Safety Integrated. Safety Integrated for Process Automation. Affidabilità, flessibilità, semplicità. Brochure Aprile Answers for Industry.

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1 Safety Integrated for Process Automation Affidabilità, flessibilità, semplicità Brochure Aprile 2010 Safety Integrated Answers for Industry.

2 Totally Integrated Automation Adottate nuovi criteri di produttività per garantirvi vantaggi competitivi durevoli L'ottimizzazione dei processi migliora la qualità, abbrevia i tempi di introduzione dei prodotti sul mercato e riduce il "Total Cost of Ownership". E per poter reggere il confronto con la concorrenza internazionale sempre più pressante, è oggi più importante che mai sfruttare sistematicamente tutti i potenziali di ottimizzazione lungo l'intero ciclo di vita di un impianto. A questo scopo il fattore determinante per il successo è il perfetto equilibrio tra qualità, tempo e costi. Con Totally Integrated Automation (TIA) di Siemens, un'offerta completa di prodotti, sistemi, soluzioni e servizi in perfetta sintonia reciproca per tutti i livelli gerarchici dell'automazione industriale, siete equipaggiati al meglio per fronteggiare le sfide che vi attendono. 2 Totally Integrated Automation

3 Contenuto text Tecnica di sicurezza di Siemens Grazie all'integrazione delle funzioni tecniche di sicurezza in TIA, l'automazione standard (Basic Process Control System) e l'automazione orientata alla sicurezza si fondono in un sistema globale omogeneo. Per l'automazione di processi continui e discontinui, di comandi rapidi e precisi nonché di funzioni di sicurezza integrate possono essere utilizzati componenti comuni di hardware, engineering e management. Ciò consente significativi risparmi di costi di investimento e di esercizio. Inoltre, la perfetta integrazione di tutti i componenti vi mette in grado di produrre sempre di più con la massima qualità. Automazione di processo con sicurezza integrata Prodotti e soluzioni per la sicurezza flessibili, conformi alle norme, forniti da un partner affidabile....6 Safety Lifecycle Management con il supporto di Solution Partner altamente qualificati Semplice integrazione nel sistema di controllo centrale / Comunicazione variabile tramite bus di campo con sicurezza integrata Tolleranza agli errori scalabile con flessibilità / Efficace Safety Lifecycle-Engineering Safety Integrated for Process Automation l'offerta completa di prodotti e servizi Integrated Control & Safety SIMATIC PCS 7 Completa integrazione del sistema tecnico di sicurezza Tecnologia di bus di campo Safety Integrated Comunicazione in campo uniforme con architetture PROFIBUS flessibili PROFIsafe la comunicazione PROFIBUS fail-safe Flexible Modular Redundancy (FMR) Sicurezza a costo ottimizzato grazie alla tolleranza agli errori scalabile e flessibile Varianti realizzative con FMR Controllori SIMATIC per applicazioni di processo fail-safe Sistemi versatili di periferia I/O decentrata Collegamento diretto di apparecchiature tramite bus di campo con elevato grado di sicurezza e disponibilità.. 25 Strumentazione di campo sicura collegata a PROFIBUS PA Safety Lifecycle Management Fase di analisi Fase di realizzazione Fase di esercizio e manutenzione Esempi applicativi Partial Stroke Test (PST) Applicazioni per la protezione da sovrapressione, fuoco e gas nonché per la gestione di bruciatori Progetti di referenza Referenze nel settore petrolio/gas e nella chimica Prospetto dei dati tecnici dei prodotti e dei dati per l'ordinazione Controllori, componenti software, unità F, moduli terminali, sistema di periferia decentrata, Safety Packages.. 36 Totally Integrated Automation 3

4 Tecnica di sicurezza di Siemens Automazione di processo con sicurezza integrata Produzione sicura senza punti deboli Nell'industria di processo, caratterizzata da operazioni spesso altamente complesse, i sistemi di automazione non devono lasciare punti deboli. Ogni guasto o malfunzionamento può comportare conseguenze fatali e ciò deve essere evitato quanto più possibile. Per escludere in modo affidabile fonti di pericolo e minimizzare i rischi, è necessario poter contare su un'efficiente tecnica di sicurezza per i vostri processi. Lo scopo prioritario deve essere quello di minimizzare i potenziali di pericolo per l'uomo, l'impianto e l'ambiente mediante dispositivi tecnici - senza influenzare il processo di produzione industriale. La cosiddetta sicurezza funzionale deve pertanto far fronte ad esigenze assai elevate. Per poterle soddisfare è necessario un sistema tecnico di sicurezza affidabile (Safety Instrumented System, SIS) che, in caso di necessità, sia in grado in ogni momento di pilotare l'impianto nello stato sicuro. A tal fine vengono stabiliti speciali requisiti, definiti in norme, per le applicazioni. Offerta completa di prodotti e servizi tecnici per la sicurezza Sulla base del sistema tecnico di sicurezza di Siemens, Safety Integrated for Process Automation rappresenta l'offerta completa di prodotti e servizi per applicazioni fail-safe e faulttolerant nell'industria di processo. Il sistema tecnico di sicurezza di Siemens consente di riconoscere in anticipo segnali critici in tutto l'impianto. E' fornibile l'intera funzionalità della tecnica di sicurezza dalla strumentazione sicura attraverso il controllore fail-safe e fault-tolerant fino all'attuatore (ad.es. regolatori di posizione, valvole e pompe). Integrazione completa nell'automazione standard I controllori SIMATIC S7-400FH con la periferia adatta vi offrono un elevatissimo grado di sicurezza, tolleranza degli errori e disponibilità per le vostre applicazioni. Dal trasmettitore sicuro collegato a PROFIBUS nel livello di campo, ad es. per la pressione, fino al sistema di controllo di processo SIMATIC PCS 7: Sulla base della nostra offerta potete realizzare soluzioni efficienti e flessibili - per applicazioni integrate di automazione e sicurezza in un sistema globale omogeneo. 4 Tecnica di sicurezza di Siemens

