1.1Anwendungsbereich und Verwendungszweck des
Sicherheitshandbuchs
Dieses Sicherheitshandbuch enthält Informationen für die Planung, Installation, Verifizierung und
Wartung einer Sicherheits-Instrumentierungsfunktion (SIF) mit dem Rosemount 2140:SIS
Füllstandsdetektor („Füllstandsdetektor“).
Das Handbuch bietet die notwendigen Anforderungen, um die Integration des Füllstandsdetektors zu
ermöglichen, wenn eine Konformität mit den Normen für die funktionale Sicherheit IEC 61508 oder
IEC 61511 besteht. Dies zeigt alle Voraussetzungen, die bzgl. der Nutzung des Füllstandsdetektors
gesetzt wurden. Wenn diese Voraussetzungen nicht durch die Anwendung erfüllt werden können,
kann es sein, dass die SIL-Fähigkeit des Füllstandsdetektors nachteilig beeinflusst wird.
Hinweis
Verwenden Sie für den Produkt-Support die Kontaktinformationen auf der Rückseite.
[DC] Prozentanteil von erkennbaren Fehlern zu nicht erkennbaren Fehlern.
Die Zeit, in der alle internen Diagnosen mindestens einmal ausgeführt
werden.
Eine Geräteanwendung mit Benutzerschnittstelle, die innerhalb von
DTM-Hostanwendungen gehostet wird.
Ein Fehler, der nicht auf eine Eingabe vom Prozess reagiert (d. h. es wird nicht
in den ausfallsicheren Zustand geschaltet).
Ein Fehler, der gefährlich ist, aber erkannt wurde.
Ein Fehler, der gefährlich ist und nicht erkannt wurde.
Einleitung
1
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Einleitung
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Ergänzung zur Betriebsanleitung
00809-0205-4140, Rev. BA
Tabelle 1-1. Begriffe und Definitionen
Ausfall ohne Auswirkung
(Fail No Effect)
Ausfallsicher (Fail Safe)Ein Fehler, der veranlasst, dass der Schalter in den definierten ausfallsicheren
Ausfallsicherer Zustand
(Fail-Safe State)
FITFehler in Zeit pro Milliarde Stunden
FMEDAFehlermodus, Effekte und Diagnoseanalyse (Failure Modes, Effects and
Funktionale SicherheitTeil der allgemeinen Sicherheit, die sich auf den Prozess und das
®
HART
HFTHardware-Fehlertoleranz wie durch 61508-2 7.4.4.1.1 definiert.
HHTHandterminal Ein mobiles Gerät mit Benutzerschnittstelle.
Modus mit hoher
Anforderungsrate (High
Demand Mode)
Antwortzeit des
Füllstandsdetektors
LOIBedieninterface. Die eingebaute Geräteanzeige und die Knöpfe.
Modus mit niedriger
Anforderungsrate (Low
Demand Mode)
PFD
AVG
PFHDie Wahrscheinlichkeit eines gefährlichen Ausfalls pro Stunde.
PPTTeil-Abnahmeprüfung
Proof Test Coverage
(Umfang der
Abnahmeprüfung)
Random Integrity
(Zufällige Integrität)
Safety Demand Interval
(Intervall der
Sicherheitsanforderungen)
SFFSafe Failure Fraction (Anteile ungefährlicher Fehler)
SIFSafety Instrumented Function (Sicherheits-Instrumentierungsfunktion)
SILSicherheitsintegritätslevel (Safety Integrity Level) — eine diskrete Ebene (eine
Ein Fehler einer Komponente, die Teil der Sicherheitsfunktion ist, aber die
keine Auswirkung auf die Sicherheitsfunktion hat.
Zustand übergeht, ohne Eingabe vom Prozess.
Ein Zustand, in dem der Schalterausgang sich in einem Zustand befindet,
der einem Alarmzustand entspricht. In diesem Zustand sind die
Schaltkontakte normalerweise geöffnet.
Diagnostic Analysis)
Prozessleitsystem (BPCS) beziehen, das von der korrekten Funktion des
SIS und anderen Schutzschichten abhängt.
Highway Addressable Remote Transducer (Protokoll für busadressierte
Feldgeräte)
Die Sicherheitsfunktion wird nur bei Anforderung ausgeführt, um die EUC
(Equipment Under Control) in einen spezifizierten, sicheren Zustand zu
versetzen. Die Häufigkeit der Anforderungen ist größer als einmal pro Jahr
(IEC 61508-4).
Die Zeit von einer schrittweisen Änderung des Prozesses bis zum Erreichen
von 90 % des endgültigen stationären Wertes des Füllstandsdetektors
(Sprungantwortzeit gemäß IEC 61298-2).
Die Sicherheitsfunktion wird nur bedarfsgemäß ausgeführt, um die EUC in
einen spezifizierten, sicheren Zustand zu versetzen. Die Häufigkeit der
Anforderungen ist nicht größer als einmal pro Jahr (IEC 61508-4).
Mittlere Wahrscheinlichkeit eines Ausfalls bei Anforderung
Der Umfang der Abnahmeprüfung gibt den Prozentanteil von gefährlichen,
unerkannten Fehlern an, die durch die Ausführung der Abnahmeprüfung
festgestellt werden.
Die SIL-Grenze, welche durch die architektonischen Anforderungen auferlegt
werden, die für jedes Element erfüllt werden müssen.
Die erwartete Zeit zwischen Sicherheitsanforderungen.
von vier) zur Spezifizierung der Sicherheitsintegritätsanforderungen der
Sicherheits-Instrumentierungsfunktionen, die den sicherheitsgerichteten
Systemen zuzuordnen sind. SIL 4 hat die höchste Sicherheitsintegrität un d SIL
1 hat die niedrigste Stufe.
2
Einleitung
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Ergänzung zur Betriebsanleitung
00809-0205-4140, Rev. BA
Tabelle 1-1. Begriffe und Definitionen
SISSicherheitsgerichtete Systeminstrumentierung — eine
Systeminstrumentierung zur Implementierung von einer oder mehreren
Sicherheits-Instrumentierungsfunktionen. Ein SIS setzt sich aus einer
beliebigen Kombination aus Sensoren, Logikbausteinen und Endgeräten
zusammen.
Systematic Capability
(Systematische Fähigkeit)
Typ B-GerätKomplexes Gerät, das Steuerungen oder ei ne programmierbare Logik gemäß
Eine Maßnahme (ausgedrückt auf einer Skala von SC 1 bis SC 4), dass die
systematische Sicherheitsintegrität eines Elements die Anforderungen
der spezifizierten SIL-Stufe bezüglich der spezifizierten
Elementsicherheitsfunktion erfüllt, wenn das Element gemäß 61508-4 und
den Anweisungen angewandt wird, die in der entsprechenden
Sicherheitsanweisung für das Element festgelegt sind.
der Norm IEC 61508 verwendet.
1.3Kompetenzanforderung
Planung, Installation, Inbetriebnahme, Reparatur und Wartung müssen durch entsprechend
qualifiziertes Personal durchgeführt werden.
Einleitung
November 2017
1.4Dokumentation und Normen
Dieser Abschnitt listet die Dokumentation und Normen, auf die sich dieses Sicherheitshandbuch bezieht.
FMEDA-Bericht Version V1, Revision R1 oder aktueller, für den
Rosemount 2140:SIS Füllstandsdetektor
Telekommunikationssystemen eingesetzt werden
elektronischer sicherheitsgerichteter Systeme
Funktionale Sicherheit — Sicherheitsgerichtete Systeme für die Prozessindustrie
Einleitung
3
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Einleitung
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Ergänzung zur Betriebsanleitung
00809-0205-4140, Rev. BA
4
Einleitung
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Ergänzung zur Betriebsanleitung
Hoch- und
Niedrigalarm
Überfüllsicherung
Pumpensteuerung
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Produktbeschreibung
Abschnitt 2Produktbeschreibung
2.1Funktionsweise
Der Rosemount 2140:SIS Füllstandsdetektor („Füllstandsdetektor“) besteht aus einer Schwinggabel
mit einem Treiber- und Empfängerelement sowie einer integrierten Elektronik. Der Füllstandsdetektor
basiert auf dem Prinzip, dass sich die resonante Frequenz einer Schwinggabel ändert, wenn diese in eine
Flüssigkeit eingetaucht wird. Die Frequenzänderung wird erkannt und verwendet, um einen
elektronischen Ausgang zu schalten.
