OPTISWITCH 5300C Détecteur de niveau à lames vibrante Transistor (NPN/PNP) Avec qualification SIL Safety Manual Table des matières Table des matières 1 Langue du document 2 Domaine de validité 2.1 Version d'appareil.............................................................................................................. 4 2.2 Domaine d'utilisation......................................................................................................... 4 2.3 Conformité SIL.................................................................................................................. 4 3 Conception 3.1 Fonction de sécurité.......................................................................................................... 5 3.2 État de sécurité................................................................................................................. 5 3.3 Conditions requises pour le fonctionnement..................................................................... 5 4 Caractéristiques techniques relatives à la sécurité 4.1 Grandeur caractéristique selon la norme IEC 61508......................................................... 6 4.2 Caractéristiques selon ISO 13849-1.................................................................................. 6 4.3 Informations complémentaires.......................................................................................... 7 5 Mise en service 5.1 Généralités........................................................................................................................ 9 5.2 Paramétrage des appareils............................................................................................... 9 6 Diagnostic et maintenance 6.1 Comportement en cas d'erreur........................................................................................ 10 6.2 Réparation...................................................................................................................... 10 7 Contrôle périodique 7.1 Généralités...................................................................................................................... 11 7.2 Test 1 - sans remplissage ou démontage du capteur...................................................... 11 7.3 Test 2 - avec remplissage ou démontage du capteur...................................................... 12 8 Annexe A - compte-rendu 9 Annexe B - Définition des termes 2 OPTISWITCH 5300C • Transistor (NPN/PNP) 51195-FR-150930 Date de rédaction : 2015-07-14 1 Langue du document 1 Langue du document Das vorliegende Safety Manual für Funktionale Sicherheit ist verfügbar in den Sprachen Deutsch, Englisch, Französisch und Russisch. EN The current Safety Manual for Functional Safety is available in German, English, French and Russian language. FR Le présent Safety Manual de sécurité fonctionnelle est disponible dans les langues suivantes: allemand, anglais, français et russe. RU Данное руководство по функциональной безопасности Safety Manual имеется на немецком, английском, французском и русском языках. 51195-FR-150930 DE OPTISWITCH 5300C • Transistor (NPN/PNP) 3 2 Domaine de validité 2 Domaine de validité 2.1 Version d'appareil Ce manuel de sécurité est valable pour les détecteurs de niveau OPTISWITCH 5300C - Transistor (NPN/PNP) avec qualification SIL Préamplificateur : • SG60HT-I • • à partir de la vers. du mat. 1.0.0 à partir de la vers. logicielle 1.1.0 Versions valables : Les versions " boîtier en plastique " et " boîtier externe " sont exclues ! 2.2 Domaine d'utilisation Le transmetteur peut être utilisé pour la détection de niveau dans des liquides dans un système spécifique à la sécurité selon IEC 61508 dans les modes de fonctionnement low demand mode ou high demand mode : • • Jusqu'à SIL2 dans une architecture à un canal Jusqu'à SIL3 dans une architecture à canaux multiples (appropriation systématique SC3) Pour la sortie de la valeur de mesure, l'interface suivante peut être utilisée : • Transistor (NPN/PNP) Les deux sorties transistor doivent être évaluées ! Utilisez un câble blindé pour le raccordement ! 2.3 Conformité SIL La conformité SIL a été évaluée et certifiée indépendamment par TÜV Rheinland selon CEI 61508:2010 (Ed.2).1) Le certificat est valable pendant toute la durée de vie de tous les appareils qui sont mis en circulation avant la fin de sa validité ! 