5 SIMATIC PCS 7 Safety & Security Con la progressiva standardizzazione, apertura e interconnessione in rete mondiale cresce anche il potenziale di pericolo da parte della criminalità cibernetica. Molteplici sono le minacce che vengono da programmi dannosi o da persone non autorizzate, ad es. Sovraccarichi o avarie di reti Spionaggio e appropriazione illecita di dati d'accesso o di processo Interventi non autorizzati nell'automazione di processo Sabotaggio mirato Segmentazione dell'impianto (celle di sicurezza) Rete: sottoreti, indirizzi IP, Risoluzione di nomi Architettura disicurezza distribuita in profondità su diversi livelli (Defense-in-Depth) Impianto di produzione Windows Security Patchmanagement Accesso per service e telemanutenzione (VPN, IPSec) Per la protezione degli impianti realizzati con il sistema di controllo di processo SIMATIC PCS 7, Siemens ha sviluppato un efficace concetto di sicurezza globale che combina insieme molteplici misure di sicurezza e viene continuamente sviluppato. Domini Active Directory per gruppi di lavoro Protezione antivirus e Firewalls Ma anche con tutte le misure di protezione conosciute non è possibile garantire alcuna sicurezza assoluta. Grazie alla combinazione della SIMATIC PCS 7 IT Security con la tecnica di sicurezza potete neutralizzare gli effetti della criminalità cibernetica o circoscriverli entro limiti tollerabili. Gestione utenti e diritti Misure di protezione SIMATIC PCS 7 Security Sincronizzazione oraria Ulteriori informazioni si trovano in Internet all'indirizzo: Tecnica di sicurezza di Siemens 5

6 Prodotti e soluzioni per la sicurezza flessibili, conformi alle norme, forniti da un partner affidabile Una rete complessa di norme e leggi... Come esercente dell'impianto siete obbligati dal legislatore a provvedere alla sicurezza dell'uomo e dell'ambiente. A tal fine devono essere osservate tutte le regole, prescrizioni e disposizioni valide nel luogo di installazione dell'impianto. Se sussiste un potenziale di pericolo, si deve eseguire un'analisi dei pericoli e dei rischi. In questa vengono descritti i rischi in essere e definite le contromisure esistenti e addizionali per la riduzione dei rischi. Il rischio residuo deve restare sempre al di sotto del livello tollerabile.... e un partner affidabile, che vi supporta per soddisfare tutte le esigenze. Già da più di 25 anni Siemens realizza, come partner industriale affidabile, soluzioni di automazione di prim'ordine per la sicurezza dei processi produttivi - in una molteplicità di settori. Le nostre soluzioni si distinguono per l'altissimo grado di efficienza e consentono lo sfruttamento di significativi potenziali di risparmio. Naturalmente esse sono conformi a standard validi a livello sia nazionale che internazionale, come ad es. IEC (fino a SIL 3) e IEC Dall'analisi riguardo alla realizzazione fino all'esercizio: è necessario preparare una documentazione completa sull'intero ciclo di vita di un impianto (ad es. Safety Plan). Essa facilita la diagnostica degli errori nonché la riproducibilità di tutti i processi e serve come attestato di riferimento in caso di danni. Si deve inoltre garantire la disponibilità richiesta secondo le esigenze, ad es. con ridondanza modulare flessibile (Flexible Modular Redundancy, FMR). Con FMR è possibile realizzare in modo assai semplice configurazioni con ridondanza scalabile per garantire la disponibilità richiesta. IEC Norma base La norma IEC definisce i metodi per garantire la sicurezza funzionale di prodotti. La conformità a questa norma viene attestata da corrispondenti certificati. Essa vale in tutto il mondo e serve come base per specifiche e per lo sviluppo e il funzionamento di sistemi tecnici di sicurezza. IEC norma applicativa specifica per l'industria di processo La IEC converte la IEC adattandola all'industria di processo. Essa serve essenzialmente come direttiva per la progettazione, la realizzazione e il funzionamento di sistemi tecnici di sicurezza in impianti di processo. Un componente determinante: il management della sicurezza funzionale (FSM) per un'organizzazione sovraordinata di tutti i processi. Safety Integrity Level (SIL) Le norme IEC e IEC definiscono quattro distinti livelli di sicurezza. Vengono descritte contromisure per il controllo dei rischi relativi ai componenti impiegati, che sono valutati secondo i cosiddetti livelli d'integrità di sicurezza (Safety Integrity Level, SIL). Maggiore è il livello, maggiore è la riduzione del rischio. Il SIL è pertanto la misura della probabilità che un sistema tecnico di sicurezza possa svolgere correttamente le funzioni di sicurezza per un determinato periodo di tempo. 6 Tecnica di sicurezza di Siemens