Der Geräteausgang beträgt 4—20 mA.
Hinweis
Alle Produktinformationen und Downloads für Dokumentationen finden Sie auf Emerson.com/Rosemount.
2.2Verwendungszweck des Füllstandsdetektors
November 2017
Der Füllstandsdetektor zeigt mit einem elektronischen Ausgangs an, ob der Füllstand einer
Prozessflüssigkeit über oder unter einem bestimmten Punkt (dem Schaltpunkt) liegt.
Abbildung 2-1. Beispielanwendungen
2.3Bestellinformationen
Typische Modellnummer: 2140 F H A 1 M S 1 NN B A 0000 1 NA Q4 Q8
Der erste Optionscode nach „2140“ kennzeichnet den Profiltyp:
F = Funktionale Sicherheit/SIS-Anwendungen
Produktbeschreibung
Ein Füllstandsdetektor mit Profiltyp F hat eine SIL-Klassifizierung erreicht. Siehe Tabelle 3-1 auf Seite 9
bzgl. der Parameter für sicherheitsgerichtete Systeminstrumentierung (SIS).
Die anderen Optionscodes in der Modellnummer beziehen sich auf Werkstoffe, Anschlüsse und andere
mechanische Optionen, welche die SIS-Parameter nicht beeinflussen.
Modelle mit dem Optionscode QS werden mit „Prior-Use“-Herstellerzertifikat der FMEDA-Daten geliefert.
Modelle mit der Option QT (falls verfügbar) werden mit einem Zertifikat von Drittparteien bzgl. der
SIL-Fähigkeit geliefert.
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Produktbeschreibung
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Produktbeschreibung
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Ergänzung zur Betriebsanleitung
WARNUNG
00809-0205-4140, Rev. BA
Konzipieren einer Sicherheitsfunktion mit dem Rosemount 2140:SIS
Abschnitt 3Konzipieren einer
Sicherheitsfunktion mit dem
Rosemount 2140:SIS
3.1Sicherheitsfunktion
Bei Verwendung in sicherheitsgerichteten Systemen wird der 4—20 mA-Analogausgang als primäre
Sicherheitsvariable verwendet. Er wird so konfiguriert, dass die Alarmfunktion aktiviert wird, wenn
ein Fehler auftritt. Der Rosemount 2140:SIS Füllstandsdetektor („Füllstandsdetektor“) kann in
sicherheitsbezogenen Anwendungen für hohen oder niedrigen Füllstand eingesetzt werden. Es ist
wichtig, dass der Füllstandsdetektor für die richtige Anwendung vom Benutzer konfiguriert wird.
Das vom Logikbaustein verwendete Messsignal muss den zur Wiedergabe des Sensorzustandes am
Instrumentenausgang eingestellten diskreten Stromwerten entsprechen. Berührt eine Änderung des
Flüssigkeitsfüllstandes den Schaltpunkt des Füllstandsdetektors, stellt das Instrument den vom Benutzer
konfigurierten diskreten Stromwert am Ausgang ein.
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Das HART-Protokoll darf nur für Einrichtung, Kalibrierung und Diagnosezwecke verwendet werden und
nicht für den sicherheitsrelevanten Einsatz.
3.2Umgebungsgrenzen
Der Designer der sicherheitsgerichteten Instrumentierungsfunktion (SIF) muss prüfen, dass der
Füllstandsdetektor für den Einsatz innerhalb der voraussichtlichen Umgebungsgrenzen klassifiziert ist.
Siehe Produktdatenblatt
Hinweis
Alle Produktinformationen und Downloads für Dokumentationen finden Sie online auf der
Webseite des Rosemount 2140:SIS unter Emerson.com/Rosemount.
des Rosemount 2140:SIS Füllstandsdetektors bzgl. der Umgebungsgrenzen.
3.3Anwendungsgrenzen
Bei Nichtbeachtung der folgenden Anforderungen erlischt die Sicherheitszulassung der Produkte.
Prüfen Sie das Risiko von Medienablagerungen an der Schwinggabel. Vermeiden Sie Situationen,
in denen austrocknende und beschichtende Produkte zu übermäßigen Ablagerungen führen
können (siehe Abbildung 3-1) oder richten Sie Programme zur vorbeugenden Wartung ein, um
sicherzustellen, dass die Medienablagerungen nicht zu einer Beeinträchtigung der Leistung des
Gerätes führen.
Stellen Sie sicher, dass die Schwinggabeln nicht überbrückt werden. Beispiele für Produkte,
bei denen es zu einer Brückenbildung an den Schwinggabeln kommt, sind schwere
Papierbreie und Bitumen.
Konzipieren einer Sicherheitsfunktion mit dem Rosemount 2140:SIS
Es ist äußerst wichtig, dass der SIF-Designer auf Werkstoffverträglichkeit prüft, indem er
Prozessflüssigkeiten und chemische Verunreinigungen vor Ort in Betracht zieht. Wenn der
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Konzipieren einer Sicherheitsfunktion mit dem Rosemount 2140:SIS
OK
November 2017
Füllstandsdetektor außerhalb der Anwendungsgrenzen oder mit unverträglichen Werkstoffen
eingesetzt wird, werden die Zuverlässigkeitsdaten und die vorausgesagte SIL-Fähigkeit ungültig.
Die Konstruktionswerkstoffe eines Füllstandsdetektors werden im Produktdatenblatt und in der
Betriebsanleitung des Produktes angegeben. Verwenden Sie den Modellcode auf dem
Produkt-Typenschild und die Tabelle der Bestellinformationen sowie die Angaben in diesem
Produktdokument, um die Konstruktionswerkstoffe zu bestimmen.
Abbildung 3-1. Produktablagerungen
Ergänzung zur Betriebsanleitung
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3.4SIL-Fähigkeit
Die folgenden Unterabschnitte beschreiben die von Drittparteien bemessenen SIS-Parameter des
Rosemount 2140:SIS Füllstandsdetektors („Füllstandsdetektor“). Eine sicherheitsgerichtete
Instrumentierungsfunktion (SIF), die mit diesem Produkt konzipiert wurde, darf nicht auf einer
höheren SIL-Stufe als angegeben verwendet werden.
3.4.1Systematische Fähigkeit
Der Füllstandsdetektor erfüllte die Anforderungen des Hersteller-Designprozesses des
Sicherheitsintegritätslevels (SIL) 2. Diese sind für das Erreichen einer ausreichenden Integrität
gegenüber systematischen Designfehlern durch den Hersteller gedacht.
3.4.2Beliebige Fähigkeit
Der Füllstandsdetektor ist gemäß IEC61508 als Typ B-Gerät klassifiziert. Es verfügt über eine
Hardware-Fehlertoleranz (HFT) von Null.
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Konzipieren einer Sicherheitsfunktion mit dem Rosemount 2140:SIS
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Ergänzung zur Betriebsanleitung
Konzipieren einer Sicherheitsfunktion mit dem Rosemount 2140:SIS
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Beliebige Integrität für Typ B-Geräte:
Niedrige und hohe Anforderung: Typ B-Element
SIL 2 für beliebige Integrität bei HFT=0
3.4.3Fehlerraten in FIT
Tabelle 3-1 auf Seite 9 fasst die Fehlerraten des Füllstandsdetektors zusammen. Für detaillierte
Informationen bzgl. der Fehlerrate, einschließlich PFD
den Rosemount 2140:SIS.
Tabelle 3-1. Bemessene Werte
Modelll
SD
Fehlerrate (FIT)
l
SU
l
DD
l
- und MTTR-Daten, siehe FMEDA-Bericht für
AVG
SFF (%)DC (%)
DU
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2140:SIS T0
Trocken Ein
2140:SIS T0
Nass Ein
2140:SIS T1
Trocken Ein
2140:SIS T1
Nass Ein
0125221896,794,5
0145251397,695,1
0235261896,892,7
0245291397,793,4
Hinweis
Der FMEDA-Bericht ist auf der Webseite des Rosemount 2140 Füllstandsdetektors unter
Emerson.com/Rosemount
erhältlich. Im Dokumentationsabschnitt gibt es SIL-Dokumente,
einschließlich FMEDA-Bericht und dieses Sicherheitshandbuch.
