Sistemas Instrumentados de Seguridad
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1Sistemas Instrumentados de Seguridad
2Schneider Electric - Sistemas Instrumentados de Seguridad
mbito de aplicacin
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23Schneider Electric - Sistemas Instrumentados de Seguridad
Ambito de aplicacin Negocios en los que aparezcan inquietudes por parte del cliente tales como:
Quiero asegurar mi proceso con un sistema revisado y aprovado por una entidad de demostrado reconocimiento en sistemas instrumentados de seguridad.
Quiero disear mi sistema de seguridad con la misma simplicidad que el resto de mi instalacin.
No acepto ninguna caida del sistema de control. Asi que necesito un sistema que no slo sea seguro, tambien necesito que sea fiable y demuestre su alta disponibilidad.
Necesito asistencia de tcnicos especialistas en seguridad a lo largo de la implantacin completa del proyecto.
Quiero que mi proveedor de soluciones pueda demostrarme su experiencia con referencias en la gestin de proyectos SIS completos.
Quiero trabajar con partners locales incluso cuando los proyectos sean internacionales.
4Schneider Electric - Sistemas Instrumentados de Seguridad
Qu es un proceso de seguridad?
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35Schneider Electric - Sistemas Instrumentados de Seguridad
Qu es un proceso de seguridad?
6Schneider Electric - Sistemas Instrumentados de Seguridad
Qu es un proceso de seguridad?
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47Schneider Electric - Sistemas Instrumentados de Seguridad
Qu es un proceso de seguridad?
8Schneider Electric - Sistemas Instrumentados de Seguridad
Qu es un proceso de seguridad? 1. Punto de partida:
No es posible el diseo de un sistema de seguridad intrnsecamente seguro
Los riesgos aparecen all donde existe gestin, manipulacin, proceso o almacanamiento de productos txicos y/o peligrosos.
2. Entendemos el concepto RIESGO como la combinacin de la probabilidad y la severidad de los efectos ante la aparicin de un evento no planificado.
3. Efectos: Prdida de vida o graves heridas Daos e impacto medioambiental Prdida de capital en equipamiento Prdida de producccin Daos en imagen corporativa Cual sera su Gravedad?
Con qu Frecuenciapuede ocurrir?
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59Schneider Electric - Sistemas Instrumentados de Seguridad
Qu es un proceso de seguridad? 1. Modo de proceder:
1. Acordar nivel de tolerancia de fallos2. Identificar los peligros3. Realizar analisis de riesgos y peligros evaluando para cada riesgo su
Naturaleza y Severidad. 4. Comprobacin de los niveles de riesgo por debajo de los admisibles. 5. Si el riesgo supera los nuveles tolerables sra necesario adoptar
medidas adicionales de proteccion tales como Safety Instrumented System (SIS) Emergency Shutdown Enclavamientos mecanicos Vlvulas de alivio Diques de contencin
10Schneider Electric - Sistemas Instrumentados de Seguridad
Qu es un proceso de seguridad? Definicion de sistema de seguridad: Un proceso de seguridad es un conjunto de tcnicas de ingeniera y gestin con el objetivo
de prevenir posibles accidentes catastroficos. Particularmente
Explosiones, Deflagraciones e incendios Manipulacin y procesos con productos txicos y derivados. Procesos asociados con el uso de productos qumicos y petroqumicos. Vertidos
Es importante mantener la filosofia de que los incidentes en Procesos de seguridad suelen ser:
Muy baja frecuencia Muy alto impacto.
Por lo tanto es posible que en una planta industrial en la que no ha habido ningn incidente en muchos aos aparezca un fallo y si no hay actuacin a tiempo
Fallo Incidente Accidente Catstrofe
Diseo del sistema en un mbito de estudio del progreso de la tecnologa en un horizonte de muy largo plazo (>5-6 aos)
Definicion por:
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611Schneider Electric - Sistemas Instrumentados de Seguridad
Qu es un proceso de seguridad? Todo proceso de seguridad debe tener un resultado positivo a la hora de
evaluar Seguridad Productividad Crecimiento Gestion de riesgos.