7 Safety Lifecycle Management con il supporto di Solution Partner altamente qualificati La via sicura verso l'impianto affidabile: Safety Lifecycle Management L'IEC prescrive una certificazione di sicurezza per l'intera catena della sicurezza (Loop), dal sensore attraverso il controllore fino all'attuatore. Qui non sono considerati solo i singoli prodotti, ma anche il ciclo di vita completo di un impianto - dall'analisi dei rischi attraverso la progettazione, l'installazione e l'esercizio fino alla dismissione. Noi vi supportiamo in tutto il ciclo di vita del vostro sistema tecnico di sicurezza - e vi proponiamo un'offerta completa di prodotti, sistemi e prestazioni di servizio: Sistema tecnico di sicurezza completo ed omogeneo: Controllori, engineering con il Safety Lifecycle-Tool Safety Matrix e strumentazione di processo sicura Offerta di prestazioni di servizio, che coprono tutte le fasi del ciclo di vita di un impianto tecnico di sicurezza, incl. training, documentazione e service 24 ore su 24, 7 giorni su 7. Ulteriori informazioni si trovano in Internet all'indirizzo: Ottima assistenza sul posto: Solution Partner Per soddisfare le crescenti esigenze nel campo della tecnica di sicurezza, Siemens Automation and Drives oltre alle note offerte per quanto riguarda Service & Support sta anche potenziando la strategia di collaborazione con partner selezionati per "Siemens Solution Partner Automation". Si tratta di aziende qualificate, che vi offrono consulenza e supporto per tutti gli aspetti essenziali della sicurezza. Con gli specialisti di PCS 7 Safety sono a vostra disposizione Solution Partner certificati per il settore Safety Integrated for Process Automation. Essi sono esperti di tecnica di sicurezza per l'industria di processo e dispongono di: Know-how sul Safety Lifecycle dell'iec Conoscenze di Safety Engineering con S7 F Systems e SIMATIC Safety Matrix Ampie esperienze in progetti con applicazioni di sicurezza nell'industria di processo Informazioni dettagliate sui nostri partner si trovano in Internet all'indirizzo: Valutazione dei pericoli e dei rischi e definizione dei livelli di protezione Gestione ed analisi della sicurezza funzionale Struttura e pianificazione del Safety Lifecycle Assegnazione dei compiti di sicurezza ai livelli di protezione Specificazione dei requisiti di sicurezza (SRS) posti al sistema tecnico di sicurezza (SIS) Ideazione e pianificazione del sistema tecnico di sicurezza (SIS) Montaggio, messa in servizio e validazione Esercizio e manutenzione Modificazione Ideazione e pianificazione di altre misure per la riduzione dei rischi Verifica Analisi Realizzazione Esercizio Messa fuori servizio Le fasi del Safety Lifecycle Tecnica di sicurezza di Siemens 7

8 Semplice integrazione nel sistema di controllo centrale / Comunicazione variabile tramite bus di campo con sicurezza integrata Semplice integrazione nel sistema di controllo di processo Il nostro innovativo sistema tecnico di sicurezza può essere collegato ad ogni sistema di controllo di processo (DCS) con l'impiego di SIMATIC S7-400FH, SIMATIC ET 200M, ET 200S, ET 200pro ed ET 200eco nonché di SITRANS P. In questo contesto è del tutto particolare la possibilità d'integrazione nel nostro innovativo sistema di controllo di processo SIMATIC PCS 7. Questa combinazione comporta tempi di engineering più brevi, maggiore perfomance d'esercizio, risparmi nella gestione dei ricambi e minori costi complessivi di manutenzione. La tecnologia di bus di campo Safety Integrated con PROFIsafe consente una comunicazione certificata fail-safe tra controllori, periferia di sicurezza decentrata e strumenti di processo fail-safe. Ridondanze oppure strutture ad anello a tutti i livelli della comunicazione tramite bus di campo garantiscono la massima disponibilità. I vantaggi in sintesi Un unico sistema di engineering per applicazioni di controllo e di sicurezza del processo Collegamento comune tramite standard collaudati Per il collegamento di apparecchiature / moduli / unità I/O di tipo standard e fail-safe viene impiegata la collaudata tecnologia di bus di campo PROFIBUS DP e PROFIBUS PA. La comunicazione standard e quella fail-safe utilizzano qui lo stesso tipo di bus. Ciò vale anche per il collegamento di trasmettitori di pressione sicuri, ad es. del SITRANS P DS III a PROFIBUS PA con PROFIsafe secondo SIL 2 (proven in use). SIMATIC S7-400FH, una piattaforma di controllori comune per SIMATIC PCS 7 e sicurezza del processo Comunicazione diretta e continua tra DCS e SIS Integrazione automatica con marca temporale degli allarmi e delle segnalazioni riguardanti la sicurezza 8 Tecnica di sicurezza di Siemens

9 Tolleranza agli errori scalabile con flessibilità / Efficace Safety Lifecycle-Engineering Concetto studiato per una disponibilità più elevata Con la ridondanza modulare flessibile (Flexible Modular Redundancy) Siemens offre un concetto innovativo per la realizzazione di soluzioni scalabili a costo ottimizzato. E' così possibile implementare livelli multipli di tolleranza agli errori proprio dove è necessario per la specifica applicazione. Engineering decisamente più semplice nell'intero Safety Lifecycle Lo sviluppo del programma standard e di sicurezza avviene nel comprovato SIMATIC Manager - con o senza SIMATIC PCS 7. Ciò riduce oltre che i costi di engineering anche l'onere di training. Potete sviluppare la parte di programma dedicata alla sicurezza con Continuous Function Chart (CFC) o SIMATIC Safety Matrix, l'innovativo e confortevole tool per Safety Lifecycle-Engineering e -Management. Sono disponibili per questo blocchi funzionali certificati dal TÜV della biblioteca in S7 F Systems. La SIMATIC Safety Matrix, funzionante secondo il principio Cause&Effect (evento e reazione), riduce notevolmente gli oneri di engineering, messa in servizio e manutenzione garantendo automaticamente la compatibilità con IEC I vantaggi in sintesi Flexible Modular Redundancy (FMR) Ridondanza della periferia e delle apparecchiature da campo indipendente dalla ridondanza della CPU Nessun funzionamento di sicurezza limitato nel tempo in caso di avaria di componenti ("Degraded Mode") Scelta della ridondanza adatta alla funzione di sicurezza strumentale (Safety Instrumented Function, SIF) Sicurezza non legata alla ridondanza SIMATIC Safety Matrix Configurazione delle funzioni di sicurezza con il comprovato metodo Cause&Effect Generazione automatica della logica di sicurezza in CFC Rappresentazione confortevole per l'utente della Safety Matrix sulla superficie operativa di SIMATIC PCS 7 Facile rintracciabilità di modifiche Funzioni integrate per messa in servizio e manutenzione (Safety Lifecycle) Tecnica di sicurezza di Siemens 9

