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A&D AS V6 Folie 1 Bernard Mysliwiec CERN 22.06.2000 SIMATIC S7-400F/FH Systèmes de sécurité Tolérance aux défauts Bernard Mysliwiec A&D AS V6 Tel.: 0911/895-4581.

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1 A&D AS V6 Folie 1 Bernard Mysliwiec CERN SIMATIC S7-400F/FH Systèmes de sécurité Tolérance aux défauts Bernard Mysliwiec A&D AS V6 Tel.: 0911/

2 A&D AS V6 Folie 2 Bernard Mysliwiec CERN SIMATIC S7-400F/FH Sommaire Buts Structures Système de sécurité Système tolérant aux défaillances Concepts Programme pour la sécurité Module de périphérie de sécurité Highlights

3 A&D AS V6 Folie 3 Bernard Mysliwiec CERN SIMATIC S7-400F/FH Motivations Pourquoi utiliser un système de sécurité ou tolérant aux défaillances? Éviter les accidents et dommages en cas de défaillance ! Garantir la plus grande sécurité possible aux hommes, aux machines et a lenvironnement

4 A&D AS V6 Folie 4 Bernard Mysliwiec CERN SIMATIC S7-400F/FH Important Standards IEC Application-independent standard *) Functional safety of electrical / electronic / programmable electronic safety-related systems DIN V VDE 0801 Fundamentals for computers in systems with safety tasks VDI/VDE 2180 Ensuring the safety of process plants using instrumentation and control prEN50156 Standard for burner controls Electrical equipment for burner systems… (en) EN 298 Standard for burner controls Automatic gas burner control systems … EN 954 Standard for the safety of machinery Safety related parts of control systems *) DIN V Fundamental safety considerations for protection facilities in measuring and control technology

5 A&D AS V6 Folie 5 Bernard Mysliwiec CERN SIMATIC S7-400F/FH Risk parameters: Severity of injury/damage Frequency and/or exposure time to hazard F1: Seldom to quite often F2: Frequent to continuous Possibility of avoiding the hazard P1: Possible under specific conditions P2: Scarcely possible Probability of occurrence of the undesired event *) )* W1: Extremely low W2: Low W3: Relatively high 1 2 (1) 3 (1) 5 (3) 7 (4) 8 (4) S1 P1 P2 P1 P2 F1 F2 S2 S3 S4 F1 F2 W3 W2 W1 DIN requirement classes (... ) IEC-SIL (1) 3 (1) 4 (2) 5 (3) 6 (3) 7 (4) (1) 3 (1) 4 (2) 5 (3) 6 (3) S1: Slight personal injury; minor environmental damage S2: Serious irreversible injury to one or more persons or the death of a person; temporary serious environmental damage S3: Death of several people long-term serious environmental damage S4: Catastrophic effects, many deaths 4 (2) 6 (3) Safety Risk (2)

6 A&D AS V6 Folie 6 Bernard Mysliwiec CERN SIMATIC S7-400F/FH The task for safety engineering: Reducing the safety risk to the limit risk by using suitable measures Limit risk (acceptable risk) Risk without protection measure Actual residual risk Risk parameters: Hazard identification and analysis Risk assessment and classification Necessary minimum reduction in risk The task for safety engineering: Safety Risk (1)

7 A&D AS V6 Folie 7 Bernard Mysliwiec CERN SIMATIC S7-400F/FH Risk Consideration Failsafe (F-...) Property of a system that uses suitable organizational and technical measures either to prevent hazards deterministically or to reduce them to a tolerable level. Risikoder Risk of the controlled equipment Risiko Acceptable risk Rest- Risiko Residual risk Necessary risk minimization Actual risk minimization Risk minimization achieved through all safety systems and e.g. organizational measures From IEC 61508: Partial risk covered by other technologies (mechanical, optical, etc.) Partial risk covered by electronic and electrical safety systems Partial risk covered by external facilities and measures Growing risk

8 A&D AS V6 Folie 8 Bernard Mysliwiec CERN SIMATIC S7-400F/FH Domaines dapplication Chimie, Pétrochimie Produits de base Environnement ! Production dénergie Système de manutention Presses Lignes de fabrication Transport de personnes et beaucoup dautres

9 A&D AS V6 Folie 9 Bernard Mysliwiec CERN SIMATIC S7-400F/FH Intégration complète dans le système Safety Integrated: une gamme complète de produits pour des applications de sécurité Communication via PROFIBUS-DP (PROFISafe) Automatisation et Sécurité intégrée Totally Integrated Automation: Des solutions d automatisation pour l avenir Triple continuité (Programmation, mémorisation, communication) Réduction sensible des coûts d ingénierie T.I.A.

