Safety Integrated pour l`automatisation de processus

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© Siemens AG 2010
Safety Integrated pour
l'automatisation de processus
Technique de sécurité fiable, flexible et sûre
Brochure · Avril 2010
Safety Integrated
Answers for Industry.
© Siemens AG 2010
Totally Integrated Automation
Définissez de nouvelles références en termes de productivité
pour rester compétitif dans la durée
L'optimisation des processus améliore la qualité, diminue les
temps d'introduction des produits et réduit le coût total de
possession TCO.
Pour faire face à la compétitivité internationale dont la
pression se fait de plus en plus forte, il est aujourd'hui plus
important que jamais d'exploiter à fond tous les potentiels
d'optimisation d'une installation sur l'ensemble de son cycle
de vie. Cela implique de réaliser l'équilibre parfait entre
qualité, temps et coûts.
2
Avec Totally Integrated Automation (TIA) de Siemens, une
offre exhaustive de produits, de systèmes et de solutions
parfaitement coordonnés entre eux et destinés à tous les
niveaux hiérarchiques de l'automatisation industrielle, vous
serez parfaitement armés pour faire face à ces défis.
© Siemens AG 2010
Sommaire
texte
Techniques de sécurité de Siemens
Automatisation des processus avec sécurité intégrée . 4
Grâce à l'intégration des fonctions de sécurité dans TIA,
l'automatisation standard (Basic Process Control System) et
l'automatisation de sécurité convergent en un système global
homogène. Il devient ainsi possible d'utiliser des composants
matériels et des composants de gestion et d'ingénierie
communs pour automatiser des processus continus ou
discontinus, des séquences de commande rapides et précises
et des fonctions de sécurité intégrées.
Les coûts d'investissement et d'exploitation s'en trouvent
nettement abaissés. En outre, la parfaite synergie de tous les
composants permet de réaliser une production de qualité
optimale qui s'inscrit dans la durée.
Produits et solutions de sécurité flexibles, respectueux
des normes et proposés par un partenaire fiable . . . . 6
Gestion du cycle de vie de sécurité avec l'assistance
de Solution Partner hautement qualifiés . . . . . . . . . . . 7
Intégration simple au système de conduite /
communication par bus de terrain avec SI. . . . . . . . . . 8
Tolérance aux pannes modulable /
Ingénierie efficace du cycle de vie de sécurité . . . . . . 9
Safety Integrated for Process Automation –
l'offre complète de services et de produits . . . . . . . . 10
Commande et sécurité intégrées
SIMATIC PCS 7 – Intégration complète du
système de sécurité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
Bus de terrain Safety Integrated
Communication de terrain homogène
avec des architectures PROFIBUS flexibles . . . . . . . . . 14
PROFIsafe : la communication PROFIBUS
de sécurité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Redondance modulaire flexible (FMR)
Sécurité à coûts optimisés grâce à une
tolérance aux pannes modulable . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Variantes de configuration avec FMR. . . . . . . . . . . . . 17
Automates SIMATIC pour des applications
processus de sécurité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
Systèmes de périphérie décentralisée polyvalents . . 21
Raccordement direct via bus de terrain
avec une sécurité et disponibilité élevées . . . . . . . . . 25
Instrumentation de terrain sûre sur PROFIBUS PA . . . 26
Gestion du cycle de vie de sécurité
Phase d'analyse. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
Phase de réalisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
Phase d'exploitation et de maintenance . . . . . . . . . . 30
Exemples d'application
Test de course partielle (PST) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
Protection contre la surpression, le feu et le gaz
ainsi que gestion des brûleurs . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
Projets de référence
Références en pétrole & gaz et en chimie . . . . . . . . . 34
Caractéristiques des produits et réf. de commande
Contrôleurs, composants logiciels, modules de
sécurité, embases, système de périphérie
décentralisée, packs de sécurité. . . . . . . . . . . . . . . . . 36
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Automatisation des processus avec sécurité intégrée
Production sûre sans points faibles
Offre complète de produits et de services de sécurité
L'industrie des processus et ses séquences souvent très complexes ne tolèrent aucun point faible au niveau des automatismes. Tout défaut ou dysfonctionnement peut avoir des conséquences fatales et doit donc être évité autant que possible.