10 Safety Integrated for Process Automation l'offerta completa di prodotti e servizi Il sistema tecnico di sicurezza di Siemens comprende controllori sicuri, sistemi di bus sicuri e periferia I/O sicura nonché strumentazione sicura, ad es. per misura di pressione. Con Safety Integrated possiamo offrire su questa base soluzioni di prim'ordine complete ed omogenee per l'industria manifatturiera e di processo in combinazione con eccellenti prestazioni di servizio per tutte le fasi del ciclo di vita di un impianto tecnico di sicurezza. Nella descrizione dettagliata di Safety Integrated ci limitiamo in seguito esclusivamente all'industria di processo. Sulla base della nostra offerta completa e della nostra pluridecennale esperienza siamo in grado di realizzare eccellenti soluzioni di automazione per la sicurezza nell'industria di processo. La nostra vasta gamma d'offerta comprende: Sistemi di emergenza/disinserzione del processo (ESD/PSD) secondo IEC61511, S84 Sistemi di gestione bruciatori (BMS) secondo EN298, NFPA 85 Applicazioni con fuoco e gas (F&G) secondo EN 54, NFPA Tecnica di sicurezza di Siemens

11 S Siemens AG 2010 Gamma di prodotti per l'industria di processo SIMATIC S7-400FH Controllore fail-safe e fault-tolerant in struttura semplice e ridondante (fino a SIL 3) per tutte le fasce di potenzialità (bassa, media e alta). SIMATIC S7-300F Controllore in struttura semplice (fino a SIL 3) per l'implementazione di compiti di automazione standard e fail-safe nella fascia di potenzialità bassa e media PROFIBUS con PROFIsafe Per la comunicazione standard e fail-safe su un unico cavo di bus, certificata secondo IEC (SIL 3) SIMATIC ET 200 ET 200M: periferia modulare per applicazioni con molti canali mediante unità di ingresso/uscita fail-safe: unità di ingresso/uscita digitali e unità d'ingresso analogiche (fino a SIL 3); grado di protezione IP20 ET 200S: Periferia finemente modulare con moduli di ingresso/uscita digitali e avviatori motore fail-safe (fino a SIL 3); grado di protezione IP20 ET 200pro: periferia modulare assai compatta con moduli di ingresso/ uscita digitali (SIL 2/SIL 3), switch F per la disinserzione di periferia standard e per il comando di interruttori di motori; grado di protezione IP65/66/67 ET 200eco: periferia a blocco digitale con ingressi fail-safe (SIL 2/SIL 3); grado di protezione IP65/67 Strumenti di processo/ Apparecchiature di processo Strumenti/apparecchiature di processo sicuri collegati a PROFIBUS PA: trasmettitori di pressione SITRANS P DS III (SIL 2) collegati a PROFIBUS PA con PROFIsafe (proven in use SIL 2) Strumenti/apparecchiature di processo sicuri per il collegamento a Remote I/O ET200M: Pointek CLS 200/300 analogico (SIL 2), Pointek ULS 200 (SIL 1), SITRANS P DS III analogico/hart (SIL 2), serie SITRANS TW (SIL 1), SIPART PS2, 2/4 fili (SIL 2) Engineering La progettazione delle funzioni di sicurezza mediante Continuous Function Chart (CFC) o SIMATIC Safety Matrix (Cause&Effect-Matrix) e blocchi funzionali certificati dal TÜV (fino a SIL 3). Applicazioni Partial Stroke Test Blocchi funzionali e faceplate predefiniti per il test online di valvole per la diagnostica preventiva senza influenza sulla produzione Biblioteche per bruciatori Biblioteche per controllori SIMATIC S7-400FH e S7-300F con blocchi funzionali certificati dal TÜV per sistemi di gestione bruciatori Tecnica di sicurezza di Siemens 11

