安全計装システム ProSafe-RS

安全計装システム ProSafe-RS(プロセーフアールエス)は、プラント操業での異常事態を検出し、「安全を守る最後の砦」 を担います。
機能安全規格 IEC61508 (JIS C 0508) に適合し、安全度水準 SIL3 レベルの高い安全性を実現できます。
生産制御システム CENTUM と統合すると、緊急遮断時やアラーム発生時などの非定常時であっても、定常時と同じ HMI での操作監視で、迅速かつ的確に状況を把握できます。

安全計装システム ProSafe-RS 新製品情報: R4.05機能アップ概要

横河自社開発のMPUを搭載したプロセッサモジュールで部品改廃リスクを低減

安全制御機能を担うセーフティ・コントロール・ステーション(SCS)の重要な構成要素であるプロセッサモジュール「S2CP471」を発売します。
当プロセッサモジュールに搭載するマイクロプロセッサユニット(MPU)は、新たに自社開発をしました。MPUを自社開発することにより、部品改廃リスクを低減し、長期間にわたるプラントの機能・性能の維持と、プラントの長期安定稼働に貢献します。

生産ラインを止めずにプログラム更新が可能

セーフティ・コントロール・ステーション(SCS)のシステムプログラムのオンライン更新機能を追加したことで、生産工程を停止することなくSCSをアップグレードしたり、更新プログラムを適用したりすることが可能になりました。
安全なプラント運転を実現するには、工場内で活用されるシステムプログラムに最新のセキュリティなどの対策が施されていることが求められます。そのためにはシステムプログラムの更新が必須となりますが、従来は安全計装システムの制御対象の生産工程を停止する必要があり、立ち上げには数日を要することにより、数年に一度のシャットダウンメンテナンスのタイミングを待たなければなりませんでした。本リリースの機能追加により、プログラム更新タイミングの自由度が向上し、より安全な操業に貢献します。

フォーシングI/Oビューアで誤操作を予防

すべてのセーフティ・コントロール・ステーション(SCS)で、どの入出力値や変数がフォーシングされているかがひと目でわかる「フォーシングI/Oビューア機能」を開発しました。
試運転や保守作業での誤操作による不要なシャットダウンを防ぐために、ProSafe-RSには、入出力値やアプリケーションプログラムで使われている変数を強制的に固定するフォーシングという機能があります。一方で、運転員がフォーシングされている入出力値や変数を把握するには、安全管理部門に確認したり、運転員の引継ぎ資料で調べたりする必要がありました。今回の機能追加により、運転員は、どれがフォーシングされているかを正確に把握したうえで、速やかで適切な操作を行うことができます。また、レポート機能も備えているため、運転員交替時にフォーシング情報を効率的かつ確実に引き継ぐことができます。

フォーシングI/Oビューアで誤操作を予防
フォーシングI/Oビューア

 


OpreXとは

OpreXとは、制御事業の包括的ブランドです。お客様との価値共創を通じて培ってきたYOKOGAWAのテクノロジーとソリューションの卓越性を表し、YOKOGAWAの全ての制御関連製品、サービスとソリューションを包含しています。OpreX Transformation、OpreX Control、OpreX Measurement、OpreX Execution、OpreX Lifecycleの5つのカテゴリーから成り立ち、ProSafe-RSはOpreX Controlの製品・ソリューション群の一つであるOpreX Control and Safety Systemに属しています。OpreX Controlは、お客様の経営、操業、業務の変革に迅速に対応し、高効率、高品質、安全で安定した操業基盤を支える高信頼の制御テクノロジーを意味します。 YOKOGAWAはこのブランドのもと、お客様のビジネス課題解決の視点で、お客様の変革と成長を支援する統合ソリューションを提供していきます。


 

エンジニアリング環境の革新

ProSafe-RS R4.01は、安全計装システムの重要な要素である入出力装置のラインアップを追加するとともに、エンジニアリング環境の革新を図りました。これにより、安全計装システムの構築、設置の際の工数の短縮、工期の削減に貢献します。

安全計装 ProSafe-RS システム構成例

 