3.5Sicherheitszertifizierte Kennzeichnung
Alle Rosemount 2140:SIS Füllstandsdetektoren dürfen nur in SIS-Systeme eingebaut werden, wenn sie
über eine Sicherheitszertifizierung verfügen. Folgendes sicherstellen:
1. Der Modellcode beginnt mit 2140F.
2. Ein gelbes Typenschild ist außen am Füllstandsdetektor befestigt.
3. Um das Sensormodul ist eine gelbe Markierung angebracht.
4. Die Software (SW) ist V01.01.00 oder aktueller.
Konzipieren einer Sicherheitsfunktion mit dem Rosemount 2140:SIS
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Konzipieren einer Sicherheitsfunktion mit dem Rosemount 2140:SIS
Der FMEDA-Bericht (Fehlermodus, Effekte und Diagnoseanalyse) für den Rosemount 2140:SIS
Füllstandsdetektor detailliert alle Fehlerraten und Fehlermodi sowie auch die erwartete Lebensdauer.
Das erreichte Sicherheitsintegritätslevel (SIL) eines ganzen Designs einer sicherheitsgerichteten
Instrumentierungsfunktion (SIF) muss vom Designer anhand einer PFD
Berücksichtigung der Architektur, des Intervalls der Abnahmeprüfung, der Wirksamkeit der
Abnahmeprüfung, jeder automatischen Diagnose, der durchschnittlichen Reparaturzeit und der
spezifischen Fehlerraten der ganzen Ausrüstung (einschließlich SIF) geprüft werden.
Jedes Subsystem muss geprüft werden, um die Konformität mit den minimalen Anforderungen für
die Hardware-Fehlertoleranz (HFT) sicherzustellen. Beim Einsatz des Füllstandsdetektors in einer
redundanten Konfiguration sollte bei den Berechnungen der Sicherheitsintegrität ein Faktor für
häufige Ursachen von mindestens 5 % miteinbezogen werden.
Die im FMEDA-Bericht aufgelisteten Fehlerratendaten sind nur für die Nutzungsdauer des
Füllstandsdetektors gültig. Die Fehlerraten nehmen zu, nachdem diese Nutzungsdauer abgelaufen ist.
Zuverlässigkeitsberechnungen basieren auf den Daten, die im FMEDA-Bericht aufgelistet sind. Für
Einsatzzeiten jenseits der Lebensdauer können sich zu optimistische Ergebnisse ergeben, d.h. die
berechnete SIL-Stufe wird nicht erreicht.
3.7Abnahmeprüfung
3.7.1Übersicht
-Berechnung unter
AVG
10
Der Rosemount 2140:SIS Füllstandsdetektor („Füllstandsdetektor“) muss in regelmäßigen Abständen
geprüft werden, um jegliche Störungen festzustellen, die durch die automatische Online-Diagnose nicht
erkannt wurden (d. h. gefährliche Fehler, Diagnosefehler, parametrische Fehler), sodass das
Gerät repariert und in einen dem Neuzustand entsprechenden Zustand zurückgesetzt werden kann.
Es liegt in der Verantwortung des Benutzers, den Prüfungstyp zu wählen, der innerhalb ihres
Sicherheitssystems an der Einheit angewandt wird.
Konzipieren einer Sicherheitsfunktion mit dem Rosemount 2140:SIS
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Ergänzung zur Betriebsanleitung
00809-0205-4140, Rev. BA
Wenn ein Fehler in der Sicherheitsfunktion festgestellt wird, muss der Detektor außer Betrieb
genommen und der Prozess durch andere Maßnahmen in einem sicheren Zustand gehalten werden,
bis ein repariertes Gerät oder Austauschgerät installiert und in Betrieb genommen werden kann.
Tabelle 3-2 auf Seite 11 kann als Ratgeber zur Auswahl einer geeigneten Abnahmeprüfung verwendet
werden.
Tabelle 3-2. Empfohlene Abnahmeprüfungen
Konzipieren einer Sicherheitsfunktion mit dem Rosemount 2140:SIS
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Umfang der
(1)
C
P
Abnahme-
prüfung
(% von
(2)
DU)
558
595
548
566
2014
2610
2114
2610
Abnahmeprü-
fung –
Gerät
2140:SIS T0
Trocken Ein
2140:SIS T0
Nass Ein
2140:SIS T1
Trocken Ein
2140:SIS T1
Nass Ein
2140:SIS T0
Trocken Ein
2140:SIS T0
Nass Ein
2140:SIS T1
Trocken Ein
2140:SIS T1
Nass Ein
1. Abnahmeprüfung — Typen: C (ausführlich) und P (teilweise).
2. Der Umfang der Abnahmeprüfung gibt den Prozentanteil von gefährlichen, nicht erfassten Fehlern an, die durch die Ausführung der
Abnahmeprüfung festgestellt wurden.
Typ
Verblei-
bende
gefährliche,
nicht erfas-
ste Fehler
Testumfang
Ausgangsschaltkreis
JaJaJaNein
JaJaNeinJa
Messelektronik Sensor
Kann extern
durchge-
führt
werden
3.7.2Ausführliche Abnahmeprüfung
Die ausführliche Abnahmeprüfung führt eine vollständige Prüfung der Systemelemente durch. Der
Sensor, die Messelektronik und die Ausgangsstufe werden alle anhand einer Sensorzustandsänderung
mit Ausgangsbeobachtung überprüft.
Die empfohlene ausführliche Abnahmeprüfsequenz für den Rosemount 2140:SIS wird in Anhang B:
Vorgeschlagenes Verfahren der ausführlichen Abnahmeprüfung beschrieben.
3.7.3Teil-Abnahmeprüfung
Der Füllstandsdetektor besitzt die Fähigkeit, eine Teil-Abnahmeprüfung durchzuführen. Diese Prüfung
hat im Vergleich zur ausführlichen Abnahmeprüfung einen reduzierten Diagnoseumfang, der auf das
Aktivieren der Elektronik sowie das Verifizieren von Fehlern, die einen höheren Ausgangsstrom als
gewünscht verursachen können, beschränkt ist oder Probleme erkennt, die das Gerät daran hindern,
höhere Analogwerte anzusteuern.
Konzipieren einer Sicherheitsfunktion mit dem Rosemount 2140:SIS
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Konzipieren einer Sicherheitsfunktion mit dem Rosemount 2140:SIS
November 2017
Die Teil-Abnahmeprüfung bietet folgende Vorteile:
Da nur ein Prozentsatz des ganzen Geräteumfangs geprüft wird, kann die effektive PFD bei der Prüfung
um diesen Prozentanteil reduziert werden.
Siehe Anhang D: PFDAVG-Berechnung bzgl. eines Beispiels für Vorteile der Teil-Abnahmeprüfung bei
System-PFD-Berechnungen.
Falls erforderlich kann sie lokal mit integrierten Drucktasten oder dem Bedieninterface (LOI)
eingeleitet werden.
Sie kann mit der HART
Die Fernaktivierung bietet für die Ausführenden der Prüfung eine sicherere Umgebung.
Es ist keine zusätzliche Hardware erforderlich; eliminiert das Risiko, dass das falsche Gerät geprüft oder
die falsche Taste versehentlich gedrückt wird.
Ausgang schaltet durch Störungs-, Nass- und Trockenzustand und kehrt anschließend wieder in den
aktuellen Zustand zurück.
Beim Auftreten eines Fehlers wird dem Benutzer über das Bedieninterface (LOI) oder DD des Produkts
ein Alarm gemeldet.
Die Prüfung kann bei laufendem Prozess durchgeführt werden und wird in weniger als einer Minute
abgeschlossen.
Bietet die Fähigkeit, ausführliche Prüfungen hinauszuziehen, um sie an die standardmäßigen
Wartungspläne der Anlage anzupassen.
Kann dem Benutzer die Flexibilität bieten, das Intervall für die ausführliche Abnahmeprüfung so zu
legen, dass es dem Arbeitszeitplan vor Ort entspricht.
®
-Schnittstelle extern ausgeführt werden.