12 Integrated Control & Safety SIMATIC PCS 7 Completa integrazione del sistema tecnico di sicurezza Safety Integrated for Process Automation di Siemens consente la migliore forma d'integrazione del Safety Instrumented System nel sistema di controllo di processo. Per questa integrazione il Basic Process Control System (BPCS) e il sistema tecnico di sicurezza si basano su un hardware comune. Interfaced ES BPCS OS Gateway SIS ES La riduzione risultante del fabbisogno di spazio, degli oneri di hardware e di cablaggio nonché di montaggio, installazione ed engineering consente significativi risparmi di costi nell'intero ciclo di vita dell'impianto. Integrated BPCS ES OS SIS Grazie all'innovativo concetto di Safety Integrated si possono coprire anche tutti gli altri livelli d'integrazione. Common ES OS In linea di principio si distinguono tre livelli d'integrazione: BPCS SIS Interfaced Il BPCS nel sistema di controllo di processo e il sistema tecnico di sicurezza si basano su hardware diversi e sono collegati tra loro tramite un gateway per lo scambio dei dati. Entrambi i sistemi utilizzano tool di engineering separati. Integrated Il BPCS nel sistema di controllo di processo e il sistema tecnico di sicurezza si basano su hardware diversi ma hanno un sistema di comunicazione unitario e utilizzano lo stesso tool di engineering. Common Il BPCS e il sistema tecnico di sicurezza sono unificati nel sistema di controllo di processo. Essi utilizzano un hardware comune (controllore, bus di campo, periferia I/O). I programmi standard e fail-safe sono elaborati in parallelo e indipendentemente l'uno dall'altro. La modularità e la flessibilità di Safety Integrated consentono di stabilire il livello d'integrazione voluto secondo le specifiche esigenze. Avete ad es. la possibilità di decidere se le funzioni di Basic Process Control System e le funzioni di sicurezza devono essere eseguite in un controllore (sistema di automazione) o in controllori separati. Livelli d'integrazione del Safety Instrumented System nel sistema di controllo di processo Molti vantaggi di Safety Integrated sono già sfruttabili per il fatto che può essere integrato in ogni sistema di controllo di processo aperto mediante la comunicazione standardizzata tramite PROFIBUS e Industrial Ethernet. Tra questi ad es.: Elaborazione di funzioni standard e di sicurezza in un controllore S7-400H Comunicazione standard e comunicazione fail-safe tra controllore e periferia I/O decentrata tramite PROFIBUS e PROFIsafe al posto di un bus di sicurezza separato Funzionamento misto di unità periferiche standard e failsafe in stazioni I/O remote dei sistemi di periferia decentrata ET 200M ed ET 200S. Il potenziale complessivo di Safety Integrated può essere comunque sfruttato solo con la specifica combinazione, unica nel suo genere, con il sistema di controllo di processo SIMATIC PCS 7 di Siemens. Potete in questo modo approfittare di ulteriori vantaggi come: Un Engineering System per Basic Process Control System e applicazioni fail-safe Integrazione omogenea della tecnica di sicurezza nel sistema di automazione di SIMATIC PCS 7 Integrazione delle applicazioni fail-safe nella confortevole visualizzazione di processo sulla SIMATIC PCS 7 Operator Station Inserimento automatico delle segnalazioni di guasto rilevanti per la sicurezza nella visualizzazione di processo, con marca temporale 12 Integrated Control & Safety

13 Sistema operatore Stazione di manutenzione Sistema di engineering ad elevata disponibilità sicuro, fault-tolerant e ad elevata disponibilità semplice/ridondante semplice/ridondante TÜV Standard Standard / orientato alla sicurezza semplice/ridondante semplice/ridondante Standard Standard ET 200S TÜV Standard Standard / orientato alla sicurezza Basic Process Control System e sistema tecnico di sicurezza combinati nel sistema di controllo di processo SIMATIC PCS 7 Gestione omogenea dei dati per Basic Process Control System e automazione fail-safe, incl. visualizzazione di processo e diagnostica, per cui nessun oneroso trattamento di dati tra BPCS e SIS Integrazione dell'hardware fail-safe nel SIMATIC PCS 7 Asset Management per diagnostica e manutenzione preventiva Il sistema di sicurezza comunica di regola tramite il bus dell'impianto ed eventualmente in sistemi Client-Server tramite un bus dei terminali (OS-LAN) con sistemi e strumenti per l'engineering, la conduzione del processo e la conduzione dell'impianto nonché per la diagnostica e la manutenzione. Nei moderni sistemi di controllo di processo aperti, il bus dell'impianto e il bus dei terminali sono per lo più LAN Ethernet industriali. Nella superficie operativa di questi sistemi e strumenti il Safety Integrated System è rappresentato da blocchi immagine controllabili. L'integrazione del Safety Integrated System nel bus dell'impianto avviene tramite "robuste" interfacce Ethernet nei controllori e switch Industrial Ethernet adatti al mezzo trasmissivo impiegato per il bus, del tipo ESM, OSM o SCALANCE X. Il bus dell'impianto di SIMATIC PCS 7, basato su Industrial Ethernet secondo lo standard IEEE 802.3, è configurato spesso come anello ottico, per ragioni di immunità a disturbi e di disponibilità. A fronte di esigenze di disponibilità molto elevate, esso può essere configurato anche come doppio anello ottico, in grado di tollerare errori doppi come il guasto di uno switch nell'anello 1 e la contemporanea interruzione del cavo di bus nell'anello 2. Anche il bus dei terminali di SIMATIC PCS 7 può essere ripartito in due anelli ridondanti, collegati tra loro tramite 2 coppie di switch SCALANCE X con "Ridondanza di standby". Integrated Control & Safety 13

