLogix e 1715 IO Piattaforma standard utilizzata per applicazione fino a SIL 2 Fault Tolerant A-B Quality Allen-Bradley I/O RUN ControlNET Redundancy Module Logi PRIM RS232 OKx555 BAT 5 A PRI COM OK RUN REM PROG # CHA CHB OK 0 1 Caratteristiche: Safety AOIs Soluzione integrata Controllo e Sicurezza I/O remote EtherNet/IP Aggiornata con le release Logix Supporta configurazioni fail safe e fault tolerant fino al livello SIL 2 Soluzione compatta, utilizza hardware standard per controllo di processo come Logic Solver. Primary A-B Quality Allen-Bradley Secondary I/O RUN ControlNET Redundancy Module Logi PRIM RS232 OKx555 BAT 5 A PRI COM OK RUN REM PROG # CHA CHB OK 0 1 Comune, Fault Tolerant/Fail Safe, SIL 2 Copyright 2012 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved. 19

20 Quale Piattafrma GuardLogix Utilizzata in applicazioni safety dove non è richiesta la Fault tolerance Caratteristiche: Supports I/O PointGuard digitali ed analogici SIL2 inputs (single channel), SIL3 dual channel Rete comune per applicazioni standard e safety (Black Channel) Safety TUV certified AOI Diagnostica e controllo nei task standards Funzioni Safety nei task safety GuardLogix 1756-L7xS PointGuard I/O Integratata, Fail Safe, SIL 3 Copyright 2012 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved. 20

21 Quale piattaforma AADvance Utilizzata in applicazionit dove è richiesta una architettura flessibile, sicurezza distribuita e livello misto di SIL. Caratteristiche: Configurazioni Simplex (1oo1D), Dual (1oo2D) o TMR (2oo3) per processore e I/O Stand alone o parte di una rete larga distributa Supporta il protocollo CIP su EthernetIP per la connessione al BPCS PlantPAx 5 linguaggi di programmazione IEC Capacità di diagnostica e self test globale ed avanzata Fault-tolerance e safety scalabile a tutti i livelli Supporta protocollo HART (HART Passthru) 1oo1 SIL2 CPU Simplex I/O 1oo2 SIL3 CPU SIL3 Duplex I/O High Availability CPU High Availability I/O 2oo3 SIL3 TMR CPU SIL3 TMR I/O Voting High Availability Interfacciata, Fault Tolerant/Fail Safe, SIL 2 & 3 Copyright 2012 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved. 21

22 Ridondanza Scalabile Simplex (SIL 2) 1oo1D Fail Safe Certificata per applicazioni SIL2 TA TA I/P CPU O/P Copyright 2012 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved. 22

23 AADvance Controller Simplex CPU Base with one CPU populated I/O Base with one input and one output fail safe Copyright 2012 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved. 23

24 Ridondanza Scalabile Simplex (SIL3) 1oo1D/1oo2D Fail Safe Certificato per applicazioni SIL3 TA TA I/P CPU O/P Copyright 2012 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved. 24

25 AADvance Controller Simplex IO, FT CPU Redundant CPUs Copyright 2012 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved. 25

26 Ridondanza Scalabile Redundant (SIL3) 1oo2D/2oo3 Fault Tolerant Certificato per applicazioni SIL3 TA TA I/P CPU O/P Copyright 2012 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved. 26

27 AADvance Controller Ridondante CPUs Ridondate Terminazioni Ridondate Ingressi Ridondati Uscite Ridondate Copyright 2012 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved. 27

28 Scalable Redundancy TMR (SIL3) Certificato per applicazioni SIL3 TMR Fault Tolerant TA TA I/P CPU O/P Copyright 2012 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved. 28

29 AADvance Controller Triplicato CPU Triplicata Terminazioni Triplicate Ingressi Triplicati Output Fault tolerant Copyright 2012 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved. 29

30 Which Platform Trusted Utilizzato per applicazioni con architetture TMR ed un numero elevato di IO Caratteristiche: Voting 2oo3 (2 out of 3) voting in tutti i componenti del sistema Diagnostica estesa e triplicazione dei componenti garantisce sicureza elevata, faulttolerance e alta disponibilità Alta densità 40 canali per moduli IO TMR Supporta il protocollo CIP su EthernetIP per la connessione al BPCS PlantPAx Support fino a 1000 IO con singolo processore TMR Modulo standard per il Partial Stroke testing All 5 IEC programming languages Faul tolerant anche in reti di sicurezza Ethernet Interfaced, Fault Tolerant, SIL 3 Copyright 2012 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved. 30

31 PlantPAx ICSS Sistema Controllo e Sicurezza Integrato Engineering Workstation (EWS) Operator Workstations (OWS) Process Automation System Server (PASS) Historian Server Asset Management System BPCS SIS Copyright 2012 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved.