プラント初期立上げ期間の短縮

プラント初期立ち上げ期間の短縮は、お客様の利益に直結する恒常的な課題です。

  • 工場でのアプリケーション作成と、現地でのI/Oループチェック作業を、並行して行えます。 並行作業により、プロジェクト全体の工期を短縮できます。
  • 従来も機器の立ち上げとI/Oの設置までは並行作業が可能でした。しかし、ループチェックを完了させるためには、工場立合完了後にコントローラーとエンジニアリング環境の現地到着を待つ必要がありました。
  • YOKOGAWAの並行エンジニアリングでは、これらの到着を待たずに、N-IOとFieldMate Validatorのみでループチェックできます。
  • チェックで見つかったI/O定義情報の変更点を現地で修正できます。さらに、現地で修正した定義情報は、工場にあるマスター情報へ反映可能です。

プラント初期立上げ期間の短縮

 

エンジニアリング品質と効率の向上

長期に及ぶプラントライフサイクルでは、プラントの増設・改造、担当者の変更などが発生し、設計情報と実際のシステムとの乖離が起こり、品質の低下を招きます。

ADスイートは、長期間に及ぶプラントライフサイクルに渡り、システムの設計情報の一貫性を保ち続けます。お客様の設計資産を最新かつ長期に維持でき、変更によって影響を受ける範囲の明確化ができるため、システムの増改造や保守の際に設計情報と実際のシステムでの乖離が無く、無駄な工数を抑えられます。また、N-IOをラインナップしたことにより、CENTUMとハードウェア(I/O)設置・検証・保守などの考え方が共有でき、エンジニアの誤操作などのトラブルを防ぎます。

エンジニアリング品質と効率の向上

 

安全ライフサイクル管理支援

機能安全管理支援機能は、IEC 61511が求める機能安全管理の支援と、安全計装システムアプリケーションの見える化を、プラントライフサイクルに渡って提供します。これにより、予期しないプラント事故のリスクを低減します。

  • 機能安全管理の支援
    お客様による機能安全管理に関する方針・組織・手続き・確認項目を、ツール上で定義し共有・管理することができます。専用ツールによりお客様の管理負担を軽減して、IEC 61511に準じた機能安全管理の確実な実施を支援します。
iDefine、機能安全管理の支援

 

  • 安全計装システムアプリケーションの見える化
    お客様による機能安全管理に関する方針・組織・手続き・確認項目を、ツール上で定義し共有・管理することができます。専用ツールによりお客様の管理負担を軽減して、IEC 61511に準じた機能安全管理の確実な実施を支援します。安全計装システムのアプリケーションを、原因/結果表や状態遷移図といった安全要求仕様書に近い形で可視化し、シミュレータで動作確認することができます。さらに、簡易HMIとプラントシミュレーションモデルを構築して、運転監視に近い表現での動作確認も可能です。
    • 設計における見える化
      機能安全の要求仕様の妥当性および実装の確認に関わるお客様の負担を軽減し、確実な安全計装機能の定義と実装を支援します。テスト段階での品質問題発生による工期遅延リスクを軽減することができます。
    • オペレーション/メンテナンスにおける見える化
      お客様による安全計装機能のトレーニングを支援します。国際規格 IEC 61511は、運転員による安全計装機能の理解を求めています。
安全計装システム アプリケーションの見える化

 

防消火システム(FGS: Fire & Gas System)としての導入・運用の効率化

防消火システム(FGS)

煙/熱検知器を再起動する機能をIOモジュールに内蔵しており、再起動用の周辺機器と回路が不要になります。
また、ガス/炎/煙/熱検知器を監視制御する標準のソフトウエア機能ブロックとHMI部品を使用することにより(デュアルフェース・フェースプレート)、最適なエンジニアリングと運転を支援します。

フレキシブルなシステム構成

ProSafe-RSの最小システムはCPUノード1台で構成します。この場合、最大8枚のI/Oモジュールまで実装できます。
また、1台のCPUノードには最大13台のI/Oノードを拡張することができ、各I/Oノードには最大8枚のI/Oモジュールを実装できます。
CPUノード1台の小規模システムでは約100点の入出力チャネルを実装できます。また、1台のCPUノードに最大13台のI/Oノードを接続した場合には、約1500点の入出力チャネルを実装できます。

