HIMA HIMatrix ve ICS Triplex TMR için SIL 3 Doğrulama Testi Planlaması ve PFDavg Yönetimi

IEC 61511 standardına uygun olarak SIL 3 doğrulama testlerinin planlanması, HIMA HIMatrix F60 ve ICS Triplex TMR mimarileri için PFDavg hesaplaması, kısmi doğrulama testi kredisi uygulanması ve çok yıllı tesis bakım döngülerinde uyumluluk kayıtlarının tutulmasına dair pratik bir rehber.

SIL 3 Gereksinimleri ve PFDavg Hedef Aralığı

IEC 61511 Tablo 3, SIL 3’ü 10⁻⁴ ile 10⁻³ arasında bir PFDavg aralığı olarak tanımlar. Bu, SIL 2’ye göre bir büyüklük derecesi daha sıkıdır. SIL 3’e ulaşmak ya yüksek derecede yedekli bir mimari ya da çok kısa doğrulama testi aralığı gerektirir. 1oo2D mimarili HIMA HIMatrix F60, doğrulama testi aralığı 1 yıl veya altında ve tanılama kapsamı %99’un üzerinde olduğunda SIL 3’ü sağlar.

ICS Triplex TMR, tam çevrimiçi tanılama ile 2oo3 donanım oylaması sayesinde SIL 3’ü başarır. Triplex TMR’nin dahili arızalar için tanılama kapsamı %99,7 olarak derecelendirilmiştir. 2 yıllık doğrulama testi aralığı ve kanal başına 1.2×10⁻⁷/h tehlikeli arıza oranı (λDU) ile PFDavg yaklaşık 5.3×10⁻⁴ olarak hesaplanır. Bu, SIL 3’ün üst sınırı olan 10⁻³’ü karşılar.

Ancak, PFDavg sabit bir değer değildir. Sistem yaşlandıkça zamanla artar. SIL doğrulama hesaplamasını yıllık olarak izleyin. Yaşlanan bileşenleri, λDU artışı PFDavg’yi SIL 3 üst sınırının üzerine çıkarmadan önce değiştirin.

Karma Mimariler İçin Doğrulama Testi Aralığı Hesaplaması

Birçok tesis, başlatıcılar için HIMA HIMatrix F60 ve son eleman için ICS Triplex TMR kombinasyonunu kullanır. Bu durumda, her alt sistem için PFDavg ayrı ayrı hesaplanır ve sonra toplanır. Toplam SIF PFDavg 10⁻³’ün altında kalmalıdır.

IEC 61511-1 Ek K formülünü 1oo2D mimari için kullanın:

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

HIMA HIMatrix F60 için λDU = 3×10⁻⁷/h kanal başına, Ti = 8,760 saat (1 yıl) ve DC = 0.99 değerleriyle:

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

Bu, ICS Triplex TMR son eleman alt sistemi için büyük bir PFDavg bütçesi bırakır. Ancak, hiçbir alt sistem toplam SIL 3 PFDavg bütçesinin %50’sinden fazlasını tüketmemelidir. Bu yaklaşım, SIL doğrulamasını geçersiz kılmadan gelecekteki değişiklikler için marj sağlar.

Kısmi Doğrulama Testi Kredisi ve Tanılama Kapsamının Etkisi

Tam doğrulama testi tüm tehlikeli arıza modlarını doğrular. Kısmi doğrulama testi ise yalnızca bir alt kümesini doğrular. IEC 61511 Madde 16.2.6, kısmi test oranı (PTF) belgelendiğinde kısmi doğrulama testi kredisi verilmesine izin verir. HIMA SILworx, PTF’yi test prosedürüne göre tanımlar. Operasyon sırasında standart bir kanal tanılama kontrolü, arıza modu kapsamına bağlı olarak PTF = 0.3 ile 0.5 arasında sayılır.

ICS Triplex TMR için çevrimiçi kendi kendine test, tehlikeli arıza modlarının yaklaşık %85’ini kapsar. Bu, yıllık doğrulama testinin yalnızca kalan %15’i ele alması gerektiği anlamına gelir. Bu, doğrulama testi süresini 8 saatten yaklaşık 1.5 saate düşürür. SIL doğrulama aracında bu krediyi, çevrimiçi tanılama katkısı için PTF = 0.85 ve manuel doğrulama testi tamamlayıcısı için PTF = 0.15 girerek uygulayın.