10 A&D AS V6 Folie 10 Bernard Mysliwiec CERN SIMATIC S7-400F/FH Caractéristiques Base sur lautomate de disponibilité S7-400H CPU 417-4H avec bibliothèque spécifique de fonctions de base de sécurité Logiciel particulier de paramétrage des fonctions de sécurité Programmation en CFC Traitement de programmes Standard et de programmes de sécurité Blocs dentrées/sorties de sécurité (F-SMs) Protocole spécifique pour communication de sécurité (PROFISafe) ET 200 M-F

11 A&D AS V6 Folie 11 Bernard Mysliwiec CERN SIMATIC S7-400F/FH S7-400F Système de sécurité S7-400 F Classes de sécurité: SIL 3 / AK 6 / Cat.4 Communication standard et de sécurité via standard PROFIBUS- DP Blocs dE/S spécifiques pour les fonctions de sécurité

12 A&D AS V6 Folie 12 Bernard Mysliwiec CERN SIMATIC S7-400F/FH Architecture: Îlot de sécurité en mode mixte PC Standard-Progr. software STEP7 CFC HW-Config WinCC Integration in PCS7/ TIA F-Programmingtool F-FB-Library F-Tool OMs for F-SMs RUN-P RUN STOP CMRES 1 Standard-CPU 417-4H F-Application programm F-FBs with time diversitary redondancy Standard-ProfibusDP PROFISafe-Safety profil F-SMs in ET 200M

13 A&D AS V6 Folie 13 Bernard Mysliwiec CERN SIMATIC S7-400F/FH

14 A&D AS V6 Folie 14 Bernard Mysliwiec CERN SIMATIC S7-400F/FH S7-400F/FH Système S7 tolérant aux défaillances Disponibilité Deux CPUs Structure de bus redondante Modules de périphérie SIL 3 (AK 6) Pas de limite de temps en marche dégradée

15 A&D AS V6 Folie 15 Bernard Mysliwiec CERN SIMATIC S7-400F/FH Architecture: mode twin et modularité RUN-P RUN STOP CMRES red. CPU S7-400FH redondant Standard-SMs redondant Profibus DP redondant F-SMs RUN-P RUN STOP CMRES PC Programmes Standard- et de securite- dans une CPU Standard- et F-SMs un seul Profibus DP Communication Standard- et PROFISafe- via Profibus DP

16 A&D AS V6 Folie 16 Bernard Mysliwiec CERN SIMATIC S7-400F/FH Ilot F protégé Programme de securite CPU- Systeme dexploitation Standard proramme application CPU- Hardware Telegramme securise CEM, tout types de defauts Modules de Peripherie de securite (F-SM)

17 A&D AS V6 Folie 17 Bernard Mysliwiec CERN SIMATIC S7-400F/FH Traitement double par des instructions diversitaires Operanden Codierung Diversitäre Operanden Operation Diversitäre Operation Ergebnis Diversitäres Ergebnis VergleichStop Zeit Zeitredundanz A, B /A, /B C D = /C bei D /C UND ODER Redondance temporelle et Diversité sans redondance structurelle S7-F concept: Redondance temporelle diversitaire Traitement logique du programme et contrôle de flux des données

18 A&D AS V6 Folie 18 Bernard Mysliwiec CERN SIMATIC S7-400F/FH S-7F Concept: Programmer avec des blocs CFC certifiés TÜV CFC

19 A&D AS V6 Folie 19 Bernard Mysliwiec CERN SIMATIC S7-400F/FH S7-400F/FH Structure du programme applicatif Programme Standard OB1 programme Failsafe (OB35) Programme Standard OB1 programme Failsafe (OB35) Programme Standard OB1

