HIMA HIMatrix және ICS Triplex TMR үшін SIL 3 дәлелдеу тестін жоспарлау және PFDavg басқару

IEC 61511 стандартына сәйкес SIL 3 дәлелдеу тесттерін жоспарлау, HIMA HIMatrix F60 және ICS Triplex TMR архитектуралары үшін PFDavg есептеу, ішінара дәлелдеу тестінің несиесін қолдану және көпжылдық зауытты тоқтату циклдары бойынша сәйкестік жазбаларын жүргізу туралы практикалық нұсқаулық.

SIL 3 талаптары және PFDavg мақсатты диапазоны

IEC 61511 Кесте 3 SIL 3-ті PFDavg диапазоны 10⁻⁴-тен 10⁻³-ке дейін деп анықтайды. Бұл SIL 2-ге қарағанда бір реттік үлкен талап. SIL 3-ке жету үшін жоғары деңгейдегі артық архитектура немесе өте қысқа дәлелдеу тесті аралығы қажет. HIMA HIMatrix F60 1oo2D архитектурасымен SIL 3-ті дәлелдеу тесті аралығы 1 жылдан аспаған және диагностикалық қамту 99%-дан жоғары болған жағдайда ғана орындайды.

ICS Triplex TMR 2oo3 аппараттық дауыс беру және толық онлайн диагностика арқылы SIL 3-ке жетеді. Triplex TMR диагностикалық қамтуы ішкі ақаулар үшін 99.7% деңгейінде бағаланады. 2 жылдық дәлелдеу тесті аралығы және артық ақау жиілігі (λDU) әр арнаға 1.2×10⁻⁷/сағ болғанда, PFDavg шамамен 5.3×10⁻⁴-ке тең болады. Бұл SIL 3 жоғарғы шегі 10⁻³ талаптарына сай келеді.

Алайда, PFDavg тұрақты мән емес. Ол жүйе ескірген сайын уақыт өте ұлғаяды. SIL тексеру есептеуін жыл сайын бақылаңыз. λDU өсуі PFDavg-ты SIL 3 жоғарғы шегінен асырып кетпес бұрын ескірген компоненттерді ауыстырыңыз.

Аралас архитектуралар үшін дәлелдеу тесті аралығын есептеу

Көптеген зауыттар инициаторлар үшін HIMA HIMatrix F60 және соңғы элемент үшін ICS Triplex TMR комбинациясын пайдаланады. Бұл жағдайда әрбір қосалқы жүйе үшін жеке PFDavg есептеп, содан кейін оларды қосыңыз. Жалпы SIF PFDavg 10⁻³-тен төмен болуы тиіс.

IEC 61511-1 Қосымша K формуласын 1oo2D архитектурасы үшін қолданыңыз:

PFDavg (1oo2D) = (λDU × Ti)² / 3 + λDU × (1 – DC) × Ti / 2

HIMA HIMatrix F60 үшін λDU = 3×10⁻⁷/сағ әр арнаға, Ti = 8,760 сағ (1 жыл), және DC = 0.99 болғанда:

PFDavg = (3×10⁻⁷ × 8,760)² / 3 + 3×10⁻⁷ × 0.01 × 8,760 / 2 = 2.3×10⁻⁶ + 1.3×10⁻⁵ = 1.5×10⁻⁵

Бұл ICS Triplex TMR соңғы элемент қосалқы жүйесіне үлкен PFDavg бюджетін қалдырады. Алайда, ешбір қосалқы жүйеге жалпы SIL 3 PFDavg бюджеттің 50%-нан астамын пайдалануға рұқсат бермеңіз. Бұл тәсіл SIL тексеруін жарамсыз етпей болашақ өзгерістерге маржа береді.

Ішінара дәлелдеу тестінің несиесі және диагностикалық қамту әсері

Толық дәлелдеу тесті барлық қауіпті ақау режимдерін тексереді. Ішінара дәлелдеу тесті тек бір бөлігін тексереді. IEC 61511 16.2.6 тармағы ішінара дәлелдеу тестінің несиесін PTF (ішінара тест үлесі) құжатталған жағдайда рұқсат етеді. HIMA SILworx әр тест процедурасы үшін PTF анықтайды. Операция кезінде стандартты арна диагностикасы PTF = 0.3-тен 0.5-ке дейін есептеледі, ақау режимінің қамтуына байланысты.

ICS Triplex TMR үшін онлайн өзін-өзі тексеру қауіпті ақау режимдерінің шамамен 85%-ін қамтиды. Бұл жылдық дәлелдеу тесті қалған 15%-ті ғана қарастыруы керек дегенді білдіреді. Бұл дәлелдеу тестінің ұзақтығын 8 сағаттан шамамен 1.5 сағатқа дейін қысқартады. SIL тексеру құралында бұл несиені онлайн диагностика үшін PTF = 0.85 және қолмен дәлелдеу тесті үшін PTF = 0.15 енгізу арқылы қолданыңыз.

