SIL 3 pārbaudes testu plānošana un PFDavg pārvaldība HIMA HIMatrix un ICS Triplex TMR sistēmām

Praktisks IEC 61511 ceļvedis SIL 3 pārbaudes testu plānošanai, PFDavg aprēķināšanai HIMA HIMatrix F60 un ICS Triplex TMR arhitektūrām, daļējas pārbaudes testa kredīta piemērošanai un atbilstības ierakstu uzturēšanai daudzgadu rūpnīcas apkopju ciklu laikā.

SIL 3 prasības un PFDavg mērķa diapazons

IEC 61511 3. tabula definē SIL 3 kā PFDavg diapazonu no 10⁻⁴ līdz 10⁻³. Tas ir viens lieluma kārtas prasīgāks nekā SIL 2. SIL 3 sasniegšanai nepieciešama vai nu ļoti redundanta arhitektūra, vai ļoti īss pārbaudes testa intervāls. HIMA HIMatrix F60 ar 1oo2D arhitektūru sasniedz SIL 3 tikai tad, ja pārbaudes testa intervāls ir ne ilgāks par 1 gadu un diagnostikas pārklājums pārsniedz 99%.

ICS Triplex TMR sasniedz SIL 3, izmantojot savu 2oo3 aparatūras balsošanu ar pilnu tiešsaistes diagnostiku. Triplex TMR diagnostikas pārklājums ir novērtēts kā 99,7% iekšējo kļūmju gadījumā. Apvienojumā ar 2 gadu pārbaudes testa intervālu un bīstamas kļūmes ātrumu (λDU) 1,2×10⁻⁷/h uz kanālu, PFDavg aprēķinās aptuveni 5,3×10⁻⁴. Tas atbilst SIL 3 augšējai robežai 10⁻³.

Tomēr PFDavg nav fiksēta vērtība. Tā palielinās laika gaitā, sistēmai novecojot. Katru gadu uzraugiet SIL verifikācijas aprēķinu. Aizvietojiet novecojošas sastāvdaļas pirms λDU pieauguma, kas varētu pārsniegt SIL 3 augšējo robežu.

Pārbaudes testa intervāla aprēķins jauktām arhitektūrām

Daudzas rūpnīcas izmanto HIMA HIMatrix F60 iniciatoriem un ICS Triplex TMR galvenajam elementam. Šādā gadījumā aprēķiniet PFDavg katram apakšsistēmai atsevišķi. Pēc tam saskaitiet tos. Kopējais SIF PFDavg jābūt zemākam par 10⁻³.

Lietojiet IEC 61511-1 pielikuma K formulu 1oo2D arhitektūrai:

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

HIMA HIMatrix F60 ar λDU = 3×10⁻⁷/h uz kanālu, Ti = 8,760 h (1 gads) un DC = 0.99:

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

Tas atstāj lielu PFDavg budžetu ICS Triplex TMR galvenajam elementam. Tomēr nekad neļaujiet nevienai apakšsistēmai patērēt vairāk nekā 50% no kopējā SIL 3 PFDavg budžeta. Šī pieeja nodrošina rezervi nākotnes izmaiņām, neapdraudot SIL verifikāciju.

Daļējas pārbaudes testa kredīts un diagnostikas pārklājuma ietekme

Pilns pārbaudes tests pārbauda visas bīstamās kļūmes. Daļējs pārbaudes tests pārbauda tikai daļu no tām. IEC 61511 16.2.6 pants atļauj daļējas pārbaudes testa kredītu, ja ir dokumentēta daļējā testa daļa (PTF). HIMA SILworx definē PTF katrai testēšanas procedūrai. Standarta kanāla diagnostikas pārbaude darbības laikā tiek uzskatīta par PTF = 0.3 līdz 0.5, atkarībā no kļūmes veida pārklājuma.

ICS Triplex TMR tiešsaistes pašpārbaude aptver aptuveni 85% bīstamo kļūmju. Tas nozīmē, ka gada pārbaudes testā jārisina tikai atlikušās 15%. Tas samazina pārbaudes testa ilgumu no 8 stundām līdz aptuveni 1,5 stundām uz SIF. Šo kredītu piemērojiet SIL verifikācijas rīkā, ievadot PTF = 0.85 tiešsaistes diagnostikas daļai un PTF = 0.15 manuālajam pārbaudes testam.