Ergänzung zur Betriebsanleitung
00809-0205-4140, Rev. BA
Ein empfohlenes Schema einer Teil-Abnahmeprüfung ist in Anhang C: Vorgeschlagenes Verfahren für die
Teil-Abnahmeprüfung zu finden.
3.7.4Abnahmeprüfungsintervall
Die Zeitintervalle für Abnahmeprüfungen werden durch die SIL-Verifikationsberechnung definiert
(gemäß PFDAVG). Die Abnahmeprüfungen müssen mindestens in der gemäß Berechnung spezifizierten
Frequenz durchgeführt werden, um die erforderliche Integrität der Sicherheit für die
Sicherheits-Instrumentierungsfunktion (SIF) zu erhalten.
Die Ergebnisse regelmäßiger Abnahmeprüfungen müssen aufgezeichnet und regelmäßig überprüft werden.
Für die Spezifikation von Kundenanforderungen zur Erfüllung dieser SIS-Anforderung, siehe 61511.
Hinweis
Um ein gültiges Ergebnis zu erhalten, ist die Abnahmeprüfung immer bei laufendem Gerät und mit dem
im Tank gelagerten Produktmedium und seinen Zuständen durchzuführen.
Das Datum, die Zeit und der Name des Bedieners, der die Prüfung durchgeführt hat, oder das System,
das die Abnahmeprüfung ausgelöst hat. Die Ansprechzeit und das Ergebnis der Abnahmeprüfung werden
für die Pflege der Abnahmeprüfungs-Historie des Gerätes für PFDAVG-Berechnungen dokumentiert.
Konzipieren einer Sicherheitsfunktion mit dem Rosemount 2140:SIS
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Ergänzung zur Betriebsanleitung
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Konzipieren einer Sicherheitsfunktion mit dem Rosemount 2140:SIS
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3.8Anschluss des Füllstandsdetektors am SIS-Logikbaustein
Der Rosemount 2140:SIS Füllstandsdetektor sollte am sicherheitsbewerteten Logikbaustein
angeschlossen werden, der die Sicherheitsfunktion sowie die automatische Diagnose (falls vorhanden)
ausführt, die konzipiert wurde, um potenziell gefährliche Fehler innerhalb des Füllstandsdetektors zu
diagnostizieren. In einigen Fällen kann er auch direkt an das Schlusselement angeschlossen werden.
Die Bedienungsanleitung
zur Installation des Füllstandsdetektors. Die Auslösewerte des Logikbausteins müssen mit den
Sensor-Alarmwerten (oder höher) kompatibel sein, die im Abschnitt „Technische Daten“ dieses
Handbuchs angegeben sind.
Hinweis
Alle Produktinformationen und Downloads für Dokumentationen finden Sie online auf der
Webseite des Rosemount 2140:SIS unter Emerson.com/Rosemount.
des Rosemount 2140:SIS Füllstandsdetektors bietet vollständige Einzelheiten
Konzipieren einer Sicherheitsfunktion mit dem Rosemount 2140:SIS
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Konzipieren einer Sicherheitsfunktion mit dem Rosemount 2140:SIS
November 2017
3.9Allgemeine Anforderungen
Die Ansprechzeit von System und Funktion sollte geringer als die Prozess-Sicherheitszeit sein.
Der Füllstandsdetektor wird in weniger als dieser Zeit (in Bezug auf das spezifische Gefahrenszenario)
seinen definierten Sicherheitszustand einnehmen.
Alle SIS-Komponenten, einschließlich Füllstandsdetektor, müssen vor dem Einschalten des Prozesses
funktionstüchtig sein.
Der Benutzer muss verifizieren, dass der Füllstandsdetektor für den Einsatz in
Sicherheitsanwendungen geeignet ist, indem er bestätigt, dass Typenschild und Modellnummer des
Füllstandsdetektors ordnungsgemäß gekennzeichnet sind.
Personal, das Wartung und Prüfung am Füllstandsdetektor durchführt, sollte für diese Arbeit zuerst als
kompetent beurteilt werden.
Die Ergebnisse regelmäßiger Abnahmeprüfungen müssen aufgezeichnet und regelmäßig überprüft
werden.
Der Füllstandsdetektor sollte nicht ohne Überholung oder Austausch über seine im Abschnitt
„Technische Daten“ der Betriebsanleitung des Produkts aufgeführte Nutzungsdauer betrieben werden.
Hinweis
Alle Produktinformationen und Downloads für Dokumentationen finden Sie online auf der Webseite des
Rosemount 2140:SIS unter Emerson.com/Rosemount.
Ergänzung zur Betriebsanleitung
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Ergänzung zur
WARNUNG
Betriebsanleitung
Installation und Inbetriebnahme
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Abschnitt 4Installation und Inbetriebnahme
Hinweis
Alle Produktinformationen und Downloads für Dokumentationen finden Sie online auf der Webseite des
Rosemount 2140:SIS unter Emerson.com/Rosemount.
4.1Sicherheitshinweise
Die in diesem Abschnitt beschriebenen Anleitungen und Verfahren können besondere
Vorsichtsmaßnahmen erforderlich machen, um die Sicherheit des Bedienpersonals zu gewährleisten.
Informationen, die eine erhöhte Sicherheit erfordern, sind mit einem Warnsymbol () markiert. Die
folgenden Sicherheitshinweise lesen, bevor ein durch dieses Symbol gekennzeichnetes Verfahren
durchgeführt wird.
Nichtbeachtung dieser Richtlinien kann zu schweren oder tödlichen Verletzungen führen.
Die Installation darf nur von Fachpersonal durchgeführt werden.
Explosionen können zu schweren oder tödlichen Verletzungen führen.
Sicherstellen, dass die Betriebsumgebung des Füllstandsdetektors den Ex-Zulassungen
entspricht.
Vor dem Anschluss eines Feldkommunikators in einer explosionsgefährdeten Atmosphäre
sicherstellen, dass die Geräte im Messkreis in Übereinstimmung mit den Vorschriften für
eigensichere oder keine Funken erzeugende Feldverkabelung installiert sind.
In explosionsgefährdeten Umgebungen den Deckel des Füllstandsdetektors nicht
abnehmen, wenn der Stromkreis unter Spannung steht.
Beide Deckel des Füllstandsdetektors müssen vollständig geschlossen sein, um die
Ex-Schutz-Anforderungen zu erfüllen.
Elektrische Schläge können zu schweren oder tödlichen Verletzungen führen.
Den Kontakt mit Leitungsadern und Anschlussklemmen meiden. Elektrische Spannung an
den Leitungsadern kann zu elektrischen Schlägen führen.
Sicherstellen, dass die Hauptspannungsversorgung zum Füllstandsdetektor ausgeschaltet
ist und die Leitungen zu allen anderen externen Spannungsquellen abgeklemmt wurden
bzw. nicht unter Spannung stehen, solange der Füllstandsdetektor verkabelt wird.
Hinweis
Der Kunde muss den „Anwendungsgrenzen“ auf Seite 7 folgen.
4.2Einbau
Installation und Inbetriebnahme
Der Rosemount 2140:SIS Füllstandsdetektor („Füllstandsdetektor“) muss wie im Abschnitt „Einbau“ in
der Betriebsanleitung des Produktes beschrieben installiert werden. Umweltbedingungen dürfen die
Angaben im Abschnitt „Technische Daten“ nicht überschreiten.
Der Füllstandsdetektor muss für die physikalische Inspektion zugänglich sein.
Der Füllstandsdetektor muss mit genügend Platz für das Entfernen des Deckels und den elektrischen
Anschluss zugänglich sein und eine manuelle Abnahmeprüfung ermöglichen.
Der Schaltpunkt wird durch den Einbauort des Füllstandsdetektors bestimmt und es muss berücksichtigt
werden, dass eine sichere Abnahmeprüfung des Füllstandsdetektors möglich ist, indem Flüssigkeit
gezwungen wird, den Schalter in den ausfallsicheren Zustand zu versetzen.
4.4Elektrische Anschlüsse
Die Verkabelung muss für die Anwendung ausgelegt sein und darf keine Anfälligkeit gegenüber
mechanischen Beschädigungen aufweisen. Die Verwendung von Kabelschutzrohren zum Schutz der
Verkabelung wird empfohlen. Bei der Verkabelung zu diesem Gerät müssen die Kriechstrecken
Schutzabstände eingehalten werden. Daher darf die abisolierte Leiterlänge nicht mehr als 6 mm
betragen und es dürfen keine Litzen freiliegen.