Los requerimientos claves de un sistema de seguridad son: Sistema de seguridad fiable que elimine las fuentes de peligro y
minimice los riesgos. Con alta disponibilidad que disminuya al mnimo los tiempos de parada
ante fallos de sistema inesperados Con configuraciones y opciones escalables que pemitan diferentes
niveles de redundancia. Sistemas facilmente integrables para facilitar labores de:
Implementacin Operacin Mantenimiento
12Schneider Electric - Sistemas Instrumentados de Seguridad
Qu es un proceso de seguridad? La SEGURIDAD DE PROCESOS es un segmento con gran potencial de
crecimiento en la automatizacin industrial dirigido por las nuevas tecnologas tales como buses de campo de seguridad junto con el desarrollo de los estndar internacionales de seguridad.
Las nuevas tecnologas de seguridad basadas en PLCs de seguridad o buses de seguridad requieren el uso de componentes electrnicos complejos as como firmware y software certificados.
La revisin de los estndares existentes as como los nuevos en el entorno de IEC 61508 tiene en cuenta el uso de estas nuevas tecnologas en productos y soluciones de seguridad indican las lneas maestras para el calculo de la probabilidad de fallos de los diferentes componentes del sistema global de seguridad.
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713Schneider Electric - Sistemas Instrumentados de Seguridad
Functional Safety & Safety Integrity Level (SIL)Sector specific standards for the Process Industry and Machinery
IEC/EN 61508Functional safety of electrical / electronic /
programmable electronic safety-related systems
Proceso
IEC/EN 61511
Maquina
prEN ISO 13849-1IEC/EN 62061
Software
IEC/EN 61508-3
Seguridad de sistemas y equipamiento
EN 954-1Safety related parts of
control systems
Qu es un proceso de seguridad?
14Schneider Electric - Sistemas Instrumentados de Seguridad
Qu es un proceso de seguridad?
The IdealThe IdealMultiple,Multiple,diversediverseSafetySafetyLayersLayers
Initiating EventInitiating Event
HazardousHazardousEventEvent
RealityReality
Initiating EventInitiating Event
Capas de proteccin. Situacin IDEAL vs. Situacin REAL
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Capa respuesta de seguridadPlant andEmergency Response
Dike Capa de proteccion pasiva
Relief valve,Rupture disk Capa de proteccion activa
SafetyInstrumentedSystem (SIS)
Capa de seguridadParada de emergencia
Intervencion de operario
Capa control proceso Parada de proceso
Nivel alto de alarma
Qu es un proceso de seguridad? Seguridad en capas de proteccin.
Prevencin
Mitigacin
Valor de proceso Comportamiento normal
BasicProcessControlSystem (BPCS)
Capa control procesoBajo nivel
Alarma de proceso
Nivel de disparo de alarma
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Qu es un Sistema Instrumentado de Seguridad?
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Qu es un Sistema Instrumentado de Seguridad? Un Sistema Instrumentado de Seguridad es un sistema independiente
compuesto por SENSORES, CONTROLADORES DE LOGICA y ACTUADORES FINALES con el proposito de poner al proceso en una situacion de posicion segura cuando se han violado las condiciones predefinidas en el sistema de partida
Sistema Instrumentado de Seguridad
TRANSDUCTOR ACTUADOR
CONTROLADOR
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Qu es un Sistema Instrumentado de Seguridad?
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20Schneider Electric - Sistemas Instrumentados de Seguridad
Qu es el Nivel de Seguridad Integrada SIL?
21Schneider Electric - Sistemas Instrumentados de Seguridad
Qu es el Nivel de Seguridad Integrada SIL?Debido a la complejidad de los sistemas electronicos programables, en
la practica es complicado determinar el comportameinto de la seguridad en caso de fallo
De tal modo el estandar IEC 61508 con el titulo Functional safety of electrical/electronic/ programmable electronic safety-related systemsaade una serie de aproximaciones considerando la fiabilidad de las funciones de seguridad.
El nivel de segurirdad integrada SIL es la medida que define el estandar IEC61508 atendiendo a la probabilidad de fallo en una funcion o sistema de seguridad.