Pour neutraliser fiablement les sources de danger et minimiser les risques, il vous faut une technique de sécurité des
processus des plus efficaces.
Basé sur le système de sécurité de Siemens, Safety Integrated
for Process Automation est une offre complète de produits et
de services pour des applications sûres et tolérantes aux pannes dans l'industrie des processus. La présence de signaux
critiques est détectée à temps par le système de sécurité
Siemens sur l'ensemble de l'installation. La fonctionnalité
de sécurité est livrable en intégralité, depuis les capteurs
jusqu'aux actionneurs (par ex. positionneurs, vannes et pompes), en passant l'automate (par ex. positionneurs, vannes et
pompes).
Votre objectif premier doit être de minimiser les dangers potentiels pour les hommes, les installations et l'environnement
en mettant en place des dispositifs techniques, mais sans entraver le processus de production industrielle. La sécurité dite
fonctionnelle doit donc répondre à des exigences élevées.
Pour y satisfaire, il vous faut un système de sécurité fiable
(système instrumenté de sécurité, SIS) pouvant, au besoin
et à tout moment, amener l'installation dans un état sûr. A cet
effet, les applications doivent satisfaire à des exigences particulières définies dans les normes.
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Intégration complète dans l'automatisation standard
Les automates SIMATIC S7-400FH associés à la périphérie appropriée vous offrent un maximum de sécurité, de tolérance
aux pannes et de disponibilité pour vos applications. Depuis le
transmetteur de sécurité sur PROFIBUS au niveau de terrain,
par ex. pour la pression, jusqu'au système de conduite des processus SIMATIC PCS7 :
Notre offre vous permet de réaliser des solutions efficaces et
flexibles dans un système global homogène pour des applications d'automatisation et de sécurité intégrées.
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SIMATIC PCS 7 Safety & Security
Le développement de la standardisation, de l'ouverture et de
la mise en réseau des systèmes s'accompagne d'une augmentation des risques liés à la cybercriminalité. Les menaces venant de logiciels malveillants ou de pirates informatiques sont
multiples :
• Surcharges ou défaillances des réseaux
• Espionnage et vol des données d'accès ou des données de
processus
• Interventions non autorisées dans l'automatisation des
processus
• Sabotage ciblé
Pour protéger les installations dotées du système de conduite
de processus SIMATIC PCS 7, Siemens a mis au point un concept de sécurité global très efficace, qui combine une multitude de mesures de sécurité et qui fait l'objet de développements permanents.
Mais, même le recours à toutes les mesures de sécurité connues ne saurait garantir une sécurité absolue. La combinaison
de SIMATIC PCS 7 IT Security et des techniques de sécurité
vous permet de neutraliser les répercussions de la cybercriminalité ou de les réduire à un niveau tolérable.
Architecture
sécuritaire avec
défense en profondeur
(Defense-in-Depth)
Gestion des
patchs
de sécurité
Windows
Segmentation
de l'installation
(cellules de
sécurité)
Réseau :
sous-réseaux,
adresses IP,
résolution des
noms
Installation de
production
Active
Directory
Domaines
Groupes de
travail
Accès SAV et
télémaintenance (VPN,
IPSec)
Antivirus
et
pare-feu
Gestion des
utilisateurs et des
droits d'accès
Synchronisation
horaire
Mesures de sécurité et de protection de SIMATIC PCS 7
Pour plus d'informations, consultez le site Internet
www.siemens.com/pcs7/it-security
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Produits et solutions de sécurité flexibles,
respectueux des normes et proposés par un partenaire fiable
Un réseau complexe de normes
et de lois...
... et un partenaire qui vous aide à remplir toutes les
exigences.