4 Voir l'annexe pour les documents de preuve. OPTISWITCH 5300C • Transistor (NPN/PNP) 51195-FR-150930 1) 3 Conception 3 Fonction de sécurité Conception 3.1 Fonction de sécurité Pour la surveillance d'un seuil de niveau, le capteur détecte un seuil déterminé par le lieu de montage via les états "Élément vibrant découvert" ou "Élément vibrant recouvert". L'état détecté est signalé à la sortie avec "Transistor non conducteur" ou "Transistor conducteur". État de sécurité 3.2 État de sécurité L'état de sécurité des sorties transistor est indépendant du mode de fonctionnement réglé sur le capteur. Les deux sorties transistor doivent être utilisées pour la fonction de sécurité ! Exemples : • • Pour la commande de la charge de sortie, cette dernière est raccordée aux bornes 2 et 3 Pour un APS connecté en aval, les sorties NPN et PNP sont exploitées par deux canaux séparés Mode de fonctionnement Protection antidébordement Protection contre la marche à vide Mode de fonctionne- Mode de fonctionnement max. ment min. Élément vibrant Transistors immergé émergé Non conducteur Non conducteur (Désexcité) (Désexcité) Signaux de sortie pour Sorties transistor : défaut de fonctionnement • Non conducteur Remarques et restrictions 3.3 • • 51195-FR-150930 • • Conditions requises pour le fonctionnement Vous devez respecter l'utilisation conforme du système de mesure en prenant en compte la pression, la température, la densité et les propriétés chimiques du produit. Les limites spécifiques à l'application doivent être respectées. Les spécifications selon les indications du manuel de mise en service, en particulier la charge de courant des circuits de sortie doivent rester dans les limites indiquées dans la notice technique Respecter les indications contenues dans le chapitre "Caractéristiques techniques relatives à la sécurité", paragraphe "Informations complémentaires" Toutes les parties intégrantes de la chaîne de mesure doivent correspondre au "Safety Integrity Level (SIL)" prévu OPTISWITCH 5300C • Transistor (NPN/PNP) 5 4 Caractéristiques techniques relatives à la sécurité 4 Caractéristiques techniques relatives à la sécurité 4.1 Grandeur caractéristique selon la norme IEC 61508 Grandeur caractéristique Valeur Safety Integrity Level SIL2 dans une architecture à un canal Tolérance aux anomalies matérielles HFT = 0 Type d'appareil Type B Mode de fonctionnement Low demand mode, High demand mode SFF > 90 % MTTR 8h MTBF = MTTF + MTTR3) 1,17 x 106 h (134 ans) Intervalle des tests de diagnostic4) < 120 s Temps de réaction en cas de défaillance5) <2s SIL3 dans une architecture à plusieurs canaux2) Taux de défaillance λS 211 FIT λDD 167 FIT λDU 31 FIT λH 0 FIT λL 0 FIT λAD 11 FIT PFDAVG 0,026 x 10-2 (T1 = 1 an) PFDAVG 0,038 x 10-2 (T1 = 2 ans) PFDAVG 0,075 x 10-2 (T1 = 5 ans) PFH 0,031 x 10-6 1/h 4.2 λAU 43 FIT Caractéristiques selon ISO 13849-1 Les caractéristiques suivantes découlent des caractéristiques relevant de la sécurité selon ISO 13849-1 (sécurité des machines) :6) Grandeur caractéristique Valeur MTTFd 544 ans DC 85 % Performance Level 3,12 x 10-8 1/h (correspond à "e") 3) 4) 5) 6) 6 Redondance homogène possible. Erreurs situées en dehors de la fonction de sécurité incluses. Intervalle de temps pendant lequel tous les diagnostics internes sont effectués au moins une fois. Temps entre le début de l'évènement et la délivrance de la signalisation de défaut. La norme ISO 13849-1 ne faisait pas partie de la certification de l'appareil. OPTISWITCH 5300C • Transistor (NPN/PNP) 51195-FR-150930 2) 4 Caractéristiques techniques relatives à la sécurité Détermination des taux de défaillance 4.3 Informations complémentaires Les taux de défaillance de l'appareil ont été déterminés par une analyse FMEDA selon CEI 61508. Ces calculs reposent sur les taux de défaillance des éléments de construction selon SN 29500. Toutes les valeurs se rapportent à une température ambiante moyenne de 40 °C (104 °F) pendant la durée de fonctionnement. Pour des températures plus élevées, les valeurs doivent être corrigées : • • Suppositions de la FMEDA Des facteurs semblables sont valables lorsque des variations de températures sont escomptées. • • • • • Calcul de PFDAVG Température d'utilisation continue > 50 °C (122 °F) multipliée par un facteur 1,3 Température d'utilisation continue > 60 °C (140 °F) multipliée par un facteur 2,5 Les taux de défaillance sont constants. Respecter la durée d'utilisation des composants selon CEI 61508-2. Les défaillances multiples n'ont pas été considérées L'usure des composants mécaniques n'a pas été prise en considération Les taux de défaillance des alimentations courant externes n'ont pas été pris en compte dans le calcul Les conditions environnementales correspondent à un environnement industriel moyen Les valeurs susmentionnées pour PFDAVG ont été calculées de manière suivante pour une architecture 1oo1 : (1 – PTC) × λ DU × LT PTC × λ DU × T1 PFDAVG = + λ DD x MTTR + 2 2 • • • • T1 = Proof Test Interval PTC = 90 % LT = 10 ans MTTR = 8 h 