Für eine gute Kommunikation abgeschirmte Kabel mit paarweise verdrillten Adern verwenden. Für eine
ordnungsgemäße Kommunikation ein Kabel von 24 AWG bis maximal 14 AWG verwenden. Es sollte
Kabel mit einer maximalen Länge von 1 500 m (5 000 ft.) verwendet werden. Die Kabellänge wird durch
die Auswahl von Widerstandsüberwachung und Kabelquerschnitt begrenzt.
Ergänzung zur
Betriebsanleitung
(1)
und
Die Spannungsversorgung für den Messumformer erfolgt ausschließlich über die Signalleitungen.
Die Signalleitungen müssen nicht abgeschirmt sein, es sollten jedoch verdrillte Paare für optimale
Ergebnisse verwendet werden. Die nicht abgeschirmten Signalleitungen nicht zusammen mit
Stromleitungen in einem offenen Kabelkanal oder einem Schutzrohr und nicht in der Nähe von
Starkstromgeräten verlegen. In Umgebungen mit starken elektromagnetischen/hochfrequenten
Störungen (EMI/RFI) sollten abgeschirmte, verdrillte Adernpaare verwendet werden.
Abbildung 4-1. Bürdengrenzen
1. Die Kriechstreckenmessung wird gewöhnlich verwendet, um die Bahn des Elektrizitätsflusses zu bestimmen.
16
Installation und Inbetriebnahme
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Ergänzung zur
A
B
Betriebsanleitung
4.5Konfiguration
4.5.1Hardware-Konfiguration
Die folgenden Optionen sind physikalische Konfigurationsoptionen.
Alarmwertschalter
Unter Alarmbedingungen wird der Stromausgang durch das Gerät auf einen vom Benutzer definierten
hohen (H) oder niedrigen (L) Wert jenseits des standardmäßigen 4 bis 20 mA-Betriebsbereichs gesetzt.
Mit der Einstellung des Alarmwertschalters in die Stellung „H“ oder „L“ wird bestimmt, ob der
Stromausgang den hohen oder niedrigen Alarmstrom liefern soll.
Schreibschutzschalter
Der Schreibschutzschalter wird auf die verriegelte Stellung gesetzt, um Änderungen an der
Gerätekonfiguration über das Bedieninterface (LOI) oder die HART-Schnittstellen zu verhindern.
Abbildung 4-2 die Position des Alarmwert- und Schreibschutzschalters.
Abbildung 4-2. Schaltstellungen des Alarmwert- und Schreibschutzschalters
Installation und Inbetriebnahme
November 2017
A. Alarmwertschalter
B. Schreibschutzschalter
Installation und Inbetriebnahme
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Installation und Inbetriebnahme
November 2017
4.5.2Software-Konfiguration
Folgendes wird über die Software-Konfiguration erreicht.
Auswahl der Mediendichte
Der Rosemount 2140:SIS kann mit Mediendichten von 400 bis 1 000 kg/m3 betrieben werden.
Die Auswahlparameter der Mediendichte (Media Density Selection) werden verwendet, um den
Dichtebereich des Prozessmediums auszuwählen, der den Punkt sicherstellt, bei dem ein
gleichbleibender „Nass“-Zustand angezeigt wird. Mögliche Einstellungen werden in Tabelle 4-1 gezeigt.
Diese Einstellungen werden verwendet, um den Stromwert zu spezifizieren, der am Stromausgang
im Falle von Alarmbedingungen gesetzt wird. Wenn „kundenspezifische“ (Custom) Alarmwerte
ausgewählt werden, müssen für den im Falle von Alarmbedingungen als Stromausgang gesetzten
Stromwert Werte spezifiziert werden. Diese werden über die Stromparameter für Hoch- und
Niedrigalarm konfiguriert (High/Low Alarm Current).
Diese Einstellungen arbeiten in Verbindung mit der Einstellung des Alarmwertschalters (beschrieben
in Tabelle 4-2) zur Bestimmung, welcher Strom verwendet werden soll. Zulässige Stromwerte sind in
Tabelle 4-2 aufgeführt.
Tabelle 4-2. Alarm-Stromwerte
Alarm- und SättigungstypWert Niedrigalarm (mA)Wert Hochalarm (mA)
NAMUR<= 3,6>= 22,5
Rosemount<= 3,75>= 21,75
Kundenspezifisch3,6—3,820,2—23
Betriebsmodus des Stromausgangs
Die Parameter für den Betriebsmodus des Stromausgangs (Current Output Operating Mode) werden
verwendet, um abhängig vom Sensorzustand den Zustand des Ausgangs (entweder ON (Ein) oder
OFF (Aus)) zu bestimmen.
Der Sensorzustand wird als „nass“ (Wet) bezeichnet, wenn er in ein Medium eingetaucht ist. Dagegen
wird der Sensorzustand als „trocken“ (Dry) bezeichnet, wenn er nicht in ein Medium eingetaucht ist.
18
Die fundamentalen Betriebsmodi des Systems werden als „Nass Ein“ (Wet On) und als „Trocken Ein“ (Dry
On) bezeichnet. Das heißt, der Benutzer konfiguriert das System so, dass der Ausgang aktiviert wird (den
höheren von zwei diskreten Stromwerten erhält), wenn sich der Sensor im Zustand „nass“ oder im
Zustand „trocken“ befindet. Abbildung 4-3 zeigt eine Anwendung, in der Hoch- und Niedrigalarme
gemeldet werden, indem der zugehörige Messumformer seinen Ausgang ausschaltet.
Installation und Inbetriebnahme
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Ergänzung zur
A
Betriebsanleitung
Abbildung 4-3. Hohe und niedrige Füllstandsalarme mit „Nass Ein“- und „Trocken
A
B
Installation und Inbetriebnahme
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Ein“-Konfigurationsanwendung
A. Im Modus „Trocken Ein“ konfiguriert. Wenn das Medium über diesen Punkt ansteigt, wird der Systemausgang ausgeschaltet.
B. Im Modus „Nass Ein“ konfiguriert. Wenn das Medium unter diesen Punkt abfällt, wird der Systemausgang ausgeschaltet.
Abbildung 4-4 zeigt eine Anwendung, bei der durch Abschaltung des Ausgangs entweder ein Alarm bei
hohem Füllstand oder ein Alarm bei niedrigem Füllstand gemeldet werden kann, je nachdem, ob das
System für den Modus „Nass Ein“ oder „Trocken Ein“ konfiguriert ist.
Abbildung 4-4. Hoch- oder Niedrigalarm je nach Einstellung „Nass Ein“ oder „Trocken Ein“
A. Bei Konfiguration für den Modus „Nass Ein“ schaltet der Ausgang ab, wenn das Medium unter diesen Punkt abfällt. Bei
Konfiguration für den Modus „Trocken Ein“ schaltet der Ausgang ab, wenn das Medium über diesen Punkt ansteigt.
Installation und Inbetriebnahme
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Installation und Inbetriebnahme
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Sensor-Betriebsmodus
Der Sensor-Betriebsmodus kann so konfiguriert werden, dass er im Falle von ungültigen
Sensor-Frequenzwerten entweder einen Hinweis auf Trocken (Erweiterter Fehler = Trocken) oder
Nass (Erweiterter Fehler = Nass) ausgibt. Zusätzlich wird in diesem Fall ein Sensoralarm gemeldet.
Stromausgangstyp
Der Stromausgang (Current Output) kann so konfiguriert werden, dass er zwischen den
Standard-Instrumentenwerten 8 und 16 mA sowie 4 und 20 mA umschaltet. Außerdem ist ein
kundenspezifischer Modus (Custom) vorhanden, mit dem der Benutzer kundenspezifische Werte über
die Parameter „Custom On Current“ (Kundenspezifisch Strom „Ein“) und „Custom Off Current“
(Kundenspezifisch Strom „Aus“) zwischen 4 und 20 mA definieren kann, um je nach Einstellung des
Stromausgangs-Betriebsmodus die Zustände „Nass“ (Wet) oder „Trocken“ (Dry) anzuzeigen.