En tant qu'exploitant de l'installation, vous êtes tenu par le
législateur de veiller à la protection des personnes et de l'environnement. Il est donc impératif de satisfaire à toutes les
règles, prescriptions et règlements en vigueur sur le site. Dans
l'hypothèse d'un danger, il est absolument nécessaire de procéder à une analyse des risques. Les risques existants y sont
décrits et les mesures existantes et supplémentaires à prendre
pour réduire ces risques y sont définies. Le risque subsistant
doit toujours rester à un niveau tolérable.
Depuis plus de 25 ans, Siemens conçoit en tant que partenaire
industriel fiable d'excellentes solutions d'automatisation pour
la sécurité des processus dans de nombreux secteurs. Nos solutions se caractérisent par leur grande efficacité et permettent d'exploiter d'importants potentiels d'économies. Elles
sont bien sûr conformes aux normes nationales et internationales en vigueur, telles que CEI 61508 (jusqu'au niveau SIL 3)
et CEI 61511.
Depuis les études jusqu'à la réalisation et à l'exploitation : Une
documentation sans faille (par ex. Safety Plan) doit être établie sur le cycle de vie global d'une installation. Elle facilite le
diagnostic des erreurs ainsi que la reproductibilité de tous les
processus et sert de preuve en cas de dommages éventuels.
Il est également nécessaire d'assurer le taux de disponibilité
en fonction des besoins, par une redondance modulaire flexible (FMR) par exemple. FMR permet de réaliser très facilement
des configurations à redondance modulable en vue d'obtenir
la disponibilité exigée.
CEI 61508 - Norme de base
Niveau d'intégrité de sécurité (SIL)
La norme CEI 61508 définit les méthodes permettant d'atteindre la sécurité fonctionnelle des produits. Des certificats correspondants attestent du respect de cette norme. Cette norme
a valeur internationale et sert de base pour les spécifications
ainsi que l'étude et le fonctionnement des systèmes de sécurité.
Les normes CEI 61508 et CEI 61511 définissent 4 niveaux
de sécurité différents. Elles décrivent les mesures permettant
de maîtriser les risques pour les constituants utilisés qui sont
eux-mêmes caractérisés par le niveau d'intégrité de sécurité
(Safety Intégrité Level). Plus ce niveau est élevé, plus la réduction du risque est grande. Le niveau SIL mesure donc la probabilité selon laquelle le système de sécurité peut remplir correctement les fonctions de sécurité requises pour un laps de
temps défini.
CEI 61511 - Norme spécifique aux applications
pour l'industrie des processus
La norme CEI 61511 met en œuvre la norme CEI 61508 pour
l'industrie des processus. Elle sert essentiellement de directive
pour la conception, la réalisation et l'exploitation de systèmes
de sécurité dans les installations pour processus. Un élément
décisif : l'exigence d'une organisation verticale de tous les processus (gestion de la sécurité fonctionnelle, FSM).
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avec l'assistance de Solution Partner hautement qualifiés
La meilleure façon d'obtenir des installations fiables :
Bonne assistance sur site :
Solution Partner
La norme CEI 61511 prévoit une consigne de sécurité pour
toute la boucle de sécurité (Loop), du capteur à l'actionneur,
en passant par les contrôleurs. Elle ne prend pas seulement les
différents produits en compte, mais le cycle de vie complet
d'une installation : de l'analyse des risques à la mise hors
service, en passant par la conception, l'installation et l'exploitation.
Outre les offres connues dans le domaine Service & Support,
Siemens Industry Automation and Drive Technologies mise de
plus en plus sur des partenaires nommés "Siemens Solution
Partner Automation" et sélectionnés avec soin pour répondre
aux exigences accrues dans le domaine de la sécurité. Ces
entreprises partenaires hautement qualifiées vous offrent une
assistance professionnelle et un soutien efficace pour tous les
aspects importants relevant de la sécurité. Les spécialistes
PCS 7 Safety sont des "Solution Partner" certifiés dans le domaine de la sécurité intégrée SI pour l'automatisation des
processus. Ils sont familiarisés avec la technique de sécurité
dédiée à l'industrie des processus et mettent à votre disposition :
Nous vous assistons sur tout le cycle de vie de votre système
de sécurité et vous offrons une offre complète de produits,
de systèmes et de prestations :
• système de sécurité complet et homogène : contrôleurs, ingénierie avec l'outil du cycle de vie de sécurité Safety Matrix
et instruments de processus sûrs
• offre de prestations pour toutes les phases du cycle de
vie d'une installation de sécurité, y compris la formation, la
documentation et le service 24 heures sur 24, 7 jours sur 7.