32 Filosofia Sicurezza Funzionale Soluzioni Process Development Phase Formulate concept and design of the process SIS Design process Determine target SIL level Post deployment Install, commission and test prior to start-up Identify Process Hazards ( HAZOP etc ) Identify non SIS layers of protection Determine if any, need for further risk reduction Develop Safety Requirements Specification (SRS) Develop SIS design to meet SRS Select, build, test, deploy Develop and implement maintenance and operational procedures Assess and manage modifications to SIS Decommission Rockwell Automation puà fornire competenze ed esperienza a qualisiasi livello del Safety Lifecycle Copyright 2012 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved. 32

33 Grazie! Copyright 2012 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved. 33

34 Introduzione alla Sicurezza funzionale Soluzioni Rockwell Automation per la Sicurezza Funzionale Soluzioni Endress + Hauser per la Sicurezza Funzionale Copyright 2012 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved. 34

35 Products Solutions Services Rockwell Automation - Automation University Sicurezza funzionale applicata all industria di processo Slide 35 03/06/2015 Endress+Hauser/Rockwell Automation

36 Products Solutions Simply Everything - Everything simple Fornitore completo per tutta la strumentazione di misura Slide 36 03/06/2015 Giuseppe Loiacono Services

37 Slide 37 03/06/2015 Giuseppe Loiacono

38 Ciclo di vita IEC61511 e applicazioni pratiche Design funzione di sicurezza Protezione da sovrapressione, SIL3, 30s Processo pressurizato P = >100 =100bar 80bar 90bar Serb.accumulo Sottosistema Sensore Sottosistema Logica Sottosistema Attuatore Sensore 1 1oo1 PLC 1oo1 Attuat. 1 PFD sub1 PFD sub2 PFD sub3 Slide 38 03/06/2015 Giuseppe Loiacono

39 Ciclo di vita IEC61511 e applicazioni pratiche Esempio : ridondanza sensori e attuatori Processo pressurizato SIL? P Protezione da sovrapressione = >100 =100bar 80bar 90bar SIL? Serb.accumulo Sottosistema Sensore Sensore 1 Sensore 2 Sensore 3 2oo3 Sottosistema Logica PLC 1oo2 Sottosist. Attuatore Attuat. 1 Attuat. 2 PFD sub1 PFD sub2 PFD sub3 Slide 39 03/06/2015 Giuseppe Loiacono

40 Rockwell Automation - Automation University Regole architetturali HD e SW Integrità sistematica Architettura SIL Dichiarato Systematic Capability Sistema SIL 2? SIL 2 + (es.1oo2) SIL 2? SIL 2 + (es.1oo2) SIL 2 SIL 2 SIL 3 + (es.1oo2) SIL 2 SIL 3 SIL 3 Slide 40 03/06/2015 Giuseppe Loiacono

41 Ciclo di vita IEC61511 e applicazioni pratiche Ridondanza: Omogenea o Diversa? Ridondanza Omogenea (Strumenti Uguali) SIL 2 SIL 2 + z.b. 1oo2 SIL 33? Ridondanza diversa (Strumenti differenti) SIL 2 + z.b. 1oo2 SIL 3 SIL 2 Vantaggi di un sistema omogeneo Controllo dei guasti Randomici Endress + Hauser offre diversi strumenti Gestioneche magazzino, hanno capacità commissioning, SIL2/3. manutenzione Si raggiunge SIL3 anche in Note: Integrità sistematica ridondanza (e.g. Software) omogenea. non può essere raggiunta! Slide 41 03/06/2015 Giuseppe Loiacono Vantaggi di una ridondanza diversa: Controllo di guasti Randomici e sistematici (strumento + processo) Integrità sistematica può essere assicurata.

42 Test funzionali e built-in diagnostica Liquiphant Fail Safe FTL 80/81/85 + FTL 825 SIL3 MIN/MAX Funzione di sicurezza SIL 3 in un unico dispositivo (unico al mondo) Funzione di sicurezza min e max Liquiphant FailSafe FTL80/81/85 Nivotester FTL mA + LIVE-Signal 2 safety relay outputs (FTL 825) Bottone per generazione proof test (da quadro) proof test interval 12 anni! (S)SPS Liquiphant FailSafe FTL80/81/ mA + LIVE-Signal Optional Slide 42 03/06/2015 Giuseppe Loiacono

43 Perchè abbiamo bisogno della sicurezza funzionale Tecnologia allo stato dell arte per la massima sicurezza Necessità di separare i sistemi di sicurezza dai sistemi di gestione. Galleggiante guasto (assenza di diagnostica!!!) k/press/b08002.htm Slide 43 03/06/2015 Giuseppe Loiacono

44 Test funzionali e built-in diagnostica La prevenzione dei guasti La sicurezza funzionale è raggiunta quando: Tutte le parti dell impianto lavorano correttamente, o In caso di guasto o malfunzionamento l impianto (o la funzione) si comporta/mantiene uno stato di sicurezza PREVENZIONE: 1)Manutenzioni/revisioni/ Verifiche funzionali >>> PROOF TESTING 2)Informazioni predittive e informazioni di guasto in tempo reale >>> DIAGNOSTICA INTERNA Slide 44 03/06/2015 Giuseppe Loiacono

45 Process Safety Campaign Diagnostica Interna Come funziona Continuo check automatico interno al dispositivo Logic program run control Check Reference pulse HF Quartz synchronization Measuring cycle time Supply voltage Temperature Check sum RAM Cable breakage Automonitoraggio continuo per controllare la corretto funzionalità del dispositivo Più di 80 misure diagnostiche e tecniche eseguite in continuo Slide 45 03/06/2015 Giuseppe Loiacono

46 World Cafè - Heartbeat Technology Verifica Funzionale _ Vortex Slide 46 03/06/2015 Appoloni - Loiacono

47 World Cafè - Heartbeat Technology Verifica funzionale certificata Slide 47 03/06/2015 Appoloni - Loiacono

48 Test funzionali e built-in diagnostica Endress+Hauser Portfolio per la sicurezza Più di 100 strumenti di misura certificati SIL. Nuovi prodotti sviluppati in accorda alla nuova IEC61508 fino a SIL3. Slide 48 03/06/2015 Giuseppe Loiacono

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