KROHNE OPTISWITCH 5300 C 2wire SIL Manuel du propriétaire

OPTISWITCH 5300C
Détecteur de niveau à lames vibrante
Bifilaire (8/16 mA)
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..................................................................... 6
4
Caractéristiques techniques relatives à la sécurité
4.1 Grandeur caractéristique selon la norme IEC 61508......................................................... 7
4.2 Caractéristiques selon ISO 13849-1.................................................................................. 7
4.3 Informations complémentaires.......................................................................................... 8
5
Mise en service
5.1 Généralités...................................................................................................................... 10
5.2 Paramétrage des appareils............................................................................................. 10
6
Diagnostic et maintenance
6.1 Comportement en cas d'erreur........................................................................................ 11
6.2 Réparation...................................................................................................................... 11
7
Contrôle périodique
7.1 Généralités...................................................................................................................... 12
7.2 Test 1 - sans remplissage ou démontage du capteur...................................................... 12
7.3 Test 2 - avec remplissage ou démontage du capteur...................................................... 13
8
Annexe A - compte-rendu
9
Annexe B - Définition des termes
51196-FR-150930
Date de rédaction : 2015-07-14
2
OPTISWITCH 5300C • Bifilaire (8/16 mA)
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.
51196-FR-150930
DE
OPTISWITCH 5300C • Bifilaire (8/16 mA)
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 - Bifilaire (8/16 mA) avec qualification SIL
Préamplificateur :
•
SG60HT-L
•
•
à partir de la vers. du mat. 1.0.0
à partir de la vers. logicielle 1.1.0
Versions valables :
La version " Boîtier déporté " est exclue !
Fonctionnement
avec le transmetteur
SU 501
Version admissible du SU 501 :
•
à partir de la vers. du mat. 1.0.1
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 :
•
Sortie courant bifilaire 8/16 mA
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 • Bifilaire (8/16 mA)
51196-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 "Courant = 8 mA" ou "Courant = 16 mA".
État de sécurité lors de
la sélection du mode de
fonctionnement sur le
capteur
3.2
État de sécurité
L'état de sécurité du signal de sortie est indépendant du mode de
fonctionnement réglé sur le capteur.
Mode de fonctionnement
Protection antidébordement
(Mode de fonctionnement max.)
Élément vibrant
Courant de sortie
État de sécurité lors du
fonctionnement avec un
transmetteur
immergé
émergé
16 mA ±1,5 mA
16 mA ±1,5 mA
Protection antidébordement
(Mode de fonctionnement max.)
Élément vibrant
Courant de sortie
Protection contre la
marche à vide
(Mode de fonctionnement min.)
immergé
émergé
16 mA ±1,5 mA
8 mA ±1,5 mA
L'état de sécurité du signal de sortie dépend d'un mode de fonctionnement évalué par un APS.
Mode de fonctionnement
Élément vibrant
51196-FR-150930
(Mode de fonctionnement min.)
Pour le fonctionnement avec un transmetteur SU 501, le capteur doit
être réglé sur le mode de fonctionnement max. La sélection du
mode de fonctionnement se fait au niveau du transmetteur.
Mode de fonctionnement
État de sécurité lors du
fonctionnement avec un
APS
Protection contre la
marche à vide
Protection antidébordement
Protection contre la
marche à vide
immergé
émergé
Courant de sortie, quand le
mode de fonctionnement sur
le capteur est sur "max."
16 mA ±1,5 mA
8 mA ±1,5 mA
Courant de sortie, quand le
mode de fonctionnement sur
le capteur est sur "min."