Pour plus d'informations, consultez le site Internet
www.siemens.com/safety-services
• un savoir faire dans le domaine du cycle de vie de sécurité
conformément à la norme CEI 61511
• des connaissances en matière d'ingénierie de sécurité avec
S7 F Systems et SIMATIC Safety Matrix
• une expérience approfondie des projets impliquant des
applications de sécurité dans l'industrie des processus
Vous trouverez plus d'informations sur nos partenaires sous
www.siemens.com/automation/solutionpartner
Affectation des tâches de sécurité aux niveaux de protection
Analyse
Spécification relative aux exigences
de sécurité (SRS) pour le système
instrumenté de sécurité (SIS)
Etude et conception du système
instrumenté de sécurité (SIS)
Etude et planification d'autres mesures
pour une réduction des risques
Installation, mise en service et validation
Vérification
Structure et constitution du cycle de vie de sécurité
Gestion et évaluation de la sécurité de fonctionnement
Estimation du risque et détermination des niveaux de protection
Réalisation
Exploitation et maintenance
Modification
Exploitation
Mise hors service
Les phases du cycle de vie de sécurité
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Intégration simple au système de conduite /
Communication variable par bus de terrain avec sécurité intégrée
Intégration simple au système de conduite
Notre système de sécurité innovant construit autour de
SIMATIC S7-400FH, SIMATIC ET 200M, ET 200S, ET 200pro,
ET200eco et SITRANS P peut être raccordé à n'importe quel
système de conduite (DCS). La possibilité d'intégration à notre
système innovant de conduite de processus SIMATIC PCS 7 est
unique en son genre. Cette combinaison induit des temps d'ingénierie plus courts, une performance de fonctionnement
plus élevée, des économies dans la gestion du stock de pièces
de rechange ainsi que des coûts de maintenance réduits.
La technologie des bus de terrain Safety Integrated avec
PROFIsafe permet une communication de sécurité certifiée
entre les contrôleurs, les périphéries décentralisées de sécurité et les instruments de processus de sécurité. Une disponibilité élevée est rendue possible grâce aux redondances et aux
structures en anneau à tous les niveaux de la communication
de terrain.
Les avantages en bref
■
Un système d'ingénierie pour les applications de
sécurité et de conduite de processus
■
SIMATIC S7-400FH, une plateforme de contrôleurs
commune à SIMATIC PCS7 et à la sécurité des processus
■
Communication directe et sans faille entre DCS et SIS
■
Intégration automatique d'alarmes et de messages
relatifs à la sécurité, avec horodatage
Connexion commune via des standards éprouvés
Pour le raccordement de modules E/S et d'appareils standards
et de sécurité, on utilise la technologie éprouvée des bus de
terrain PROFIBUS DP et PROFIBUS PA. Les communications
standard et de sécurité utilisent ici le même support de transmission. Ceci est également valable pour la connexion de
transmetteurs de pression sûrs, par ex. pour la connexion de
SITRANS P DS III sur PROFIBUS PA avec PROFIsafe selon le niveau SIL 2 (proven in use).
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Tolérance adaptable aux pannes/
Ingénierie efficace du cycle de vie de sécurité
Concept étudié pour une disponibilité élevée
Avec la redondance modulaire flexible, Siemens offre un concept innovant pour la réalisation de solutions modulables et
efficaces en termes de coûts, ce qui permet de réaliser plusieurs niveaux de tolérance aux pannes en fonction des exigences de l'application.