14 Tecnologia di bus di campo Safety Integrated Comunicazione di campo uniforme con architetture PROFIBUS flessibili OLM OLM Industrial Ethernet Sistema di automazione Ampie distanze con Fiber Optic PROFIBUS PA (MBP) DP/PA Link PROFIBUS DP (RS 485) Esso offre molteplici possibilità per la diagnostica della comunicazione e del relativo cavo nonché per la diagnostica delle apparecchiature da campo intelligenti collegate. Inoltre, esso è pienamente integrato nell'asset Management globale del sistema di controllo di processo SIMATIC PCS 7. Con il PROFIBUS è supportata la coesistenza di apparecchiature da campo di diversi produttori in un ramo (interoperabilità) come pure l'interscambio indipendente dal produttore tra apparecchiature di una famiglia di profilo. Per l'automazione di processo sono di rilevante importanza oltre alle caratteristiche già citate anche le seguenti funzioni di PROFIBUS: Separazione EX + Repeater PROFIBUS DP (RS 485-iS) RS 485-iS Coupler Tecniche di trasmissione PROFIBUS A livello di campo, le apparecchiature periferiche decentrate quali stazioni I/O remote con le loro unità di ingresso/uscita, trasmettitori, azionamenti, valvole o pannelli operatore comunicano con i controllori tramite un potente sistema di bus realtime. Questa comunicazione è caratterizzata dalla trasmissione ciclica di dati di processo nonché dalla trasmissione aciclica di allarmi, parametri e dati diagnostici. Il PROFIBUS, che consente con un protocollo di comunicazione la comunicazione veloce con le apparecchiature periferiche intelligenti decentrate (PROFIBUS DP) nonché la comunicazione e la contemporanea alimentazione d'energia per trasmettitori e attuatori (PROFIBUS PA), è predestinato proprio per questi compiti. Esso è semplice, robusto ed affidabile; può essere inoltre ampliato online con nuovi componenti decentrati ed essere impiegato sia in ambienti standard sia in aree a rischio d'esplosione. Integrazione di apparecchiature HART già installate Ridondanza Comunicazione fail-safe con PROFIsafe fino a SIL 3 secondo IEC Sincronizzazione oraria Marcatura temporale Il bus di campo PROFIBUS PA, sviluppato per il collegamento diretto di sensori e attuatori, viene integrato tramite un accoppiamento tra reti di tipo semplice o ridondante nel PROFIBUS DP. Con un accoppiamento tra reti di tipo semplice è possibile realizzare una struttura PROFIBUS PA lineare o ad albero, collegata ad una struttura PROFIBUS DP semplice o ridondante. Un livello più elevato di disponibilità è raggiunto con un accoppiamento tra reti di tipo ridondante in collegamento con una struttura lineare o ad albero. Una configurazione con accoppiamento tra reti di tipo ridondante e struttura ad anello è in grado di tollerare singoli errori come la caduta di un DP/PA-Coupler o l'interruzione del cavo di bus. 14 Tecnologia di bus di campo Safety Integrated

15 PROFIsafe la comunicazione PROFIBUS fail-safe Il profilo PROFIsafe viene implementato come strato software addizionale nelle apparecchiature e nei sistemi, senza che siano modificati i meccanismi di comunicazione standard di PROFIBUS. Con PROFIsafe i telegrammi vengono ampliati con informazioni addizionali, in base alle quali i partner di comunicazione PROFIsafe possono riconoscere e correggere errori di trasmissione come ritardi, errata sequenza, ripetizione, indirizzamento errato, perdita o alterazione di dati. Per questo in ogni nodo/partner della comunicazione sono implementate e controllate le seguenti misure per il riconoscimento di errori. Dati orientati alla sicurezza PROFIsafe- Layer Dati standard Dati orientati alla sicurezza PROFIsafe- Layer Dati standard La comunicazione PROFIsafe è conforme alle norme ed ai requisiti di sicurezza fino a SIL 3. Protocollo BUS standard Protocollo BUS standard Ulteriori informazioni Informazioni dettagliate su PROFIBUS e PROFIsafe si trovano in Internet all'indirizzo o nella brochure "PROFIBUS Il multitalento per la comunicazione nell'industria di processo" all'indirizzo: Dati standard e dati relativi alla sicurezza sono trasmessi mediante PROFIsafe tramite lo stesso cavo di bus. Una comunicazione esente da collisioni è possibile tramite un sistema di bus con componenti di rete indipendenti dai mezzi trasmissivi. Misura Errore Numero progressivo Timeout con conferma di riconoscimento Identificativo di unità emittente/ unità ricevente Salvaguardia dei dati CRC Ripetizione 4 Perdita 4 4 Inserimento Sequenza errata 4 Alterazione dei dati 4 Ritardo 4 Accoppiamento di segnalazioni relative alla sicurezza e segnalazioni standard (masquerade) Errore FIFO 4 Misure PROFIsafe per il riconoscimento di errori dei nodi/partner di comunicazione Tecnologia di bus di campo Safety Integrated 15

16 Flexible Modular Redundancy Sicurezza a costo ottimizzato grazie alla tolleranza agli errori scalabile e flessibile Caratteristica rimarchevole di Safety Integrated è la ridondanza modulare flessibile (Flexible Modular Redundancy, FMR). In dipendenza del compito di automazione e delle esigenze di sicurezza essa consente al progettista di definire separatamente il grado di ridondanza per i singoli livelli dell'architettura di automazione controllore, bus di campo e periferia I/O, in accordo con la strumentazione di campo. All'interno di un livello ogni componente è realizzabile in modo ridondante, anche con separazione fisica. Tutti i componenti soddisfano i requisiti del livello di sicurezza SIL 3. Potete pertanto realizzare architetture fault-tolerant su misura per singoli compiti, in grado di tollerare più errori contemporanei. Come mostrato sull'esempio di un impianto con periferia decentrata ET 200M, la somma dei compiti può dare come risultato un mix di diversi gradi di ridondanza all'interno di un livello dell'architettura (1oo1, 1oo2, 2oo3). La modellazione dell'affidabilità ha dimostrato che la Flexible Modular Redundancy di Siemens offre livelli di disponibilità più elevati delle comuni architetture ridondanti con struttura uniformemente doppia o tripla. Poiché FMR realizza la ridondanza solo dove è necessaria, sono possibili applicazioni di sicurezza più interessanti e più economiche rispetto a quelle con comuni architetture di ridondanza. Controllore S7 1oo1 LS Triple Simplex Dual 1oo2 Flow 2oo3 PT Flexible Modular Redundancy sull'esempio di una configurazione d'impianto fail-safe e fault-tolerant 16 Flexible Modular Redundancy