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22Schneider Electric - Sistemas Instrumentados de Seguridad
NORMATIVA Y ESTANDAR DE SEGURIDAD
23Schneider Electric - Sistemas Instrumentados de Seguridad
NORMATIVA Y ESTANDAR DE SEGURIDADIEC 61508: Seguridad funcional para sistemas electricos, electronicos
o electronicos programables de seguridad. Estandar internacional que cubre los aspectos a considerar cuando los
sistemas (E/E/PES) son usados para ejecutar funciones de seguridadConteniendo ambos requerimeintos
PREVENCION DE FALLOS: Evitando la aparicion de fallos en el sistema
CONTROL DE FALLOS: asegurando una seguridad en caso de aparicion de fallo.
IEC 61511 Seguridad de procesos en sistemas instrumentados de seguridad de procesos para el sector industrial.
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24Schneider Electric - Sistemas Instrumentados de Seguridad
NORMATIVA Y ESTANDAR DE SEGURIDAD
IEC 61508Estandar generico de
seguridad para una amplia gama de aplicaciones
Aplica para todos los sistemas de seguridad e instalaciones para reduccion de riesgos.
Originariamente para fabricantes y suministradores de sistemas de seguridad y dispositivos.
IEC 61511Estandar especifico para el
sector Industrial de procesos Aplica ampliamente a todos los
sistemas instrumentados de seguridad.
Originariamente para diseo de sistemas, integradores y usuarios de dispositivos y sistemas de seguridad.
Estas normas han aumentado el interes por la realizacion y actualizacion de los analisis de peligros y riesgos asi como la aplicacion de la certificacion de sistemas instrumentados de seguridad.
25Schneider Electric - Sistemas Instrumentados de Seguridad
IEC 61508
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26Schneider Electric - Sistemas Instrumentados de Seguridad
IEC 61508Parte 1: Requerimeintos genericos Parte 2: Requerimeintos para sistemas
electricos/electronicos/electronicosa programables de seguridad (E/E/PE)
Parte 3: Software requirements (Software = Firmware & Software)
Parte 4: Definiciones y abreviaturasParte 5: Ejemplos de metodos para la determinacion del grado
del Safety Integrity Levels (SIL)Parte 6: Guias para la aplicacin del IEC 61508-2 y IEC 61508-3 Parte 7: Vision de tecnicas y mediciones.
27Schneider Electric - Sistemas Instrumentados de Seguridad
IEC 61508Functional Safety
Un sistema se define como SEGURO si ante la aparicion de un fallo de unamanera aleatoria, normal y sistematica no se produce un mal funcionamiento del sistema y no provoca afectado, herido o muerto algunoasi como no provoca ningun efecto perjudicial al medioambiente ni perdidade equipamiento de la base instalada.
Funcion de segurdad Funcion que logra o mantienen un estado seguro (p. ej. Emergency
Shutdown) IEC 61508 define:
Requisitos para lograr funcionalidad de seguridad Las funciones de seguridad del sistema deben ser capaces de realizar
diagnosticos y deteccion de fallos asi como reaccionar apropiadamente ante dichos fallos.
Mtodos y procedimientos para el desarrollo y gestin del proceso. Reduciendo las probabilidadesd de aparicion sistematica de fallos en el
sistema.
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28Schneider Electric - Sistemas Instrumentados de Seguridad
IEC 61508Mas all el estandar tambien define una aproximacion de
todo el ciclo de vida del sistema a realizar en sistemas con funciones de seguridad. Procedimientos usados para el diseo, desarrollo y
validacion de HW y SW. Gestion de seguridad funcional Documentacion Analisis de riesgos y peligros Requerimeintos y conceptos de SEGURIDAD. Evaluaciones de SEGURIDAD FUNCIONAL
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IEC 61508 - Evaluaciones
Evaluacion de desarrollo de proceso. Requisitos, diseo, Calidad, test y pruebas (FAT, SAT)
Evaluacion conceptual de Seguridad (Arquitectura del sistema y de los modulos, Diseo de HW, SW y FW)
Evaluacion de Nivel de seguridad Integrada (SIL)
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30Schneider Electric - Sistemas Instrumentados de Seguridad
IEC 61508La aplicacion del IEC 61508 consiste en:
Transformar las 5 fases del ciclo de vida del proyecto a una aproximacion controlada
Confirmar los 17 pasos que el estandar recomienda seguir en esta fase.