安全計装 ProSafe-RSの最小システム
小型化、省スペースを実現する安全計装システム

ProSafe-RSは、CENTUM VP/CS 3000のフィールドコントロールステーション(FCS)と同一サイズで、従来の安全計装システムに比べ小型化を実現し、設置スペースを削減できます。また、高性能CPUの採用により高速スキャンも実現しています。

ProSafe-RSは、CENTUM VP/CS 3000 R3で採用している制御バスインターフェースをもち、CENTUM VP/CS 3000 R3のフィールドコントロールステーション(FCS)やヒューマンインタフェースステーション(HIS)との通信、CPUノード間でのセーフティー通信などフレキシブルな通信を行います。セーフティ通信は横河電機が独自に開発した安全専用のプロトコルです。 図を拡大する

制御バスインターフェースでフレキシブルな通信

仮想化システム

1台の仮想化ホストコンピューター上で、複数のコンピューターの機能・動作をもたせる、プロセス制御システム用の仮想化システムを提供しています。

仮想環境を構築するために必要なハードウェアとソフトウェアをプラットフォームとして提供することで、コンピューターの台数を削減し、維持コストを低減します。
仮想化されたサーバー環境では、ハードウェアとソフトウェアそれぞれを適切なタイミングで拡張・更新することが可能になり、TCO(Total Cost of Ownership)の削減に寄与します。
また、高可用性(High Availability: HA )クラスター構成を利用することで、故障時の復旧時間を短縮することができるなど、プラントのOPEX削減にも貢献します。

※HAクラスター構成とは、可用性を高めるために複数台の仮想ホストコンピュータを専用ネットワーク(HAクラスター用ネットワーク)で相互接続することで、システムの冗長化を可能とした構成です。

システムの仮想化でTCOの削減に寄与

Prosafe-RS I/Oモジュール

従来の信号種別I/Oモジュール(FIO)タイプに加え、 チャンネル毎に信号種別が選べるN-IOタイプを新たにラインナップしました。

同一コントローラ内でFIOとN-IOの混在使用が可能なため、お客様のプラント設計要求に、より柔軟にお応えすることができるようになります。

 

I/Oモジュール、コントローラ

 

N-IO(Network I/O)

  • DI/DO/AI/AO信号を同一I/Oモジュールで取り扱えます。各点のI/O信号種類はソフトウェアで変更できます。
  • ノード間を接続するバスに光ケーブルを用いることで50kmまで延長できます。
  • シングル構成でSIL3を実現します。冗長化構成も可能です。
  • フィールドとの断路機能付き端子台を標準搭載しています。
  • 本質安全防爆対応品をラインナップしています。

N-IO

 

FIO (Field network I/O)

  • 豊富な実績を持つ、多様な入出力信号に対応するモジュールをラインアップしています。
  • 通信モジュールを用いることで、Modbus TCP/RTU(マスター/スレーブ)通信が可能です。
  • ノード間を接続するバスに光ケーブルを用いることで50Kmまで延長できます。
  • シングル構成でSIL3を実現します。冗長化構成も可能です。
  • 専用ターミナルボード(M4端子等)、ケーブルを用意しています。
  • 19インチパネル取付けに最適です。
N-IO

安全性と信頼性

ProSafe-RSは安全性を第一に設計していますが、プラント操業においては稼働率を重視することも不可欠です。いざと言う時に確実に動作し、さらに稼働率向上のために高度なフォルトトレラント技術も取り入れました。

シングル構成でSIL3の安全性を実現

ProSafe-RSのCPUモジュール、I/Oモジュールは、安全計装システム専用のモジュールで、豊富な自己診断機能を持ち高信頼性を実現しました。
これにより、シングル構成での安全度水準SIL3が可能となりました。

シングル構成でSIL3の安全性実現

 

高稼働率の実現

ProSafe-RSはCPUモジュール、I/Oモジュールともに冗長化が可能です。冗長化構成をすることによりプラントの稼働率向上を実現します。さらに、冗長化方式はフレキシブルな組み合わせが可能です。例えば、扱う信号の目的に合わせて、入力モジュール、出力モジュールを部分的にシングル構成とすることも可能です。

安全計装システム冗長化構成で高稼働率を実現

部分作動検査(PST: Partial Stroke Test)