8 und 16 mA, 4 und 20 mA und kundenspezifische Einstellungen
Dieser Abschnitt beschreibt im Detail und zusätzlich zu den Alarmwerten, Hoch- und Niedrigalarm,
Betriebsmodus des Stromausgangs, Sensor-Betriebsmodus und Parameter des Stromausgangstyps,
die Auswirkungen der Einstellungskombinationen des Alarmwertschalters.
Abbildung 4-5 zeigt die Auswirkungen am Stromausgang, wenn der Stromausgangstyp (Current Output
Type) auf 4 und 20 mA eingestellt ist. Beachten Sie, dass zum Erreichen des gezeigten
Ausgangsverhaltens der Betriebsmodus des Stromausgangs (Current Output Operating Mode) auf
„Dry On“ (Trocken Ein), die Alarmwerte (Alarm Levels) auf „Custom“ (kundenspezifisch), der Strom des
Niedrigalarms (Low Alarm Current) auf 3,6 mA und der Alarmwertschalter auf „L“ gesetzt werden muss.
Ergänzung zur
Betriebsanleitung
Abbildung 4-5. Stromausgangstyp ist auf 4 und 20 mA eingestellt
24
20
16
8
4
3,6
TrockenStörungNass
Schaltzustand
20
Installation und Inbetriebnahme
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Ergänzung zur
4
8
16
20
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3,6
Trocken
Störung
Nass
Schaltzustand
Betriebsanleitung
Abbildung 4-6 zeigt die Auswirkungen am Produktausgang, wenn der Stromausgangstyp auf 8 und
16 mA eingestellt ist. Beachten Sie, dass zum Erreichen des gezeigten Ausgangsverhaltens der
Betriebsmodus des Stromausgangs auf „Wet On“ (Nass Ein), die Alarmwerte auf „Custom“
(kundenspezifisch), der Strom des Hochalarms (High Alarm Current) auf 23 mA und der
Alarmwertschalter auf „H“ gesetzt werden muss.
Abbildung 4-6. Stromausgangstyp ist auf 8 und 16 mA eingestellt
Installation und Inbetriebnahme
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Abbildung 4-7 zeigt die Auswirkungen am Produktausgang, wenn der Stromausgangstyp auf „Custom“
(kundenspezifisch) eingestellt ist. Um dieses Verhalten zu erreichen, wird der Betriebsmodus des
Stromausgangs auf „Wet On“ (Nass Ein), der „Custom Off Current“ (Kundenspezifisch Strom „Aus“)
auf 5 mA, der „Custom On Current“ (Kundenspezifisch Strom „Ein“) auf 15 mA, Alarmwerte auf
„Rosemount“ und der Alarmwertschalter auf „H“ gesetzt.
Abbildung 4-7. Stromausgangstyp ist auf „Custom“ (kundenspezifisch) eingestellt
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20
16
8
4
3,6
Trocken
Nass
Schaltzustand
Störung
Installation und Inbetriebnahme
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Installation und Inbetriebnahme
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Ausgangsverzögerung
Output Delay (Ausgangsverzögerung) ist ein vom Benutzer konfigurierbarer Parameter, der verwendet
wird, um eine Verzögerung in Sekunden zwischen einer Anforderung und der Ausführung der
Anforderung zu erzwingen. Wenn eine Anforderung auftritt, muss der Sensorzustand, der diese
Anforderung hervorruft, für die Zeit der Ausgangsverzögerung konsistent sein. Ändert sich der Zustand
so, dass eine Änderung des Ausgangszustands die Folge wäre, wird die Verzögerungszeit erneut
gestartet.
Fehlerverzögerung
Fault Delay (Fehlerverzögerung) ist ein vom Benutzer konfigurierbarer Parameter, der verwendet wird,
um eine Verzögerung in Sekunden zwischen einem erkannten Sensorfehler und der Fehlermaßnahme
(Alarmmeldung) zu erzwingen. Wenn der Sensorfehler auftritt, muss er für den Zeitraum der
Fehlerverzögerung bestehen bleiben, bis die Fehlermaßnahme durchgeführt wird. Im Fehlermodus
wird die Fehlerverzögerung für Übergänge in gültige Sensorzustände nicht angewandt und die
Fehlermaßnahme wird sofort zurückgesetzt.
Ergänzung zur
Betriebsanleitung
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Installation und Inbetriebnahme
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Ergänzung zur Betriebsanleitung
00809-0205-4140, Rev. BA
Abschnitt 5Betrieb und Wartung
5.1Anforderung der Abnahmeprüfung
Während des Betriebs muss ein SIF-Modus mit niedriger Anforderungsrate einer Abnahmeprüfung
unterzogen werden. Das Ziel der Abnahmeprüfung ist, innerhalb der Ausrüstung in der SIF Fehler
zu erkennen, die nicht durch automatische Diagnosefunktionen des Systems erkannt wurden.
Das Hauptanliegen sind unerkannte Fehler, die die SIF an der Ausführung der beabsichtigten
Funktion hindern.
Regelmäßige Abnahmeprüfungen sollten gemäß der SIL-Verifizierungsberechnung definierten Frequenz
(oder Intervall) stattfinden. Die Abnahmeprüfungen müssen mindestens gemäß der in der Berechnung
spezifizierten Frequenz durchgeführt werden, um die erforderliche Integrität der Sicherheit für die
Sicherheits-Instrumentierungsfunktion (SIF) zu erhalten.
Ein Beispielverfahren ist in Anhang B: Vorgeschlagenes Verfahren der ausführlichen Abnahmeprüfung zu
finden.
Die Ergebnisse regelmäßiger Abnahmeprüfungen müssen aufgezeichnet und regelmäßig überprüft
werden.
Betrieb und Wartung
November 2017
5.2Reparatur und Austausch
Die Reparaturverfahren in der Betriebsanleitung des Rosemount 2140 Füllstandsdetektors müssen
befolgt werden.
5.3Fehlermeldung
Im Falle einer Fehlfunktion des Systems oder der Sicherheits-Instrumentierungsfunktion (SIF) muss der
Rosemount 2140:SIS Füllstandsdetektor außer Betrieb gesetzt werden und der Prozess sollte durch
andere Maßnahmen in einem sicheren Zustand gehalten werden.
Emerson muss informiert werden, wenn es erforderlich ist, den Rosemount 2140:SIS aufgrund eines
Fehlers auszutauschen. Der aufgetretene Fehler sollte dokumentiert und an Emerson anhand der
Kontaktinformationen auf der Rückseite dieses Sicherheitshandbuchs gemeldet werden. Dies ist ein
wichtiger Bestandteil des Emerson SIS-Managementprozesses.
Betrieb und Wartung
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Betrieb und Wartung
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Ergänzung zur Betriebsanleitung
00809-0205-4140, Rev. BA
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Betrieb und Wartung
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Technische Daten
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Anhang ATechnische Daten
A.1 Allgemeines
In Tabelle A-1 ist die Sicherheits-Ansprechzeit für alle Ausgangstypen größer als 10 Sekunden oder die
ausgewählte Sekundenverzögerung für die Einstellung der Ausgangsverzögerung.
Hinweis
Siehe „Ausgangsverzögerung“ auf Seite 22 bzgl. der Funktion für die Schalt-Ausgangsverzögerung.
Tabelle A-1. Allgemeine Spezifikationen
Art des
Ausgangs
4/20 mA10,5 bis 42,4 VDC3,6 mAmin. 10 s11 bis 15 mm0 bis 30 mm
1. Die Auslösewerte des Logikbausteins sollten höher als diese Werte gesetzt werden, um ein sicheres Auslösen sicherzustellen.
2. Die Sicherheits-Ansprechzeit ist größer als 10 Sekunden oder die konfigurierte Sekundenverzögerung der Einstellung für die
Ausgangsverzögerung. Siehe „Ausgangsverzögerung“ auf Seite 22 bzgl. weiterer Einzelheiten dieser Einstellung.