Cada paso: Corresponde a objetivos determinados por el
requerimiento SIL. Conduce a que los documentos en fase de ingenieria
sean generados y gestionados en base a la norma y al estandar.
31Schneider Electric - Sistemas Instrumentados de Seguridad
IEC 61508
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IEC 61508Safety Integrity: Probabilidad que tiene un sistema
instrumentado de seguridad de ejecutar la funcion de seguridad necesaria y requerida bajo cualquier condicion dada en un periodo determinado de tiempo. Safety Integrity Level (SIL): Nivel discreto de seguridad
integrada requerida a una funcion de seguridad determinada (SIL 1,2,3,4)SIL se deriva de una Evaluacion de RIESGOS
NO es una MEDIDA DEL RIESGO Si no mas bien la FIABILIDAD esperada o prevista de un sistema
o funcin
33Schneider Electric - Sistemas Instrumentados de Seguridad
IEC 61508 El estandar 61508 considera dos modos de operacion
Alta Demanda o modo continuo: Donde la frecuencia de las demandas de operacion realizada en un sistema relacionado con la seguridad es mayor que 1 al ao o mas de 2 veces durante el periodo de prueba. PFH
Baja Demanda: Donde la frecuencia de las demandas deoperacion realizada en un sistema relacionado con la seguridad no es mayor que 1 al ao y no mas de 2 veces durante el periodo de prueba. PFD
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IEC 61508 Safety integrity
levelSIL
High demand or continuous mode of operation (Probability of a dangerous failure per hour)
PFHd
Low demand mode of operation
(Average probability of failure to perform its design function on demand)PFDaverage
4 >= 10-9 to < 10-8 >= 10-5 to < 10-4
3 >= 10-8 to < 10-7 >= 10-4 to < 10-3
2 >= 10-7 to < 10-6 >= 10-3 to < 10-2
1 >= 10-6 to < 10-5 >= 10-2 to < 10-1
SIL 4
SIL 3
SIL 2
SIL 1
Protection of environment & community
Human protection
Protection of ownership and manufacturing. Human protection
Protection of plants
PFD = 10-4
PFH = 10-8
PFD = 10-3
PFH = 10-7
PFD = 10-2
PFH = 10-6
PFD = 10-1
PFH = 10-5
PFD: Probability of Failure on DemandPFH: Probability of Failure per Hour
35Schneider Electric - Sistemas Instrumentados de Seguridad
IEC 61508 Tolerancia HW a Fallos
HFT: Hardware Fault Tolerant
HFT= 0: 1oo1, Una via de parada, Una via de deteccin conduce a una to ESD 90 % < SFF
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IEC 61508La SEGURIDAD se logra por REDUCCIN DEL RIESGO (en aquellos
peligros que no pueden ser totalmente evitados)Los riesgos residuales son los que se mantienen an cuando las
medidas de seguridad han sido tomadas y ejecutadas.Las medidas de proteccion sobre los sistemas de seguridad E/E/PE
contribuyen a la reduccin del riesgo
Incremento del riesgo
Reduccion de riesgo alcanzado por todos los instrumentos relacionados con seguridady servicios externos de reduccion de riesgos
Riesgo practico cubierto por otras
tecnologias
Riesgo practico cubierto por los
sistemas de seguridad E/E/PE
Riego practico cubierto por
instalaciones externas
Reduccion de riesgo necesaria
Reduccion de riesgo actual
Riesgo Residual
Riesgo Tolerable
Riesgo del EUC
EUC = Equipment Under ControlE/E/PE = Electrical/Electronic/Programmable Electronic
No existe regla Universal para Riesgo Tolerable.