Les avantages en bref
■
Redondance modulaire flexible (FMR)
– Redondance de la périphérie et des appareils de
terrain indépendante de la redondance de la CPU
– Pas de mode de sécurité dégradé limité dans le
temps en cas de défaillance de composants
– Sélection du niveau de redondance adapté à la
fonction Safety Instrumented (SIF)
– Sécurité non liée au degré de redondance
■
SIMATIC Safety Matrix
– Configuration des fonctions de sécurité par la
méthode éprouvée de cause à effet
– Génération automatique de la logique de sécurité
dans CFC
– Représentation conviviale de Safety Matrix sur
l'interface utilisateur de SIMATIC PCS 7
– Traçabilité aisée des modifications
– Fonctions intégrées pour la mise en service et la
maintenance (cycle de vie de sécurité)
Ingénierie nettement simplifiée sur tout le cycle de vie
de sécurité
Le programme standard et de sécurité est élaboré dans le
SIMATIC Manager éprouvé – avec ou sans SIMATIC PCS 7. Il
en résulte une réduction sensible des coûts d'ingénierie ainsi
que des coûts de formation. Vous concevez la partie de programme sûre avec Continuous Function Chart (CFC) ou avec
SIMATIC Safety Matrix, l'outil innovant et convivial pour l'ingénierie et la gestion du cycle de vie de sécurité. Vous utilisez à
cet effet des blocs fonctionnels certifiés par le TÜV et provenant de la bibliothèque intégrée dans S7 F Systems.
L'outil SIMATIC Safety Matrix, fonctionnant selon le principe
de cause à effet, réduit considérablement les coûts d'ingénierie, de mise en service et de maintenance tout en restant compatible avec la norme CEI 61511.
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Safety Integrated for Process Automation :
l'offre complète de services et de produits
Le système de sécurité de Siemens renferme des contrôleurs
sûrs, des systèmes de bus et une périphérie décentralisée sûrs
ainsi que l'instrumentation sûre, par exemple pour la mesure
de la pression.
Sur la base de notre offre complète et forts d'une expérience
de plusieurs décennies, nous réalisons des solution d'automatisation de premier ordre pour la sécurité des processus. Notre
offre complète comprend :
Grâce à Safety Integrated, nous sommes en mesure d'offrir
sur cette base des solutions de premier ordre, complètes et
homogènes pour l'industrie des processus et l'industrie manufacturière, et de les combiner à d'excellentes prestations pour
toutes les phases d'existence d'une installation de sécurité.
• les systèmes d'arrêt d'urgence et de déclenchement des
processus (ESD/PSD) selon CEI 61511, S84
• les systèmes de gestion des brûleurs (BMS)
selon EN 298, NFPA 85
• les applications avec feu et gaz (F&G)
selon EN 54, NFPA 72
Dans la représentation détaillée de Safety Integrated, nous
nous limiterons ci-après essentiellement à l'industrie des processus.
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Gamme de produits pour l'industrie des processus
SIMATIC S7-400FH
Automates de sécurité et tolérants aux pannes pour l'entrée de gamme,
le milieu et le haut de gamme, en configuration simple et redondante
(jusqu'à SIL 3).
SIMATIC S7-300F
Automate pour l'implémentation d'automatismes standard et de sécurité
d'entrée de gamme et de milieu de gamme, en configuration non redondante (jusqu'à SIL 3).