17 Varianti realizzative con FMR Generalmente tra tutti i livelli dell'architettura di un sistema relativo alla sicurezza sulla base di Safety Integrated si distinguono due varianti realizzative: Struttura monocanale, non ridondante Struttura ridondante, ad elevata disponibilità e fault-tolerant Nei singoli livelli dell'architettura (controllore, bus di campo, periferia I/O) avete, in funzione della periferia I/O impiegata (stazioni I/O remote ET 200M e ET 200S o apparecchiature PROFIBUS PA secondo il profilo 3.0) le alternative di progettazione rappresentate nella seguente tabella. Entrambe le varianti realizzative sono assai variabili e sono caratterizzate da una grande flessibilità di configurazione in riferimento alle diverse esigenze dei clienti. Funzioni standard e di sicurezza possono essere combinate in modo flessibile non solo nel campo della periferia I/O. Già a livello di controllore è possibile raggrupparle o separarle a scelta in un sistema. Si hanno inoltre le molteplici possibilità derivanti dall'impiego di Flexible Modular Redundancy. Struttura monocanale, non ridondante Struttura ridondante, ad elevata disponibilità e fault-tolerant Flexible Modular Redundancy a livello di unità o di apparecchiature Periferia decentrata con collegamento diretto al bus di campo Perifera decentrata Collegamento diretto al bus di campo AS 412F/ AS 414F/ AS 417F AS 412FH/ AS 414FH/ AS 417FH AS 412FH/ AS 414FH/ AS 417FH Unità F ET 200M Unità F e standard Unità standard ET 200M ET 200M ET 200S Unità F e standard DP/PA Link Unità F ET 200M Unità F e standard Unità standard ET 200M ET 200M ET 200M Ridondanza a livello di unità o di canali tramite più stazioni separate Active Field Splitter DP/PA Link PROFIBUS PA DP/PA Link con DP/PA coupler ridondanti PROFIBUS PA DP/PA Link con DP/PA coupler ridondanti PROFIBUS PA Unità F e standard ET 200S Active Field Distributors Y-Link PROFIBUS DP PROFIBUS PA Varianti realizzative per sistemi fail-safe sull'esempio di SIMATIC PCS 7 con controllori S7-400H Flexible Modular Redundancy 17

18 Panoramica delle varianti realizzative Struttura monocanale, non ridondante Controllore Bus di campo Periferia di processo Periferia I/O decentrata (I/O remoti) Collegamento diretto al bus (apparecchiature PA) Periferia I/O decentrata (I/O remoti) Collegamento diretto al bus (apparecchiature PA) Monocanale, con una CPU Un singolo ramo PROFIBUS DP monocanale con PROFIsafe Un singolo ramo PROFIBUS PA monocanale è collegato tramite un semplice accoppiamento tra reti con un ramo PROFIBUS DP monocanale; PROFIsafe è incluso Stazioni I/O remote equipaggiate uniformemente con unità standard o F (fail-safe) ET 200M e ET 200S nonché stazioni con equipaggiamento misto collegate ad un ramo PROFIBUS DP Singoli sensori/attuatori collegati ad un ramo PROFIBUS PA in struttura lineare o ad albero Struttura ridondante e fault-tolerant Controllore Bus di campo Periferia di processo Periferia I/O decentrata (I/O remoti) Collegamento diretto al bus (apparecchiature PA) Periferia I/O decentrata (I/O remoti) Collegamento diretto al bus (apparecchiature PA) Ad elevata disponibilità e fault-tolerant, equipaggiato con due CPU ridondanti Due rami PROFIBUS DP ridondanti con PROFIsafe Due rami PROFIBUS DP ridondanti vengono ridotti per Y-Link ad un ramo PROFIBUS DP monocanale; PROFIsafe è incluso Un singolo ramo PROFIBUS PA monocanale (struttura lineare/ad albero) è collegato tramite un semplice accoppiamento tra reti con due rami PROFIBUS DP ridondanti; PROFIsafe è incluso; impiegabile fino alla Zona 0 o 1 Un singolo ramo PROFIBUS PA monocanale (struttura lineare) è collegato tramite un Active Field Splitter (AFS) e un accoppiamento tra reti ridondante con due rami PROFIBUS DP ridondanti; PROFIsafe è incluso. Commutazione automatica del ramo PROFIBUS PA alla rispettiva parte attiva dell'accoppiatore tra reti ridondante per AFS; impiegabile fino alla Zona Ex 2 un anello PROFIBUS PA è collegato tramite un accoppiatore tra reti ridondante con due rami PROFIBUS DP ridondanti; PROFIsafe è incluso; impiegabile fino alla Zona Ex 2 Stazioni I/O ET 200M remote equipaggiate uniformemente con unità solo standard o solo F (fail-safe) e stazioni con equipaggiamento misto collegate insieme a due rami PROFIBUS ridondanti FMR possibile a livello di unità o di canali tramite più stazioni I/O remote separate Stazioni I/O ET 200S remote equipaggiate uniformemente con unità solo standard o solo F (fail-safe) e stazioni con equipaggiamento misto collegate via Y-Link a due rami PROFIBUS ridondanti Singoli sensori/attuatori collegati ad un ramo PROFIBUS PA in struttura lineare o ad albero; FMR possibile con il raggruppamento di singole apparecchiature in diversi rami PROFIBUS PA Singoli sensori/attuatori vengono integrati tramite max. 8 AFD con 4 connessioni per linee derivate resistenti a cortocircuito in un anello PROFIBUS PA con terminazione di bus automatica FMR possibile con il raggruppamento di singole apparecchiature su diversi AFD 18 Flexible Modular Redundancy