  • 設備管理システム PRM(Plant Resource Manager)を使用して、SCSに接続されたセーフティバルブのPST(Partial Stroke Test)ができます。
  • PSTを定期的に行うことにより、安全ループのSILレベルを維持しながらProof Testの間隔を延ばすことができ、プラントの保守コストを削減できます。
  • PSTのスケジュール機能により、スケジュールに合わせて自動的にPSTを実施することができます。

部分作動検査(PST)

 

無線ガス検知システム

安全度水準SIL2に対応した無線ガス検知システムを、システムのコンサルティングおよびエンジニアリングを含めお客様にトータルで提供します。
ガス検知システムは、検知器の設置環境や気象条件の影響を受けやすく、システム導入後も検知器の設置場所や検知器の数を変更して最適な配置にする必要があります。
無線技術を導入することで、配線を気にせずに検知器の設置場所や数を容易に変更できるようになります。

SIL2 無線ガス検知システム

SIL2 無線ガス検知システム構成図

システム構成図

Prosafe-RS 認証と適合規格

ProSafe-RSが取得している認証

  • TÜV SIL3 認証書
  • ISASecure EDSA 認証書

ProSafe-RSが適合している規格

ProSafe-RSシステムのハードウェア機器は、以下に示す規格の規定に従い、工業環境向けに設計しています。工業環境下でご使用ください。

  • プログラマブルコントローラ規格 IEC 61131-2
  • 機能安全規格 IEC 61508 (JIS C 0508), IEC 61131-6, IEC 61511-1 (JIS C 0511-1), IEC 62061
  • アプリケーション規格 EN 54-2, EN 298, EN 50156-1, NFPA85, NFPA86, NFPA72
     
  • 安全規格
    [CSA] CAN/CSA C22.2 No.61010-1 (100-120 V AC 電源仕様において)
    [CE Marking] 低電圧指令 EN 61010-1、EN 61010-2-201、EN 61010-2-030、EN 60825-1 (100-120 V AC、220-240 V AC、および24 V DC 電源仕様において)
    [EAC Marking] CU TR 004

  • EMC規格
    [CE Marking] EM指令
    EN 55011 Class A Group 1 equivalent(100-120 V AC、220-240 V AC および24 V DC 電源仕様において)
    EN 61000-6-2 (100-120 V AC、220-240 V AC、および24 V DC 電源仕様において)
    EN 61000-3-2 (220-240 V AC 電源仕様において)
    EN 61000-3-3 (220-240 V AC 電源仕様において)

    [RCM]
    EN 55011 Class A Group 1 (220-240 V AC および24 V DC 電源仕様において)

    [KC Marking]
    (100-120 V AC、220-240 V AC、および24 V DC 電源仕様において)韓国電磁波適合性基準

    [EAC Marking] CU TR 020
    [Functional Safety] IEC 61326-3-1

  • 防爆規格
    [FM Non-Incendive]
    Class I Division 2 Groups A, B, C and D Temperature Code T4
    FM Standard Class Number 3600: 2011
    FM Standard Class Number 3611: 2004
    FM Standard Class Number 3810: 2005 (100-120 V AC、220-240 V AC、および24 V DC 電源仕様において)

    [Type "n"]
    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
    (24 V DC 電源仕様において)

    *1: Type "n"に遵守した製品に適用。SSC60x, SSC50x, SBD2D, SBD3D, SBD4Dを除く。
    *2: SSC60x, SSC50x, SBD2D, SBD3D, SBD4Dに適用。

  • 船級規格
    American Bureau of Shipping (ABS)
    Bureau Veritas (BV)
    Lloyd’s Register

ProSafe-PLC からProSafe-RSへのマイグレーションのご提案

発売開始以来、すでに多くの実績をもつ横河電機のProSafe-PLC。
今、より進化した安全計装システム ProSafe-RSへのスムーズな移行を提案します。
ProSafe-RSへ移行することで、高速CPUによる高いパフォーマンスを実行できます。また、DCS統合の際、従来はデータ通信を行うためのゲートウェイが必要でしたが、ProSafe-RSではゲートウェイなしで通信可能です。操作監視もより容易になり、DCSとSISの真の統合を実現します。
マイグレーションに関しては、お客様のご計画にあわせたプランを提供します。
ProSafe-PLCのCPU、入出力モジュールからターミナルボードまでの全てをProSafe-RSへ更新します。従来のターミナルボードに代わり、小型のターミナルボードが使用できるため、省スペース化にも貢献できます。
また、既設のProSafe-PLCを活用して、マイグレーション時のシステム停止時間をできるだけ少なくしてProSafe-RSへ置き換える更新キットも用意しました。更新キットでは、既設のターミナルボードをそのまま使用することによりフィールドとのワイヤリングを再度行う必要はなくマイグレーションを短期間で実施することが可能です。