8 mA ±1,5 mA
16 mA ±1,5 mA
Signaux de sortie pour
Courants de fuite possibles :
défaut de fonctionnement
• ≤ 3,6 mA (« fail low »)
• > 21 mA ("fail high")
OPTISWITCH 5300C • Bifilaire (8/16 mA)
5
3 Conception
Remarques et restrictions
3.3
•
•
•
•
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
51196-FR-150930
6
OPTISWITCH 5300C • Bifilaire (8/16 mA)
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)
1,25 x 106 h (143 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
0 FIT
λDD
307 FIT
λDU
29 FIT
λH
3 FIT
λL
81 FIT
λAD
11 FIT
PFDAVG
0,025 x 10-2
(T1 = 1 an)
PFDAVG
0,036 x 10-2
(T1 = 2 ans)
PFDAVG
0,071 x 10-2
(T1 = 5 ans)
PFH
0,029 x 10-6 1/h
4.2
λAU
8 FIT
Caractéristiques selon ISO 13849-1
51196-FR-150930
Les caractéristiques suivantes découlent des caractéristiques relevant de la sécurité selon ISO 13849-1 (sécurité des machines) :6)
Grandeur caractéristique
Valeur
MTTFd
265 ans
DC
93 %
Performance Level
2,95 x 10-8 1/h (correspond à "e")
2)
3)
4)
5)
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 • Bifilaire (8/16 mA)
7
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
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
Architecture à plusieurs
canaux
8
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 • Bifilaire (8/16 mA)
51196-FR-150930
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 !
4 Caractéristiques techniques relatives à la sécurité
51196-FR-150930
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).
OPTISWITCH 5300C • Bifilaire (8/16 mA)
9
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.
Fonctionnement avec un
transmetteur
Remarques
Pour le fonctionnement avec un transmetteur SU 501, le capteur doit
être réglé sur le mode de fonctionnement max. La sélection du
mode de fonctionnement se fait au niveau du transmetteur.
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.
Le capteur doit être protégé contre un réglage et configuration involontaire ou non autorisé !
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10
OPTISWITCH 5300C • Bifilaire (8/16 mA)
6 Diagnostic et maintenance
6
Diagnostic interne
Diagnostic et maintenance
6.1
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).
Le procédé est décrit dans le manuel de mise en service. Les
remarques concernant le paramétrage et la mise en service doivent
être respectées.
51196-FR-150930
Changement de l'électronique
OPTISWITCH 5300C • Bifilaire (8/16 mA)
11
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
Test 1 - sans remplissage ou démontage du
capteur
Conditions
•
•
Déroulement
1. Effectuer un redémarrage (actionner la touche de test sur le
capteur ou sur le transmetteur)
Appareil à l'état installé
Le signal de sortie correspond au niveau (élément vibrant recouvert ou découvert)
2. Actionner le commutateur min./max.
Résultat escompté
pour 1 : sortie du courant de démarrage défini en trois étapes :
Pour 2 : sortie signal change d'état
Degré de couverture du
contrôle
12
Erreurs restantes dangereuses non détectées : 12 FIT (PTC = 61 %)
OPTISWITCH 5300C • Bifilaire (8/16 mA)
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Signalisation de défaut - Signalisation du vide - Signalisation du plein
(voir manuel de mise en service). Le signal de sortie correspond
ensuite au niveau.
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)
1. Effectuer un redémarrage (actionner la touche de test sur le
capteur ou sur le transmetteur)
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 : sortie du courant de démarrage défini en trois étapes :
Signalisation de défaut - Signalisation du vide - Signalisation du plein
(voir manuel de mise en service). Le signal de sortie correspond
ensuite au niveau.
Pour 2 : sortie signal change d'état
Pour 3 : signal sortie correspond au niveau modifié
Erreurs dangereuses restantes non détectées : 2 FIT (PTC = 95 %)
51196-FR-150930
Degré de couverture du
contrôle
OPTISWITCH 5300C • Bifilaire (8/16 mA)
13
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
Confirmation
14
Signature :
51196-FR-150930
Date :
OPTISWITCH 5300C • Bifilaire (8/16 mA)
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)
Performance Level (ISO 13849-1)
51196-FR-150930
PL
OPTISWITCH 5300C • Bifilaire (8/16 mA)
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
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