Varia segun cliente y sistema
37Schneider Electric - Sistemas Instrumentados de Seguridad
Functional Safety & Safety Integrity Level (SIL)Risk graph of IEC 61508-5 a, b, c, d, e, f, g, h respresentan la
reduccion minima del riesgo necesariaLa relacion entre la reduccion minima del riesgo necesaria y el nivel de seguridad integrada se muestra en la siguiente tabla.
a
bc
de
fgh
a
bc
de
fg
-
a
bc
de
f
-
-
W3 W2 W1
P1P2P1
P1P2
F1
F2
F1
F2
C1
C2
C3C4
Starting pointfor risk reduction
estimation
C = Consequence risk parameter
F = Frequency and exposure time riskparameter
P = Probability of avoiding hazard riskparameter
W = Probability of unwantedoccurrence
a,b,c ... h = Estimates of the required riskreduction for the SRSs
Necessaryminimum risk
reductionSafety integrity level
- No safety requirements
aNo special safety
requirementsb, c 1d 2
e, f 3g 4
h An E/E/EP SRS is notsufficient
E/E/EP = electrical / electronic / programmable electronic systemsSRS = Safety Related Systems
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38Schneider Electric - Sistemas Instrumentados de Seguridad
IEC 61508Risk parameter Classification Comments Consequence (C) C1
C2
C3
C4
Minor injury
Serious permanent injury to one or more persons; death to one person
Death to several people
Very many people killed
1 The classification system has been developed to deal with injury and death to people. Other classification schemes would need to be developed for environmental or material damage.
2 For the interpretation of C1, C2, C3 and C4, the consequences of the accident and normal healing shall be taken into account.
Frequency of, and exposure time in, the hazardous zone (F)
F1
F2
Rare to more often exposure in the hazardous zone
Frequent to permanent exposure in the hazardous zone
3 See comment 1 above.
Possibility of avoiding the hazardous event (P)
P1
P2
Possible under certain conditions
Almost impossible
4 This parameter takes into account:
operation of a process (supervised (ie operated by skilled or unskilled persons) or unsupervised);
rate of development of the hazardous event (for example suddenly, quickly or slowly); ease of recognition of danger (for example seen immediately, detected by technical
measures or detected without technical measures); avoidance of hazardous event (for example escape routes possible, not possible or
possible under certain conditions); actual safety experience (such experience may exist with an identical EUC or a similar
EUC or may not exist). Probability of the unwanted occurrence (W)
W1
W2
W3
A very slight probability that the unwanted occurrences will come to pass and only a few unwanted occurrences are likely
A slight probability that the unwanted occurrences will come to pass and few unwanted occurrences are likely
A relatively high probability that the unwanted occurrences will come to pass and frequent unwanted occurrences are likely
5 The purpose of the W factor is to estimate the frequency of the unwanted occurrence taking place without the addition of any safety-related systems (E/E/PE or other technology) but including any external risk reduction facilities.
6 If little or no experience exists of the EUC, or the EUC control system, or of a similar EUC and EUC control system, the estimation of the W factor may be made by calculation. In such an event a worst case prediction shall be made.
39Schneider Electric - Sistemas Instrumentados de Seguridad
Analisis Lazo de seguridad
Ejemplo de analisis de seguridad y calculo de grado SIL de un lazo de control
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42Schneider Electric - Sistemas Instrumentados de Seguridad
Anlisis de un lazo de seguridad
43Schneider Electric - Sistemas Instrumentados de Seguridad
Anlisis de un lazo de seguridad
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44Schneider Electric - Sistemas Instrumentados de Seguridad
Responsabilidades Entendemos que:
Cliente: Sea el Reponsable de adoptar las medidas de seguridad necesarias asi como de evaluar cada uno de los riesgo y peligros para cada funcion de seguridad.
Proveedor de solucin: Sea el reponsable del diseo, comisionado, programacin segun indicaciones aportadas por el cliente del sistema SIS.
Proveedor de Material: Se el reponsable de la seleccion del material necesario ante la solucitud del cliente/proveedor.