51195-FR-150930 Conditions marginales en Une unité d'exploitation et de commande connectée en aval doit offrir fonction de la configura- les caractéristiques suivantes : tion de l'unité d'exploi• Le circuit de sortie du transducteur de mesure est évalué selon le tation principe du courant repos • Les signaux " fail low " et " fail high " sont interprétés comme des anomalies et déclenchent une signalisation de défaut Si cela n'est pas le cas, il faudra attribuer les parts correspondantes des taux de défaillance aux anomalies dangereuses et les valeurs citées contenues dans le chapitre " Caractéristiques techniques " doivent être de nouveau déterminées ! Architecture à plusieurs canaux Du fait de l'appropriation systématique SC3, cet appareil peut être utilisé dans des systèmes à canaux multiples jusqu'à SIL3 avec redondance homogène. OPTISWITCH 5300C • Transistor (NPN/PNP) 7 4 Caractéristiques techniques relatives à la sécurité Les valeurs des caractéristiques relatives à la sécurité doivent être spécialement calculées pour la structure de la chaîne de mesure sélectionnée à l'aide des taux de défaillance indiqués précédemment. Dans ce cas, il faudra tenir compte d'un facteur Common Cause (CCF) (voir CEI 61508-6, Annexe D). 51195-FR-150930 8 OPTISWITCH 5300C • Transistor (NPN/PNP) 5 Mise en service 5 Montage et installation Mise en service 5.1 Généralités Respecter les consignes de montage et d'installation de la notice de mise en service. La mise en service doit être effectuée dans des conditions process. Éléments de réglage 5.2 Paramétrage des appareils Les éléments de commande suivants servent au paramétrage de la fonction de sécurité : • • Inverseur pour la commutation du mode de fonctionnement (min./ max.) Inverseur pour la commutation de la sensibilité La fonction des éléments de réglage vous sera décrite dans la notice de mise en service. Remarques Pendant le paramétrage, la fonction de sécurité doit être considérée comme non sure ! Le cas échéant, des mesures doivent être prises afin de maintenir la fonction de sécurité. 51195-FR-150930 Le capteur doit être protégé contre un réglage et configuration involontaire ou non autorisé ! OPTISWITCH 5300C • Transistor (NPN/PNP) 9 6 Diagnostic et maintenance 6 Diagnostic interne 6.1 Diagnostic et maintenance Comportement en cas d'erreur Si un défaut de fonctionnement est détecté, alors les signaux de sortie correspondants passent à l'état de sécurité (voir paragraphe"État de sécurité"). Cet état est maintenu au moins 1 seconde. Si aucune erreur n'est reconnue, la fonction de sécurité est réexécutée correctement. L'intervalle des tests de diagnostic est indiqué dans le chapitre " Caractéristiques techniques relatives à la sécurité ". Comportement en cas de défauts 6.2 Réparation En présence d'erreurs détectées, il faudra mettre tout le système de mesure hors service et maintenir le process dans un état de sécurité par d'autres dispositions. L'apparition d'une défaillance dangereuse non détectée doit être signalée au fabricant (description de l'erreur incluse). Changement de l'électronique Le procédé est décrit dans le manuel de mise en service. Les remarques concernant le paramétrage et la mise en service doivent être respectées. 51195-FR-150930 10 OPTISWITCH 5300C • Transistor (NPN/PNP) 7 Contrôle périodique 7 Objectif Contrôle périodique 7.1 Généralités Pour détecter d'éventuelles défaillances dangereuses inconnues, la fonction de sécurité doit être vérifiée par un contrôle périodique à intervalles de temps réguliers. C'est à l'exploitant de l'installation qu'il incombe de définir le type de vérification. Les intervalles de temps dépendent du PFDAVG (voir le chapitre "Caractéristiques techniques relatives à la sécurité"). Le compte-rendu contenu dans l'annexe peut être utilisé pour la documentation de ces tests. Si l'un des tests décèle des défauts, il faut mettre tout le système de mesure hors service et maintenir le process dans un état de sécurité avec d'autres mesures de protection. Préparation Dans une architecture à plusieurs canaux, ceci est valable séparément pour chaque canal. • • État de l'appareil non fiable Déterminer la fonction de sécurité (mode de fonctionnement, points de commutation) Si besoin est, ôter l'appareil de la chaîne de sécurité et maintenir la fonction de sécurité d'une autre manière. Attention ! Pendant le test de fonctionnement, la fonction de sécurité doit être considérée comme non fiable. Tenez compte du fait que le test de fonctionnement a des effets sur les appareils connectés en aval. Le cas échéant, des mesures doivent être prises afin de maintenir la fonction de sécurité. Lorsque le test de fonctionnement est achevé, l'état spécifique pour la fonction de sécurité doit de nouveau être créé. 7.2 Conditions • • • Déroulement Test 1 - sans remplissage ou démontage du capteur Appareil à l'état installé Le signal de sortie correspond au niveau (élément vibrant recouvert ou découvert) Les deux sorties transistor NPN et PNP doivent être contrôlées séparément ! 