 

従来のリレーシステムからProSafe-RSへのマイグレーションのご提案

リレーによる緊急遮断システムでは、制御システムとのデータの連携がよくなかったり、定期修繕時にリレー回路の保守作業に予想以上の時間がかかったり、トリップが発生しても要因の解析に手間がかかったり、と問題がありました。
安全計装システムProSafe-RSは、これらの問題を解決できます。

従来のリレーシステムからProSafe-RSへの更新

 

Prosafe-RS リレーシステムとの違い

緊急遮断システム、インターロックシステムで従来使用されているリレーシステムでは、次のようなことがいえます。

  1. 安全度水準(SIL: Safety Integrity Level)での安全性認証取得が困難です
  2. 配線診断などループでの健全性チェック機能がありません
  3. リアルタイムにシステムの健全性チェックが行えません
  4. トリップ発生時の要因調査に手間がかかります
  5. 制御システムなど他システムとのデータ取り合いのために信号取り合いが必要です
  6. トリップなどの非定常動作が発生した場合に制御システムなどとフレキシブルな監視操作が行えません

従来のリレーシステム

 

ProSafe-RSはこれらの問題点を解決します。

  1. 機能安全規格(IEC 61508/IEC 61511、JIS C 0508/JIS C 0511)に適合した安全性を実現します
  2. 安全認証(TÜV、SIL3)を取得しています
  3. 配線診断などループ全体の健全性を常時診断します
  4. リレーシステムのような定期検査は不要です
  5. 冗長化構成による高稼働率を実現します
  6. 冗長化構成により、CPUモジュールとI/Oモジュールのオンライン交換が可能です
  7. イベント記録によるトリップ要因の調査が容易です
  8. CENTUM VP/CS 3000 R3での本格的な監視操作が可能です

ProSafe-RSのリレーシステム

概要:
  • Meet the IEC 61508/JIS C 0508 functional safety standards
  • Proactively introduce leading edge technologies
  • Accommodate the plant licensors' safety, reliability, and maintainability requirements
  • Improve the monitoring and operation functions of the emergency shutdown system
概要:
  • CENTUM VP・SIS・分析計・フィールド機器を活用し操業の最適化を実現
  • フィールドデジタルを使用した設備の最大有効活用
  • 横河タイによるMAC方式での大規模プロジェクトの遂行

 

概要:
  • 東南アジア最大の石油化学コンビナート、IRPCに『CENTUM VP』が導入され、効率改善と安全な操業に役立っています。
  • 24時間365日、ノンストップで運転することが必要不可欠である化学プラントに、統合生産制御システム『CENTUM VP』、安全計装システム『ProSafe-RS』、 統合機器管理パッケージ『PRM』、およびイベント解析パッケージ『Exaplog』による統合システムを構築しました。

 

概要:
  • 新設油脂化学プラントへのCENTUM CS 3000 / ProSafe-RS統合システムの 短納期立上げ

概要:
  • 英国の最新廃棄物処理工場を支えるCENTUM CS 3000 & ProSafe-RSの導入事例
  • DCSとSISの統合システムによる安全・安定操業
概要:
  • バイオエチレンプラントにおけるトータルシステムインテグレーション ( CENTUM VP, ProSafe-RS, FOUNDATION fieldbus, PRM ) を実現
  • 世界最大規模グリーンエチレンプラントにトータルシステム導入

 

概要:
  • 世界初の洋上再ガス化プラントを支えるCENTUM CS 3000&ProSafe-RSの導入事例
  • DCSとSISの統合システムによる安全・安定操業

 

概要:
  • ノルウェーのガス液化プラントへの導入事例
  • 安全で安定した生産に寄与

本件に関する詳細などは下記よりお問い合わせください


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