20 A&D AS V6 Folie 20 Bernard Mysliwiec CERN SIMATIC S7-400F/FH S7-F Composants logiciels F-Programmingtool 6ES CC00-0YX0 including F-Blocks library F-Copy Licence, for one F or FH system6ES CC00-6YX0 including TÜV stickers CFC V5.16ES CC04-0YX0 if not installed S7-SCL V5.1 6ES CC04-0YX0 if not installed Dokumentation Systeme de securite, Ausgabe 1, 12.99, Bestell-Nr. 6ES FA10-8AA0

21 A&D AS V6 Folie 21 Bernard Mysliwiec CERN SIMATIC S7-400F/FH Module de périphérie de sécurité (F-SMs) Architecture 1oo2 r Microcontrôleur redondants r Diagnostic de défauts internes et externes par exemple: r Comparaison des deux microcontrôleurs r Autotests des microcontrôleurs r Tests des entrées et des sorties r Les signaux dentrées sont lus par les deux microcontrôleurs et analyse de discordance des signaux dentrées redondés r Relecture des signaux de sortie et analyse de discordance deuxième circuit de coupure pour les sorties r SIL2 ou SIL3 par paramétrage r lunité centrale dispose des informations détat et de défaut r Communication avec la CPU via PROFISafe

22 A&D AS V6 Folie 22 Bernard Mysliwiec CERN SIMATIC S7-400F/FH S7-F - Architecture des modules E/S Microcontroleur Etage de sortie Liaison sure Interface Bus Deuxieme moyen de coupure (avec relecture) L+ F-DA Microcontroleur Borniers SortieAlimentation externe

23 A&D AS V6 Folie 23 Bernard Mysliwiec CERN SIMATIC S7-400F/FH S7-F SMs Modules dentrées et de sorties de sécurité SM326F, DI 24xDC24V,de sécurité, 6ES BK00-0AB0 avec alarme de diagnostic SM326F, DI 8xNAMUR [EEx ib], de sécurité, 6ES RF00-0AB0 avec alarme de diagnostic SM326F, DO 10xDC24V/2A, commutant a P, 6ES BF00-0AB0 de sécurité, avec alarme de diagnostic SM336F, AI 6x14Bit, de sécurité, 6ES HE00-0AB0 avec alarme de diagnostic

24 A&D AS V6 Folie 24 Bernard Mysliwiec CERN SIMATIC S7-400F/FH Highlights du Produit Peripherie decentralisee de securite via PROFIBUS Coexistence de fonctions de securite et fonctions standard dans une meme unite centrale dans un seul bus PROFIBUS Tolerance aux defaillances par Redondance independante des CPU, PROFIBUS et des modules de peripherie Integration dans TIA / PCS7 SIL 3 / AK 6 / Categorie 4 dans une seule CPU Ouverture par raccordement direct de tous les composants PROFISafe

25 A&D AS V6 Folie 25 Bernard Mysliwiec CERN SIMATIC S7-400F/FH S7-400F/FH Integration systeme S7-400 PROFIBUS or industrial Ethernet optional redundant Standard Ethernet PC Engineering S7-400S7-400H PC S7-400FH ESD, Boiler- protection ESD, Boiler- protection

26 A&D AS V6 Folie 26 Bernard Mysliwiec CERN SIMATIC S7-400F/FH SIMATIC S7 - Concept dinstallations de securite et tolerantes aux defaillances Plant Proces Field PROFIBUS/ Ethernet Profibus-DP Red SV SW-Redundanz warm standby Redundanter DP-BUS Red. IM 153 Medien- Redundanz Server Parallel-Redundanz mit Archivabgleich Clients Parallel-Redundanz PC-Netzwerk / Terminalbus Medien- Redundanz Hochverfügbare Kommunikation F F-CPU Profibus-DP IM 157 (DP-PA-Link) DP-PA Koppler Redundanter DP-BUS Red. IM 157 F- Peripherie F F Red. Peripherie F H/FH-CPUs (hot standby) Red. IM 153 mögliche F- PA-Geräte Red. IM 153 F- Peripherie mögliche F- DP-Geräte

27 A&D AS V6 Folie 27 Bernard Mysliwiec CERN SIMATIC S7-400F/FH A&D Safety Integrated Securite garantie SIEMENS Toujours une longueur davance!


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