SIL Dereceli Güvenlik Enstrümantasyon Sistemleri için Enstrüman Döngüsü Test Prosedürü

Neden SIL Döngü Testleri Standart Devreye Alma Kontrollerinden Farklıdır

Standart bir döngü testi, sinyal sürekliliğini ve ölçeklendirme doğruluğunu doğrular. Bir SIL döngü testi ise bunların hepsini yapar ve ayrıca güvenlik fonksiyonunun doğru proses değişkeni değerinde aktive olduğunu, reset sonrası doğru şekilde devre dışı kaldığını ve gizli hata bırakmadığını doğrular. IEC 61511 Madde 16.2, her SIL dereceli döngü için her kanıt testi aralığında bulunan ve bırakılan durumların belgelenmesini zorunlu kılar. Ayarlama öncesi bulunan verilerin belgelenmemesi, uygunluk amaçlı kanıt testini geçersiz kılar.

Allen-Bradley ControlLogix 1756-L85E sistemleri için Studio 5000’i açın ve Güvenlik Görevini bulun. Güvenlik fonksiyonu mantık etiketi ile SRS’nin eşleştiğini doğrulayın. Triconex T3000 sistemleri için TriStation 1131’i açın ve koruyucu fonksiyonu uygulayan mantık ağını doğrulayın. Her iki sistem de herhangi bir fiziksel müdahale öncesinde bakım baypası gerektirir. Kanıt testi aralığını doğrulayın — SIL 2 döngüleri genellikle PFDavg hesaplamalarına dayanarak 2 yıllık kanıt testi aralıkları gerektirir. Fonksiyonel güvenlik mühendisi tarafından onaylanmış belgelenmiş bir sapma olmadan aralığı asla uzatmayın.

Bakım Baypası ve Engelleme Prosedürü

• Adım 1: Allen-Bradley ControlLogix’te, Studio 5000’de Güvenlik Baypas Talebi mekanizmasını kullanarak ilgili güvenlik baypas bitini ayarlayın. Zorlama (force) kullanmayın. Güvenlik görevi zorlamaları, güvenlik CPU’sunun kanıt testi algılama mantığını baypas eder. Baypas biti, tarihçide Güvenlik Baypas Aktif alarmını tetikler.
• Adım 2: Triconex T3000’de TriStation 1131’i açın ve test edilen kanal için Bakım Modunu etkinleştirin. Bakım Modu, kanal çıkışını önceden yapılandırılmış güvenli duruma ayarlar. Etkilenen modülün Tricon CX ön panel LED’i yeşilden amber renge döner. Başlangıç zamanını izin-çalışma sistemine kaydedin.
• Adım 3: Oylama mantığının yanlış bir trip tetiklemediğini doğrulayın. 2oo3 oylama fonksiyonu için bir kanalın bakımda olması kabul edilebilir. 1oo1 fonksiyonu için, ilerlemeden önce son elemanın valf aktüatörü seviyesinde engellendiği doğrulanmalıdır.
• Adım 4: Baypası kontrol odası operatörü ile onaylayın. Operatör, SCADA yüzey panelinde baypası kabul etmeli ve kullanıcı kimliğini girmelidir. Bu, IEC 61511 Madde 11.9 tarafından zorunlu tutulan bir denetim izi oluşturur.

Soğuk Döngü Testi: Sinyal Enjeksiyonu ve Ölçeklendirme Doğrulaması

Soğuk döngü testi, canlı proses sıvısı olmadan sinyal enjekte etmek için proses kalibratörü kullanır. 4–20 mA basınç vericisi döngüsü için, verici terminal başında 4.000 mA, 12.000 mA ve 20.000 mA sinyalleri enjekte edin. Her noktada DCS ham sayısını kaydedin.

Allen-Bradley ControlLogix 1756-IF16 analog giriş modülleri için beklenen ham sayı aralığı 0–32767’dir. 4 mA’de beklenen sayı 0 ±20 sayıdır (%0,06 aralık). 20 mA’de beklenen sayı 32767 ±20 sayıdır. 50 sayıyı aşan ofsetler, RSLogix 5000 Analog Giriş Kalibrasyon Sihirbazı kullanılarak modülün yeniden kalibrasyonunu gerektirir.