Сонымен қатар, диагностикалық қамту несиесі дәлелділікті талап етеді. HIMA HIMatrix SILworx диагностикалық тест нәтижелерін ішкі оқиғалар журналында тіркейді. Бұл журналды ай сайын экспорттап, CMMS жүйесінде архивтеңіз. ICS Triplex контроллерінің диагностикалық күйі Modbus TCP 41001 регистрі арқылы қолжетімді (биттік карта, 16 ақау категориясы). Бұл регистрді күнделікті OPC DA тарихшысы арқылы тіркеңіз. Архивтелген деректер IEC 61511 16.2.5 тармағы бойынша аудит кезінде дәлелдеу тесті құжаттамасы ретінде қызмет етеді.

Дәлелдеу тесті жазбаларын бес қадамда құжаттау

IEC 61511 16.3 тармағы дәлелдеу тесті жазбаларына нақты деректер өрістерін енгізуді талап етеді. Жоқ өрістер тест несиесін жарамсыз етеді. Әрбір SIL 3 SIF дәлелдеу тесті үшін келесі құжаттау рәсімін орындаңыз:

• 1-қадам: Тестке дейінгі бастапқы күйді тіркеңіз. Әр HIMA HIMatrix F60 арнасы үшін LED күйін (жасыл/сары/қызыл) және SILworx диагностикалық қысқаша байтын жазыңыз. Әр ICS Triplex TMR шығысы үшін реле күйі мен Modbus 41001 регистрінің мәнін жазыңыз.
• 2-қадам: Бекітілген дәлелдеу тесті процедурасы бойынша тест тізбегін орындаңыз. Әр қадамның уақытын синхрондалған сағатпен тіркеңіз. Барлық уақыт белгілері үшін зауыттың NTP сілтемесін (stratum 1) пайдаланыңыз. PC жергілікті уақытын қолданбаңыз — сағаттың ауытқуы SIF жауап уақытының 1 секундтық дәлдігінен асып кетеді.
• 3-қадам: Кіріс сигналы енгізуден соңғы элементтің іске қосылуына дейінгі өлшенген жауап уақытын тіркеңіз. Оны қауіпсіздік талаптары сипаттамасындағы (SRS) SIF жауап уақыты талаптарымен салыстырыңыз. Қабылданатын рұқсат ±10%.
• 4-қадам: Тест аяқталғаннан кейінгі қалпын тіркеңіз. HIMA және ICS Triplex жүйелерінің қалыпты жұмыс режиміне оралғанын растаңыз. SILworx-та ешқандай тіркелген диагностикалық ақаулар жоқ екенін тексеріңіз. Triplex TMR Modbus 41001 регистрінің мәні 0x0000 (белсенді ақаулар жоқ) екенін растаңыз.
• 5-қадам: SIL тексеру есептеуін жаңа дәлелдеу тесті күнімен жаңартыңыз. Келесі дәлелдеу тесті аралығы үшін PFDavg қайта есептеңіз. Егер PFDavg SIL 3 жоғарғы шегінің 20%-ына жақындаса, SIF-ті ерте қайта тестілеу немесе архитектураны қарау үшін белгілеңіз. IEC 62443-2-1 жазба тұтастығы талаптарына сәйкес CMMS жүйесінде электрондық қолтаңба арқылы аяқталған тест жазбасын архивтеңіз.

Қорытынды және іс-әрекетке кеңес

HIMA HIMatrix және ICS Triplex TMR жүйелері үшін SIL 3 сәйкестігі дәлелдеу тесттерін қатаң жоспарлау және PFDavg-ты дәл бақылауға байланысты. Әр қосалқы жүйе үшін жеке PFDavg есептеңіз. Жеке қосалқы жүйелердің үлесін жалпы SIL 3 бюджеттің 50%-нан төмен ұстаңыз. Ішінара дәлелдеу тестінің несиесін тек диагностикалық қамту дәлелдері CMMS-де архивтелген жағдайда ғана қолданыңыз. Әрбір бастапқы және аяқталған күйді NTP-синхрондалған уақыт белгілерімен құжаттаңыз. SIL тексеруді жыл сайын жаңартыңыз. PFDavg SIL 3 жоғарғы шегінің 80%-ына жақындаған кез келген SIF-ті белгілеңіз. Бұл тәжірибелер зауыттың бүкіл өмірлік циклі бойы SIL 3 тұтастығын қорғайды.

Автор: Чен Хао – PLC, DCS және басқару жүйелері саласында 10 жылдан астам тәжірибесі бар өнеркәсіптік автоматтандыру инженері.