Ayrıca, tanılama kapsamı kredisi kanıt gerektirir. HIMA HIMatrix SILworx, tanılama test sonuçlarını dahili olay günlüğünde kaydeder. Bu günlüğü aylık olarak dışa aktarın ve CMMS sisteminde arşivleyin. ICS Triplex kontrolör tanılama durumu, Modbus TCP kayıt 41001 (bit haritalı, 16 arıza kategorisi) üzerinden erişilebilir. Bu kaydı günlük olarak OPC DA tarihçisine kaydedin. Bu arşivlenmiş veri, denetimler sırasında IEC 61511 Madde 16.2.5 doğrulama testi dokümantasyon kanıtı olarak hizmet eder.

Beş Adımlı Doğrulama Testi Kayıt Dokümantasyonu

IEC 61511 Madde 16.3, doğrulama testi kayıtlarının belirli veri alanlarını içermesini zorunlu kılar. Eksik alanlar test kredisini geçersiz kılar. Her SIL 3 SIF doğrulama testi için aşağıdaki dokümantasyon prosedürünü izleyin:

• Adım 1: Herhangi bir test müdahalesinden önce bulunan durumu kaydedin. Her HIMA HIMatrix F60 kanalı için LED durumunu (yeşil/amber/kırmızı) ve SILworx tanılama özet baytını not edin. Her ICS Triplex TMR çıkışı için röle durumunu ve Modbus kayıt 41001 değerini not edin.
• Adım 2: Onaylanmış doğrulama testi prosedürüne göre test dizisini yürütün. Her adımın zamanını senkronize edilmiş bir saatle kaydedin. Tüm zaman damgaları için tesis NTP referansını (stratum 1) kullanın. PC yerel saatini kullanmayın — saat sapması, SIF tepki süresi doğrulaması için gereken 1 saniyelik çözünürlüğü aşar.
• Adım 3: Giriş sinyali enjeksiyonundan son eleman aktivasyonuna kadar ölçülen tepki süresini kaydedin. Güvenlik gereksinimleri spesifikasyonundaki (SRS) SIF tepki süresi gereksinimi ile karşılaştırın. Kabul edilebilir tolerans, gereken tepki süresinin ±%10’u kadardır.
• Adım 4: Test tamamlandıktan sonra bırakılan durumu kaydedin. Hem HIMA hem de ICS Triplex sistemlerinin normal çalışma moduna geri döndüğünü doğrulayın. SILworx’te kilitlenmiş tanılama hatası olmadığını kontrol edin. Triplex TMR Modbus kayıt 41001’in 0x0000 (aktif hata yok) okuduğunu onaylayın.
• Adım 5: Yeni doğrulama testi tarihi ile SIL doğrulama hesaplamasını güncelleyin. Bir sonraki doğrulama testi aralığı için PFDavg’yi yeniden hesaplayın. PFDavg, SIL 3 üst sınırının %80’ine yaklaşırsa, SIF’i erken yeniden test veya mimari inceleme için işaretleyin. Tamamlanan test kaydını IEC 62443-2-1 kayıt bütünlüğü gereksinimlerine uygun olarak elektronik imza ile CMMS’de arşivleyin.

Sonuç ve Eylem Önerisi

HIMA HIMatrix ve ICS Triplex TMR sistemleri için SIL 3 uyumluluğu, titiz doğrulama testi planlaması ve doğru PFDavg takibine bağlıdır. Her alt sistem için PFDavg ayrı ayrı hesaplayın. Bireysel alt sistem katkılarını toplam SIL 3 bütçesinin %50’sinin altında tutun. Kısmi doğrulama testi kredisini yalnızca tanılama kapsamı kanıtı CMMS’de arşivlendiğinde uygulayın. Her bulunan ve bırakılan durumu NTP senkronize zaman damgalarıyla belgeleyin. SIL doğrulamasını yıllık olarak güncelleyin. PFDavg, SIL 3 üst sınırının %80’ine yaklaşan herhangi bir SIF’i işaretleyin. Bu uygulamalar, tesis ömrü boyunca SIL 3 bütünlüğünü korur.

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