Turklāt diagnostikas pārklājuma kredīts prasa pierādījumus. HIMA HIMatrix SILworx reģistrē diagnostikas testa rezultātus iekšējā notikumu žurnālā. Eksportējiet šo žurnālu katru mēnesi un arhivējiet CMMS sistēmā. ICS Triplex kontroliera diagnostikas statuss ir pieejams caur Modbus TCP reģistru 41001 (bitu karte, 16 kļūdu kategorijas). Reģistru reģistrējiet katru dienu, izmantojot OPC DA vēsturnieku. Šie arhivētie dati kalpo kā IEC 61511 16.2.5 panta pārbaudes testa dokumentācijas pierādījums auditos.

Piecu soļu pārbaudes testa ierakstu dokumentācija

IEC 61511 16.3 pants prasa, lai pārbaudes testa ieraksti saturētu konkrētas datu lauku informācijas. Trūkstoši lauki anulē testa kredītu. Ievērojiet šo dokumentācijas procedūru katram SIL 3 SIF pārbaudes testam:

• 1. solis: Ierakstiet sākotnējo stāvokli pirms jebkādas testēšanas iejaukšanās. Katram HIMA HIMatrix F60 kanālam atzīmējiet LED statusu (zaļš/oranžs/sarkans) un SILworx diagnostikas kopsavilkuma baitu. Katram ICS Triplex TMR izejas elementam atzīmējiet releja stāvokli un Modbus reģistra 41001 vērtību.
• 2. solis: Veiciet testa secību saskaņā ar apstiprināto pārbaudes testa procedūru. Ierakstiet katra soļa laiku, izmantojot sinhronizētu pulksteni. Izmantojiet rūpnīcas NTP atsauci (stratums 1) visiem laika zīmēm. Nelietojiet datora lokālo laiku — pulksteņa nobīde pārsniedz 1 s precizitāti, kas nepieciešama SIF reakcijas laika pārbaudei.
• 3. solis: Ierakstiet mērīto reakcijas laiku no ieejas signāla ievadīšanas līdz galvenā elementa aktivizēšanai. Salīdziniet ar SIF reakcijas laika prasību drošības prasību specifikācijā (SRS). Pieļaujamā novirze ir ±10% no prasītā reakcijas laika.
• 4. solis: Ierakstiet beigu stāvokli pēc testa pabeigšanas. Apstipriniet, ka gan HIMA, gan ICS Triplex sistēmas ir atjaunotas normālā darbības režīmā. Pārbaudiet, ka SILworx nerāda ieslēgtas diagnostikas kļūmes. Apstipriniet, ka Triplex TMR Modbus reģistrs 41001 rāda 0x0000 (nav aktīvu kļūdu).
• 5. solis: Atjauniniet SIL verifikācijas aprēķinu ar jauno pārbaudes testa datumu. Pārrēķiniet PFDavg nākamajam pārbaudes testa intervālam. Ja PFDavg tuvojas 20% robežai no SIL 3 augšējās robežas, atzīmējiet SIF priekš agrīnas atkārtotas pārbaudes vai arhitektūras pārskatīšanas. Arhivējiet pabeigto testa ierakstu CMMS ar elektronisko parakstu saskaņā ar IEC 62443-2-1 ierakstu integritātes prasībām.

Nobeigums un rīcības ieteikumi

SIL 3 atbilstība HIMA HIMatrix un ICS Triplex TMR sistēmām ir atkarīga no stingras pārbaudes testa plānošanas un precīzas PFDavg uzraudzības. Aprēķiniet PFDavg katram apakšsistēmai atsevišķi. Saglabājiet individuālo apakšsistēmu ieguldījumu zem 50% no kopējā SIL 3 budžeta. Daļēju pārbaudes testa kredītu piemērojiet tikai tad, ja diagnostikas pārklājuma pierādījumi ir arhivēti CMMS. Dokumentējiet katru sākotnējo un beigu stāvokli ar NTP sinhronizētām laika zīmēm. Atjauniniet SIL verifikāciju katru gadu. Atzīmējiet jebkuru SIF, kur PFDavg tuvojas 80% no SIL 3 augšējās robežas. Šīs prakses nodrošina SIL 3 integritāti visā rūpnīcas dzīves ciklā.

Autors: Čens Hao ir rūpnieciskās automatizācijas inženieris ar vairāk nekā 10 gadu pieredzi PLC, DCS un vadības sistēmās.