1. Effectuer un redémarrage (éteindre et remettre l'appareil en marche) 51195-FR-150930 2. Actionner le commutateur min./max. Résultat escompté Pour 1 : le signal de sortie correspond au niveau Degré de couverture du contrôle Erreurs restantes dangereuses non détectées : 11 FIT (PTC = 64 %) Pour 2 : sortie signal change d'état OPTISWITCH 5300C • Transistor (NPN/PNP) 11 7 Contrôle périodique 7.3 Conditions • • • • Déroulement Test 2 - avec remplissage ou démontage du capteur Alternative 1 : l'appareil reste à l'état monté et il est possible de modifier les états "Élément vibrant découvert"/"Élément vibrant recouvert" en effectuant un remplissage ou une vidange jusqu'au point de commutation Alternative 2 : l'appareil est démonté et il est possible de modifier les états "Élément vibrant découvert"/"Élément vibrant recouvert" au moyen de l'immersion dans le produit original Le signal de sortie correspond au niveau (élément vibrant recouvert ou découvert) Les deux sorties transistor NPN et PNP doivent être contrôlées séparément ! 1. Effectuer un redémarrage (éteindre et remettre l'appareil en marche) 2. Actionner le commutateur min./max. 3. Remplissage ou vidange jusqu'au point de commutation ou immersion dans le produit original Résultat escompté Pour 1 : le signal de sortie correspond au niveau Pour 2 : sortie signal change d'état Pour 3 : signal sortie correspond au niveau modifié Degré de couverture du contrôle Erreurs dangereuses restantes non détectées : 2 FIT (PTC = 95 %) 51195-FR-150930 12 OPTISWITCH 5300C • Transistor (NPN/PNP) 8 Annexe A - compte-rendu 8 Annexe A - compte-rendu Identification Entreprise/Contrôleur TAG installation/appareils TAG voie de mesure Type d'appareil/Code de commande Numéro de série de l'appareil Date mise en service Date dernier test de fonctionnement Raison du test/Taille du test Mise en service sans " remplissage ou démontage du capteur " Mise en service avec " remplissage ou démontage du capteur " Contrôle périodique sans " remplissage ou démontage du capteur " Contrôle périodique avec " remplissage ou démontage du capteur " Mode de fonctionnement Protection antidébordement Protection contre la marche à vide Sensibilité ≥ 0,7 g/cm³ (0.025 lbs/in³) ≥ 0,5 g/cm³ (0.018 lbs/in³) Résultat du test (si nécessaire) Étape de test Niveau Valeur de mesure escomptée Valeur effective Résultat du test 51195-FR-150930 Confirmation Date : Signature : OPTISWITCH 5300C • Transistor (NPN/PNP) 13 9 Annexe B - Définition des termes Abréviations 9 Annexe B - Définition des termes SIL Safety Integrity Level (SIL1, SIL2, SIL3, SIL4) SC Systematic Capability (SC1, SC2, SC3, SC4) HFT Hardware Fault Tolerance SFF Safe Failure Fraction PFDAVG Average Probability of dangerous Failure on Demand PFH Average frequency of a dangerous failure per hour (Ed.2) FMEDA Failure Mode, Effects and Diagnostics Analysis FIT Failure In Time (1 FIT = 1 failure/109 h) λSD Rate for safe detected failure λS λS = λSD + λSU λDU Rate for dangerous undetected failure λL Rate for failure, who causes a low output current (≤ 3.6 mA) λAU Rate for diagnostic failure (undetected) λSU Rate for safe undetected failure λDD Rate for dangerous detected failure λH Rate for failure, who causes a high output current (> 21 mA) λAD Rate for diagnostic failure (detected) DC Diagnostic Coverage PTC Proof Test Coverage T1 Proof Test Interval LT Useful Life Time MTBF Mean Time Between Failure MTTF Mean Time To Failure MTTR Mean Time To Restoration (Ed.2) MTTFd Mean Time To dangerous Failure (ISO 13849-1) PL Performance Level (ISO 13849-1) 51195-FR-150930 14 OPTISWITCH 5300C • Transistor (NPN/PNP) 51195-FR-150930 Notes OPTISWITCH 5300C • Transistor (NPN/PNP) 15 Gamme de produits KROHNE 2015-07-14 Sous réserve de modifications • • • • • • • • • • • Débitmètres électromagnétiques Débitmètres à section variable Débitmètres à ultrasons Débitmètres massiques Débitmètres Vortex Contrôleurs de débit Transmetteurs de niveau Sondes de température Capteurs de pression Matériel d'analyse Systèmes de mesure pour l'industrie pétrolière et gazière KROHNE Messtechnick GmbH & Co. KG Ludwig-Krohne-Straße 5 D-47058 Duisburg Tel.: +49 (0) 203 301 0 Tel.: +49 (0) 203 301 10389 [email protected] Consultez notre site Internet pour la liste des contacts KROHNE: www.krohne.com ">
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