Triconex T3000 TRICON AI modülleri için analog giriş çözünürlüğü 16 bittir. 4 mA’de AI kanal 0x0000 okur. 20 mA’de kanal 0x7FFF okur. Herhangi bir test noktasında 0x0050 (80 sayı) üzerindeki sapmalar AI modülünün değiştirilmesini gerektirir — T3000 AI kanal kazancının saha kalibrasyonunu desteklemez.

• Adım 1: Proses kalibratörünü verici kablolaması ile paralel olarak bağlantı kutusunda bağlayın. Kaynak modunu 4.000 mA olarak ayarlayın. DCS’nin güncellemesi için 5 saniye bekleyin. DCS gösterge değerini ve ham sayıyı kaydedin.
• Adım 2: 12.000 mA’ye (aralığın %50’si) yükseltin. DCS göstergesinin mühendislik birimi aralığının %50 ±%0,5’ini okuduğunu doğrulayın. Bulunan değerleri kaydedin.
• Adım 3: 20.000 mA’ye (aralığın %100’ü) yükseltin. DCS’nin tam ölçek değerini ±%0,5 toleransla okuduğunu doğrulayın. Bulunan değerleri kaydedin.
• Adım 4: 3.600 mA enjekte edin. DCS’nin 3 saniye içinde “Düşük Kablo Kopması” alarmı verdiğini doğrulayın. Allen-Bradley ControlLogix’te 4–20 mA AI için kablo kopma eşiği Studio 5000 modül özelliklerinde 3.6 mA olarak yapılandırılabilir.
• Adım 5: 21.000 mA enjekte edin. DCS’nin 3 saniye içinde “Yüksek Aşım” alarmı verdiğini doğrulayın. ControlLogix 1756-IF16 aşım eşiği 21.0 mA’dır. Triconex AI modül aşım eşiği varsayılan olarak 20.5 mA’dır.
• Adım 6: Tüm bulunan verileri döngü test kayıt formuna kaydedin. Tüm değerler kabul kriterleri içindeyse “Bulunan = Bırakılan” olarak belgeleyin. Herhangi bir değer saparsa, ayarlama yapın ve yeniden test edin. Hem bulunan hem bırakılan değerleri mühendis imzası ile belgeleyin.

Sıcak Döngü Testi: Güvenlik Fonksiyonu Aktivasyon Doğrulaması

Sıcak döngü testi, güvenlik fonksiyonunun doğru proses değişkeni set noktasında aktive olduğunu doğrular. Bu test, sensörden mantık çözücüye ve son elemana kadar tam SIS döngüsünü çalıştırır. Sıcak testler canlı proses koşulları veya sertifikalı basınç kaynağı kullanılarak simüle edilmiş proses koşulları gerektirir.

İlk olarak, son elemanın (genellikle bir ESD valfi) teste başlamadan önce güvenli durumda olduğunu doğrulayın. Bunu aktüatör pozisyon geri bildirim göstergesi ile kontrol edin. Valf pozisyon geri bildirimi komut sinyali ile seyahat mesafesinin %5’inden fazla uyuşmuyorsa devam etmeyin.

İkinci olarak, enjekte edilen sinyali güvenlik fonksiyonu trip set noktasına doğru yavaşça artırın. 95 barg yüksek-yüksek basınç tripi için, eşdeğer mA sinyalini adım adım enjekte edin: 18 mA (%90), 18.8 mA (%94), 19.0 mA (%95). Triconex T3000 veya Allen-Bradley ControlLogix güvenlik fonksiyonunun aktive olduğu tam mA değerini kaydedin. Aktivasyon noktası SRS’de belirtilen set noktasının ±%1’i içinde olmalıdır.

Üçüncü olarak, reset dizisini doğrulayın. Aktivasyondan sonra sinyali reset eşiğinin altına düşürün. Güvenlik fonksiyonunun operatörün açık reset işlemi olmadan otomatik reset yapmadığını doğrulayın. IEC 61511 Madde 11.6.4’e göre SIL 2 fonksiyonlar için mandallı reset mimarisi zorunludur. Kendiliğinden resetlenen bir SIL 2 döngüsü, set noktası doğruluğuna bakılmaksızın kanıt testini geçemez.