3. Betriebspunkt (Schaltpunkt) gemessen vom niedrigsten Punkt der Gabel, wenn die Flüssigkeit Wasser ist.
4. Betriebspunkt (Schaltpunkt) gemessen vom niedrigsten Punkt der Gabel, wenn die Flüssigkeit kein Wasser ist.
Versorgungs-
spannung
Sicherheitsa-
larmwerte
(Kriechströme)
Sicherheits-
Ansprechzeit
(1)
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00809-0205-4140, Rev. BA
Schaltpunkt
(2)
– Wasser
(3)
Schaltpunkt
– andere
Flüssigkeit
(4)
A.2 Nutzungsdauer
Basierend auf allgemeinen Feld-Fehlerdaten und Komponentendaten des Herstellers kann für den
Rosemount 2140:SIS Füllstandsdetektor bei einer Umgebungstemperatur von 55 °C eine Nutzungsdauer
von ungefähr 89 Jahren erwartet werden. Dies nimmt um den Faktor zwei für jede zusätzlichen 10 °C ab
und nimmt um den Faktor zwei für jede Reduzierung von 10 °C zu.
A.3 Standzeit
Gemäß der Norm IEC 61508-2 sollte eine Standzeit basierend auf Erfahrungsdaten
angenommen werden.
Auch wenn eine konstante Fehlerrate durch die probabilistische Schätzungsmethode (siehe
FMEDA-Bericht) angenommen wird, trifft dies nur zu, wenn die Standzeit
überschritten wird. Über deren Standzeit hinaus ist das Ergebnis der probabilistischen Berechnung
bedeutungslos, da die Wahrscheinlichkeit eines Fehlers mit der Zeit bedeutend zunimmt.
Die Standzeit hängt entscheidend vom Subsystem selbst und seinen Betriebsbedingungen ab.
Die Ausrüstung enthält Elektrolytkondensatoren, deren Standzeit entscheidend von der
Umgebungstemperatur abhängt (siehe Sicherheitsdaten im FMEDA-Bericht).
(1)
der Komponenten nicht
1.Die Standzeit ist ein Begriff der Zuverlässigkeit, der d as Betriebszeitintervall beschreibt, in dem die Ausfallrate eines Gerätes re lativ konstant ist. Es handelt sich nicht um einen Begriff,
der die Alterung, die Garantie oder andere kommerzielle Probleme des Produkts umfasst.
25
Technische Daten
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Ergänzung zur Betriebsanleitung
00809-0205-4140, Rev. BA
Diese Annahme einer konstanten Fehlerrate basiert auf der sogenannten „Badewannenkurve“.
Deshalb ist es offensichtlich, dass die PFDAVG-Berechnung nur für Komponenten gültig ist, welche diese
konstante Domäne haben, und dass die Gültigkeit der Berechnung sich auf die Standzeit jeder
Komponente beschränkt.
Es liegt in der Verantwortung des Endnutzers den Rosemount 2140:SIS Füllstandsdetektor gemäß den
Herstelleranweisungen zu warten und zu betreiben. Weiterhin sollten regelmäßige Inspektionen zeigen,
dass alle Komponenten sauber sind und keine Beschädigungen aufweisen.
Technische Daten
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Technische Daten und Referenzdaten
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Vorgeschlagenes Verfahren der ausführlichen Abnahmeprüfung
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Ergänzung zur Betriebsanleitung
00809-0205-4140, Rev. BA
Anhang BVorgeschlagenes Verfahren der
ausführlichen Abnahmeprüfung
B.1 Empfohlene Abnahmeprüfung
Gemäß Abschnitt 7.4.5.2 (f) der Norm IEC 61508-2 sollten Abnahmeprüfungen durchgeführt werden,
um gefährliche Fehler zu erkennen, die durch Diagnosetests nicht erkannt wurden. Dies bedeutet,
dass spezifiziert werden muss, wie gefährliche, unerkannte Fehler, die bei der FMEDA-Analyse
(Fehlermodus, Effekte und Diagnoseanalyse) festgestellt wurden, während der Abnahmeprüfung
erkannt werden können.
Die empfohlene Abnahmeprüfung für den Rosemount 2140:SIS Füllstandsdetektor ist unter Tabelle B-1
zu finden. Der Test besteht aus der Einstellung des Ausgangs auf einen Mindest- und Maximalwert und
einer Überprüfung der Kalibrierung.
8Den Bypass entfernen und den Normalbetrieb wiederherstellen.
Die zugänglichen Teile des Flüssigkeits-Füllstandsdetektors auf jegliche Undichtigkeiten oder
Beschädigungen untersuchen.
Die Sicherheitsfunktion umgehen und entsprechende Maßnahmen einleiten, um eine falsche
Auslösung zu vermeiden.
DD, DTM, HHT, LOI oder andere Mittel für das Senden des HART-Befehls 40 verwenden, um den
unter der Niedrigalarm-Bedingung gesetzten Strom zu simulieren.
DD, DTM, HHT, LOI oder andere Mittel für das Senden des HART-Befehls 40 verwenden, um den
unter der Hochalarm-Bedingung gesetzten Strom zu simulieren.
DD, DTM, HHT, LOI oder andere Mittel für das Senden des HART-Befehls 40 verwenden, um
sicherzustellen, dass das Simulieren für den Stromausgang deaktiviert ist.
Prozessbedingungen so ändern, dass die Schwinggabel die konfigurierten Alarmbedingungen
erfährt und verifizieren, dass der Analogausgang den konfigurierten „Aus“-Analogstrom
innerhalb des erwarteten Zeitraums erreicht, der durch die Parametereinstellung der
Ausgangsverzögerung angezeigt wird.
Prozessbedingungen so ändern, dass die Schwinggabel die konfigurierte Normalbedingung
erfährt und verifizieren, dass der Analogausgang den konfigurierten „Ein“-Analogstrom
innerhalb des erwarteten Zeitraums erreicht, der durch die Parametereinstellung der
Ausgangsverzögerung angezeigt wird.
B.2 Einfluss auf SIF und Prozess
27
Um einen sicheren Produktzustand zu erreichen, muss der Sensor, abhängig vom Betriebsmodus,
entweder vom Prozessmedium entfernt oder in dieses eingetaucht werden. Der Prozess kann während
der Abnahmeprüfung nicht weiterbetrieben werden.
Vorgeschlagenes Verfahren der ausführlichen Abnahmeprüfung
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Ergänzung zur Betriebsanleitung
00809-0205-4140, Rev. BA
Vorgeschlagenes Verfahren der ausführlichen Abnahmeprüfung
B.3 Dauer der ausführlichen Abnahmeprüfung
Die ausführliche Abnahmeprüfung dauert mit allen Sicherheitsmaßnahmen einige Stunden.
B.4 Bedenken bzgl. der persönlichen Sicherheit
Alle notwendigen Vorkehrungen sollten während der Ausführung der Abnahmeprüfung getroffen
werden.
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Vorgeschlagenes Verfahren der ausführlichen Abnahmeprüfung
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Vorgeschlagenes Verfahren für die Teil-Abnahmeprüfung
November 2017
Ergänzung zur Betriebsanleitung
00809-0205-4140, Rev. BA
Anhang CVorgeschlagenes Verfahren für die
Teil-Abnahmeprüfung
C.1Empfohlene Abnahmeprüfung
Die empfohlene Teil-Abnahmeprüfung für den Rosemount 2140:SIS Füllstandsdetektor
(„Füllstandsdetektor“) finden Sie unte r Tabelle C-1. Sie betätigt die Signalverarbeitung und den Ausgang,
aber testet nicht den Sensor.
Tabelle C-1. Empfohlene Teil-Abnahmeprüfung
SchrittMaßnahme
1Die zugänglichen Teile des Füllstandsdetektors auf jegliche Undichtigkeiten oder
2Die Sicherheitsfunktion umgehen und entsprechende Maßnahmen einleiten, um eine
3DD, DTM, HHT, LOI oder andere Mittel zum Senden des HART-Befehls 202 verwenden,
4Verifizieren, dass der Strom des Analogausgangs den konfigurierten Stromwert für
5Den Bypass entfernen und den Normalbetrieb wiederherstellen.
Beschädigungen untersuchen.
falsche Auslösung zu vermeiden.
um die Abnahmeprüfungsfunktion des Gerätes auszulösen.
Niedrigalarm, „Aus“, „Ein“ und Hochalarm erreicht und dass jeder auf dem Wert für ein
Viertel des Parameters der Abnahmeprüfungsdauer gehalten wird.