45Schneider Electric - Sistemas Instrumentados de Seguridad
Ciclos de vida de un sistema de seguridad
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46Schneider Electric - Sistemas Instrumentados de Seguridad
Ciclos de vida de un sistema de seguridad
47Schneider Electric - Sistemas Instrumentados de Seguridad
Oferta Schneider Electric
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48Schneider Electric - Sistemas Instrumentados de Seguridad
Oferta Schneider Electric
49Schneider Electric - Sistemas Instrumentados de Seguridad
Oferta Schneider Electric140SDI95300S
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50Schneider Electric - Sistemas Instrumentados de Seguridad
Oferta Schneider Electric140SDO95300S
51Schneider Electric - Sistemas Instrumentados de Seguridad
Oferta Schneider Electric140SAI94000S
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52Schneider Electric - Sistemas Instrumentados de Seguridad
PLC de seguridad PLC de control
Lazo de Proceso
Sensor
Actuador
Lazo de Seguridad (SIL 2 o 3)
Oferta Schneider Electric
53Schneider Electric - Sistemas Instrumentados de Seguridad
Dos procesadores evalan el cdigo para asegurar la integridad del proceso.
Oferta Schneider Electric
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54Schneider Electric - Sistemas Instrumentados de Seguridad
Sensor
DI DO
Quantum High End PLC
Local drop
Remote drops
651 60 S
Arquitectura estndar: Asegurar las paradas de emergencia (ESD) para
lazos de seguridad crticos a graves de cableado directo de E/S.
Diagnstico interno a nivel de E/SDiagnstico interno a nivel de CPU.
Actuator
Oferta Schneider Electric
55Schneider Electric - Sistemas Instrumentados de Seguridad
671 60 S 671 60 S
Alta disponibilidad: Arquitecturas Hot Standby Incremento de la disponibilidad del sistema. Redundancia en procesadores.
HSBY link
Alta disponibilidad CPU
NOE: communication moduleDI, DO, AI: IO modulesPS: Power Supply
ActuatorSensor
Quantum High End PLC
DI DO
Oferta Schneider Electric
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56Schneider Electric - Sistemas Instrumentados de Seguridad
DI DO
DI DO
Software
High availability IOin different RIO
Sensor 1
Sensor 2
651 60 S
Alta disponibilidad: Redundancia en E/Ss
ActuatorQuantum High End PLC
Oferta Schneider Electric
57Schneider Electric - Sistemas Instrumentados de Seguridad
SoftwareVoter
HSBY link
High availability CPUand IO
Sensor 1
671 60 S 671 60 S
Sensor 2
Actuator
DI
DI
DO
DO
Quantum High End PLC
Alta disponibilidad: Redundancia en E/S y CPUs.
Oferta Schneider Electric
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58Schneider Electric - Sistemas Instrumentados de Seguridad
Arquitecturas de control
59Schneider Electric - Sistemas Instrumentados de Seguridad
AlarmSteamFeed Stock Refining
Ethernet / Modbus Plus
SAFETY
Arquitecturas mixtas
El PLC de seguridad puede coexistir en la misma sistema de automatizacin no seguro de la planta
Oferta Schneider Electric
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60Schneider Electric - Sistemas Instrumentados de Seguridad
Alarm SteamFeed Stock Refining
Ethernet / Modbus Plus
SAFETY
Adquisicin de datos Segura
Oferta Schneider Electric
61Schneider Electric - Sistemas Instrumentados de Seguridad
Arquitecturas Standalone y HotStandBy
Oferta Schneider Electric
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62Schneider Electric - Sistemas Instrumentados de Seguridad
Oferta Schneider ElectricArquitecturas Remoted Input Output (RIO)
Cable Coaxial Fibra ptica
63Schneider Electric - Sistemas Instrumentados de Seguridad
Referencias en sistemas de seguridad
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64Schneider Electric - Sistemas Instrumentados de Seguridad
Growing Safety Installation Worldwide
Egypt 2Algeria 4MEast 10
Canada 6USA 3Mexico 6Argentina 1
Asia 6Australia 2
Europe 26Russia 2China 6
66Schneider Electric - Sistemas Instrumentados de Seguridad