Son olarak, yanıt süresini doğrulayın. Sensör giriş değişikliğinden son elemanın tam seyahatine kadar SIS döngüsü yanıt süresi, SRS’de belirtilen Proses Güvenlik Zamanını (PST) aşmamalıdır. 1 ms çözünürlükte kronometre veya DCS SOE kaydedici kullanın. Triconex TMR dijital çıkış modülü yanıt süresi 30 ms ve Allen-Bradley ControlLogix güvenlik görev tarama süresi 10 ms olup, 2 saniyelik PST uygulamasında valf seyahati için 1960 ms bütçe bırakır.

IEC 61511 Dokümantasyon ve Denetim Gereksinimleri

Her SIL kanıt testi üç zorunlu belge üretir: Döngü Test Kayıt Formu (LTR), Kanıt Test Sertifikası (PTC) ve güncellenmiş Fonksiyonel Güvenlik Değerlendirmesi (FSA). LTR, bulunan ve bırakılan değerleri, kalibrasyon sertifikalı test ekipmanı seri numaralarını, test yapan kişinin adını ve tanık imzasını içerir. PTC, güvenlik fonksiyonunun tüm kabul kriterlerini karşıladığını veya uygunsuzlukları ve düzeltici eylem planlarını belgeleyerek onaylar. FSA güncellemesi, gerçek kanıt testi kapsamına göre PFDavg’yi yeniden hesaplar.

Yaygın denetim eksiklikleri şunlardır: bulunan kayıtların eksik olması (test yapan kişi kaydetmeden önce ayarlama yapmış), kalibrasyon sertifikası süresi dolmuş test ekipmanı kullanımı (maksimum 12 aylık aralık), SIL 2 ve üzeri fonksiyonlar için tanık imzası olmaması ve test sonrası PFDavg’nin yeniden hesaplanmaması. Bunların her biri TÜV Rheinland fonksiyonel güvenlik denetim kriterlerine göre Büyük Uygunsuzluk olarak değerlendirilir.

Herhangi bir SIL kanıt testi başlamadan önce bir ön test kontrol listesi uygulayın. Doğrulayın: test ekipmanı kalibrasyonu geçerli, MOC onaylı, baypas izni verilmiş, SRS set noktaları doğrulanmış, önceki LTR bilinen eksiklikler için gözden geçirilmiş. Beş dakikalık ön test doğrulaması, saatler süren denetim düzeltmelerini önler.

Sonuç ve Eylem Tavsiyesi

SIL enstrüman döngü testleri bir formalite değildir. Bunlar, son kanıt testinden bu yana birikmiş gizli arızaları tespit etmenin birincil mekanizmasıdır. Ölçeklendirme ve kablo kopması algılamasını doğrulamak için altı adımlı soğuk döngü testi dizisini izleyin. Güvenlik fonksiyonunun SRS set noktasında ±%1 tolerans içinde aktive olduğunu doğrulamak için sıcak döngü testini kullanın. Mandallı reset davranışını ve yanıt süresini Proses Güvenlik Zamanı bütçesine karşı kontrol edin.

Allen-Bradley ControlLogix’te güvenlik baypas bitlerini kullanın, zorlamaları asla kullanmayın. Triconex T3000’de zaman damgalı izin-çalışma girişi ile Bakım Modunu kullanın. Herhangi bir ayarlama öncesinde bulunan verileri kaydedin. Mühendis imzası ve TÜV uyumlu dokümantasyon ile Kanıt Test Sertifikaları düzenleyin. Her kanıt testi döngüsünden sonra PFDavg’yi yeniden hesaplayın. Sistematik, belgelenmiş SIL döngü testi, hem insanları hem de proses varlıklarını güvende tutan mühendislik temelidir.

Yazar: Wang Jiaming, PLC, DCS ve kontrol sistemlerinde 10 yılı aşkın deneyime sahip endüstriyel otomasyon mühendisi.