C.2Einfluss auf SIF und Prozess
Der Prozess kann während der Abnahmeprüfung nicht weiterbetrieben werden.
C.3Dauer der Teil-Abnahmeprüfung
Die Teil-Abnahmeprüfung dauert mit allen Sicherheitsmaßnahmen weniger als eine Stunde.
C.4Bedenken bzgl. der persönlichen Sicherheit
29
Alle notwendigen Vorkehrungen sollten während der Ausführung der Abnahmeprüfung getroffen werden.
Vorgeschlagenes Verfahren für die Teil-Abnahmeprüfung
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Ergänzung zur Betriebsanleitung
00809-0205-4140, Rev. BA
Vorgeschlagenes Verfahren für die Teil-Abnahmeprüfung
November 2017
Vorgeschlagenes Verfahren für die Teil-Abnahmeprüfung
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PFDAVG-Berechnung
November 2017
Ergänzung zur Betriebsanleitung
00809-0205-4140, Rev. BA
Anhang DPFDAVG-Berechnung
D.1Mittlere Wahrscheinlichkeit eines Ausfalls bei
Anforderung (PFDAVG)
Die Auswirkungen der ausführlichen Abnahmeprüfung, Teil-Abnahmeprüfung oder eine
Kombination aus beiden Typen auf PFDavg sind in Abbildung D-1 auf Seite 32 dargestellt. Die Daten
der Fehlerrate, die in dieser Berechnung verwendet werden, können dem FMEDA-Bericht entnommen
werden. Eine Einsatzzeit von 10 Jahren wurde mit einer „Mean Time To Restoration“ (durchschnittliche
Zeit zur Instandsetzung) von 24 Stunden angenommen.
Hinweis
Die folgenden Zahlen dienen nur der Veranschaulichung und müssen auf einer Pro-SIF-Grundlage
ermittelt werden.
31
PFDAVG-Berechnung
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Ergänzung zur Betriebsanleitung
00809-0205-4140, Rev. BA
PFDAVG-Berechnung
November 2017
Abbildung D-1. Auswirkungen von Abnahmeprüfungen auf PFD und PFD
PFD und PFDavg des Systems, wenn keine
Abnahmeprüfung angewandt wurde.
0,0012
SIL2
0,0010
0,0008
0,0006
PFD
0,0004
0,0002
0246810
Einsatzzeit (Jahre)
PFDSIL2
Der Füllstandsdetektor muss jedes Jahr einer Teil-Abnahmeprüfung
und alle 3 Jahre einer ausführlichen Abnahmeprüfung unterzogen werden.
10 Jahre PFD
AVG
Der Füllstandsdetektor muss alle 5 Jahre einer ausführlichen
PFD
Der Füllstandsdetektor muss jedes Jahr einer Teil-Abnahmeprüfung
und alle 5 Jahre einer ausführlichen Abnahmeprüfung unterzogen werden.
Abnahmeprüfung unterzogen werden
0,012
SIL2
0,010
0,008
0,006
0,004
0,002
0246810
PFD
AVG
Einsatzzeit (Jahre)
10 Jahre PFD
AVG
SIL2
PFD
0,012
SIL2
0,010
0,008
0,006
0,004
0,002
0246810
Einsatzzeit (Jahre)
PFD
10 Jahre PFD
AVG
SIL2
PFD
0,012
SIL2
0,010
0,008
0,006
0,004
0,002
0246810
PFD
Einsatzzeit (Jahre)
10 Jahre PFD
AVG
SIL2
Abbildung D-2 auf Seite 33 zeigen die Auswirkungen der ausführlichen Abnahmeprüfung und
Teil-Abnahmeprüfung sowie auch eine Kombination der beiden Typen auf PFD und PFDavg, sodass die
Ergebnisse direkt verglichen werden können. Es wird nur der PFDavg-Wert der letzten 10 Jahre gezeigt.
Eine Einsatzzeit von 10 Jahren wurde mit einer „Mean Time To Restoration“ (durchschnittliche Zeit zur
Instandsetzung) von 24 Stunden angenommen.
PFDAVG-Berechnung
32
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PFDAVG-Berechnung
November 2017
Hinweis
PFDavg-Zahlen können nur für Anwendungen mit einer niedrigen Anforderungsrate verwendet werden.
Für Anwendungen mit einer hohen Anforderungsrate siehe Anhang E: PFH-Berechnung.
Abbildung D-2. Vergleich von Auswirkungen auf PFD und PFDAVG für Abnahmeprüfungstypen
Ergänzung zur Betriebsanleitung
00809-0205-4140, Rev. BA
0,012
PFD
0,000
0,008
0,006
0,004
0,002
SIL2
0246810
13579
Einsatzzeit (Jahre)
33
PFD, keine Abnahmeprüfung
PFD, jährliche Teil-Abnahmeprüfung
PFD, jährliche ausführliche Abnahmeprüfung
SIL2
10 Jahre PFD
10 Jahre PFD
10 Jahre PFD
, keine Abnahmeprüfung
AVG
, jährliche Teil-Abnahmeprüfung
AVG
, jährliche ausführliche Abnahmeprüfung
AVG
PFDAVG-Berechnung
Page 38
Ergänzung zur Betriebsanleitung
00809-0205-4140, Rev. BA
PFDAVG-Berechnung
November 2017
PFDAVG-Berechnung
34
Page 39
PFH-Berechnung
November 2017
Ergänzung zur Betriebsanleitung
00809-0205-4140, Rev. BA
Anhang EPFH-Berechnung
E.1Wahrscheinlichkeit eines gefährlichen Fehlers pro
Stunde (PFH)
Für Anwendungen mit einer hohen Anforderungsrate müssen die Produkt-PFH-Werte verwendet
werden, um die Tauglichkeit eines Produkts innerhalb einer SIF zu bestimmen.
Für eine SIF mit einem Sicherheits-Bedarfsintervall, das 100
wird der SIF-PFH-Wert mit folgender Gleichung berechnet:
Σλ
PFH =
Die gesamte Ausrüstung, die Bestandteil des Sicherheitssystems ist, trägt zum PFH-Endwert bei. Wenn die
Sicherheits-Bedarfsintervalle sich der Diagnosetestrate nähern, werden die Online-Diagnosefunktionen zur
Erkennung von gefährlichen Fehlern immer weniger nützlich. In diesem Fall sind gefährliche, erkannte Fehler
nicht in der PFH-Berechnung enthalten.
Falls das Sicherheits-Bedarfsintervall weniger als 100
SIF-PFH-Wert mit folgender Gleichung berechnet:
DU
(1)
mal größer als das Diagnoseintervall ist,
(1)
mal größer als das Diagnoseintervall ist, wird der
Σ(λ
PFH =
Auch hier trägt die gesamte Ausrüstung, die Bestandteil des Sicherheitssystems ist, zum PFH-Endwert
bei, aber in diesem Fall können gefährliche, erkannte Fehler zum PFH-Endwert beitragen.
DU
+ λDD)
1. Die Zahl 100 wird hier nur für illustrative Zwecke verwendet und variiert abhängig von der Benutzererfahrung und dem verfügbaren Wissen über die SIF.
35
PFH-Berechnung
Page 40
Ergänzung zur Betriebsanleitung
00809-0205-4140, Rev. BA
PFH-Berechnung
November 2017
PFH-Berechnung
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Page 41
Diagnoseintervalle
November 2017
Ergänzung zur Betriebsanleitung
Anhang FDiagnoseintervalle
F.1Diagnoseprüfungen und -intervalle
Alle Diagnoseprüfungen können ganzheitlich in einer Stunde abgeschlossen werden.
00809-0205-4140, Rev. BA
37
Diagnoseintervalle
Page 42
Ergänzung zur Betriebsanleitung
00809-0205-4140, Rev. BA
Diagnoseintervalle
November 2017
Diagnoseintervalle
38
Page 43
Page 44
Deutschland
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Emerson Process Management
GmbH & Co. OHG
Katzbergstraße 1
40764 Langenfeld (Rhld.)
Deutschland
+49 (0) 2173 3348 - 0
+49 (0) 2173 3348 - 100
www.emersonprocess.de
Schweiz
Emerson Automation Solutions
Emerson Process Management AG
Blegistrasse 21
6341 Baar-Walterswil
Schweiz