Das Paul Scherrer Institut PSI ist das grösste Forschungsinstitut für Natur- und Ingenieurwissenschaften in der Schweiz und baute die Röntgenlaseranlage SwissFEL. Die Anlage wird vom Dose Rate Protection System (DRPS) überwacht.

Aufgabe
Lieferung und Auswertung eines Erfassungssystems DRPS-DAQE welches die Messsignale der Detektoren erfasst und verarbeitet. Durch rechnerische und logische Verknüpfungen sind die Abschaltkriterien zu bestimmen, welche über sichere potentialfreie Kontakte zur Abschaltung der Röntgenlaseranlage führt.

Herausforderung

Der Detektor wird für das DRPS-DAQE als nicht sicheres und nicht betriebsbewährtes Element betrachtet. Das Netzwerk besteht aus betriebsbewährten Komponenten, die jedoch nicht fehlersicher sind. Aus diesen Gründen mussten im DRPS-DAQE spezielle Mechanismen aufgebaut werden, welche die Verwendung solcher Detektoren, in Verbindung mit dem Netzwerk, als Teil einer Sicherheitsfunktion ermöglichten. Damit die Auswertung der Detektoren den Sicherheitsanforderungen (Kat 3 PL d) gerecht werden konnte, haben wir dies in der Software in einer zweikanaligen, diversitären Struktur gelöst. 

An Hand eines Simulationsverfahrens, kann die Reaktion des gesamten DRPS-DAQE, wie auch von einzelnen Detektoren getestet werden.

Klassifizierung der Programmbausteine

Die eingesetzten Steuersysteme stellen Programmbausteine im Fail-Safe und im nicht sicheren Bereich zur Verfügung. Durch Zusatzmassnahmen wurden Programmbausteine im nicht sicheren Bereich so gestaltet, dass sie trotzdem für das geforderte Schutzziel eingesetzt werden konnten. Die Sicherheitsfunktionen wurden vom Bundesamt für Gesundheit (BAG) freigegeben.

Lösung
Die komplette Überwachung und Auswertung erfolgt im Steuerungssystem DRPS-DAQE welche aus 4 CPU’s vom Typ S7- 1518F-4 besteht. Für die Simulation und das HMI haben wir je ein Simatic IPC647D eingesetzt.

Technische Daten DRPS-DAQE:
4 Steuerungen S7-1518F-4
2 Kommunikationsprozessoren CP1543-1
2 Simatic IPC647D (Rack PC)

eingesetzte Softwaretool’s:
TIA Portal
WinCC Audit, WinCC Sm@rt Server, WinCC Runtime Advanced

Prinzip Netzwerkaufbau
60 Detektoren erfassen über eine Tunnellänge von ca. 740m die Messwerte, welche zur Auswertung ins DRPS-DAQE übertragen werden.

Redundanter Glasring über die Tunnellänge, Überwachung und Alarmierung über SNMP.

eingesetzte Netzwerkkomponenten:
2 Switch Scalance X208
1 Switch Scalance X216
8 Switch Scalance XR324-12M

www.psi.ch