19 Controllori SIMATIC per applicazioni di processo fail-safe Per applicazioni critiche, nelle quali un'avaria può comportare pericolo per la vita delle persone, danni per l'impianto o per l'ambiente, vengono impiegati controllori SIMATIC fail-safe. In combinazione con le unità fail-safe F dei sistemi di periferia I/O decentrata ET 200 o con trasmettitori sicuri collegati direttamente tramite bus di campo, essi riconoscono sia errori nel processo sia errori interni e, in caso d'errore, pilotano automaticamente l'impianto in uno stato sicuro. I controllori SIMATIC S7-412FH, S7-414FH e S7-417FH sono predestinati alla realizzazione di applicazioni tecniche di sicurezza nell'automazione di processo. Essi hanno capacità multitasking, cioè più programmi possono girare contemporaneamente in una CPU - applicazioni BPCS (standard) come pure applicazioni orientate alla sicurezza. I programmi sono esenti da reciproche interferenze, ossia un errore in applicazioni BPCS non esercita alcuna influenza su applicazioni fail-safe e viceversa. Sono realizzabili anche task speciali con tempi di reazione assai brevi. Per applicazioni di sicurezza di minore complessità, ad es. per comandi di bruciatori, si possono impiegare anche controllori SIMATIC S7-300F. Questi controllori vengono altrimenti impiegati vantaggiosamente in applicazioni nell'industria manifatturiera. Tutti i controllori citati sono certificati dal TÜV e soddisfano i requisiti di sicurezza fino a SIL 3 secondo IEC Essi sono in grado di elaborare in parallelo funzioni BPCS e di sicurezza con una CPU. E' impedita un'influenza reciproca nell'elaborazione dal momento che i programmi relativi alla sicurezza e quelli BPCS sono rigorosamente separati tra loro e lo scambio dati si svolge attraverso speciali blocchi di conversione. Le funzioni di sicurezza vengono elaborate due volte in diverse parti di processore di una CPU con elaborazione ridondante differenziata dei comandi. Possibili errori sono riconosciuti dal sistema tramite il confronto finale dei risultati. Programmi di sicurezza che funzionano su diversi controllori di un impianto possono anche comunicare tra di loro in modo sicuro tramite il bus Industrial Ethernet dell'impianto. Possibili partner di comunicazione sono i controllori S7-400FH e S7-300F qui di seguito presentati. Flexible Modular Redundancy 19

20 Controllori S7-400FH e S7-300F Controllori S7-412FH, S7-414FH e S7-417FH I controllori S7-412FH, S7-414FH e S7-417FH si basano sull'hardware dei controllori S7-400H, ampliato con funzioni di sicurezza mediante il pacchetto software S7 F Systems. A seconda della configurazione essi possono funzionare come controllore monocanale (solo una CPU) o ad elevata disponibilità (con due CPU ridondanti). Nel contesto di SIMATIC PCS 7 i controllori sono disponibili come sistemi di automazione preassemblati e testati. Questi bundle di prodotti comprendono di regola componenti come telaio di montaggio, CPU, alimentatore, memoria di lavoro, Memory Card e interfaccia Industrial Ethernet. Essi sono disponibili in due varianti costruttive sotto i seguenti nomi di prodotto: AS 412F, AS 414F o AS 417F come Single Station con una CPU, fail-safe AS 412FH, AS 414FH o AS 417FH come Redundancy Station con due CPU ridondanti, fail-safe e fault-tolerant I sistemi FH ridondanti, che funzionano secondo il principio 1 su 2, consistono di due sistemi parziali strutturati in modo identico. Questi sono separati galvanicamente tra loro per l'ottimizzazione delle caratteristiche EMC e vengono sincronizzati tramite cavi LWL in fibra ottica. In caso d'errore avviene una commutazione in continuità dal sistema attivo al sistema di riserva. Entrambi i sistemi possono essere realizzati su un telaio di montaggio comune o separati fino ad una distanza di 10 km tra loro. La separazione spaziale comporta un margine addizionale di sicurezza in caso di eventi esterni estremi nell'ambiente locale, come ad es. un incendio. La ridondanza dei sistemi FH serve solamente all'aumento della disponibilità. Essa è irrilevante per l'elaborazione delle funzioni di sicurezza e per il relativo riconoscimento degli errori. Ulteriori informazioni si trovano in Internet all'indirizzo: Controllori SIMATIC S7-300F I controllori SIMATIC S7-300F sono assai robusti e compatti. Essi sono offerti solo in una variante strutturale monocanale con una CPU. Controllori ad elevata disponibilità con CPU ridondanti non sono disponibili in questa serie costruttiva. Controllori SIMATIC S7-300F Attraverso la combinazione dei due tipi di CPU S7-315F e S7-317F con diverse interfacce di bus (DP o PN/DP) risulta una gamma di prodotti comprendente 4 controllori, che è ora completata verso l'alto dal più potente controllore S7-319F-3 PN/DP: S7-315F-2 DP S7-315F-2 PN/DP S7-317F-2 DP S7-317F-2 PN/DP S7-319F-3 PN/DP I controllori con CPU S7-315F-2 DP o S7-317F-2 DP sono progettati esclusivamente per la comunicazione tramite bus di campo PROFIBUS DP. I controllori con CPU S7-315F-2PN/DP, S7-317F-2 PN/DP o S7-319F-3 PN/DP supportano inoltre lo standard PROFINET già affermatosi nell'automazione manifatturiera. E' possibile ampliare centralmente le CPU S7-300F con le unità fail-safe F del sistema di periferia I/O ET 200M. Un ampliamento decentrato è possibile mediante stazioni I/O remote e unità/moduli F dei sistemi di periferia I/O ET 200M, ET 200S, ET 200pro e ET 200eco. Ulteriori informazioni si trovano in Internet all'indirizzo: 20 Flexible Modular Redundancy

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