PROFIBUS avec PROFIsafe
Pour la communication standard et la communication de sécurité sur un
même câble de bus, certifié selon CEI 61508 (SIL 3)
SIMATIC ET 200
ET 200M : Périphérie modulaire pour applications avec modules de signalisation de sécurité : modules d'entrées et de sorties TOR et modules d'entrée analogique (jusqu'à SIL 3) ; degré de protection IP20
ET 200S : Périphérie à modularité granulaire avec modules d'entrées et de
sorties TOR et avec des départs-moteurs de sécurité (jusqu'à SIL 3) ; degré
de protection IP20
ET 200pro : Périphérie modulaire, extrêmement compacte, avec modules
d'entrées et de sorties TOR dédiés à la sécurité (SIL 2/SIL 3), commutateur
de sécurité pour mise hors tension de la périphérie standard et activation
des départs-moteurs ; degré de protection IP 65/66/67
ET 200eco : Périphérie TOR de type bloc avec entrées de sécurité
(SIL 2/SIL 3) ; degré de protection IP65/67
Instrumentation
de processus/
Appareils de processus
Instruments/appareils de processus sûrs sur PROFIBUS PA :
transmetteurs de pression SITRANS P DS III (SIL 2) sur PROFIBUS PA
avec PROFIsafe (proven in use SIL 2)
Instruments/appareils de processus sûrs pour la connexion à des stations
ET 200M distantes : Pointek CLS 200/300 analogique (SIL 2),
Pointek ULS 200 (SIL 1), SITRANS P DS III analogique/HART (SIL 2),
SITRANS TW Series (SIL 1), SIPART PS2, 2/4 fils (SIL 2)
6,6&RQWUROOHU
6DIHW\
$SSOLNDWLRQ
(70
'33$.RSSOHU
)'2
6DIHW\
,QVWUXPHQWHG
)XQFWLRQ
9HQWLOVWHOOXQJVUHJOHU
6,3$5736
5¾FNPHOGXQJ
9HQWLOVWHOOXQJ
6ROOZHUW
9HQWLOVWHOOXQJ
/XIW]XIXKU
Ingénierie
Configuration des fonctions de sécurité avec Continuous Function Chart
(CFC) ou SIMATIC Safety Matrix (matrice cause à effet) et avec des blocs
fonctionnels certifiés par le TÜV (jusqu'à SIL 3)
Applications
Test de course partielle
Blocs fonctionnels et blocs d'affichage préconfigurés pour test en ligne de
vannes, pour le diagnostic préventif des vannes sans arrêt de la production
S
0DJQHWYHQWLO
3QHXPDWLVFKHV$EVFKDOWYHQWLO
Bibliothèques de brûleurs
Bibliothèques pour les automates SIMATIC S7-400FH et S7-300F avec blocs
fonctionnels certifiés par le TÜV pour les systèmes de gestion des brûleurs
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SIMATIC PCS 7 :
Intégration complète du système de sécurité
Safety Integrated for Process Automation de Siemens offre
la meilleure forme d'intégration du système instrumenté de
sécurité dans le système de conduite des processus. Dans cette approche, le BPCS (Basic Process Control System) et le système de sécurité sont basés sur un matériel commun.
Le gain de place qui en résulte, la réduction des matériels et du
câblage ainsi que des coûts de montage, d'installation et d'ingénierie permettent de réduire sensiblement les frais sur tout
le cycle de vie de l'installation.
Grâce au concept innovatif de Safety Integrated, tous les
autres niveaux d'intégration peuvent également être assurés.
On distingue d'une manière générale les trois degrés d'intégration suivants :
• Interfacé
Le BPCS dans le système de conduite du processus et le
système de sécurité sont basés sur un matériel différent
et sont reliés par une passerelle assurant l'échange de données. Ces deux systèmes utilisent des outils d'ingénierie
distincts.
• Intégré
Le BPCS dans le système de conduite du processus et le
système de sécurité sont basés sur un matériel différent,
mais possèdent un système de communication homogène
et utilisent un outil d'ingénierie commun.
• Commun
Le BPCS et le système de sécurité sont regroupés dans le
système de conduite du processus. Ils utilisent un matériel
commun (contrôleurs, bus de terrain, périphérie décentralisé). Les programmes standard et les programmes de sécurité fonctionnent en parallèle et indépendamment les uns
des autres.
La modularité et la flexibilité de Safety Integrated permettent
de choisir le degré d'intégration adapté à vos besoins. Vous
pouvez par ex. décider vous-même d'exécuter les fonctions de
base du système de conduite (Basic Process Control System) et
les fonctions de sécurité dans un même contrôleur (automate)
ou dans des contrôleurs séparés.
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Interfacé
ES
OS
ES
BPCS
Intégré
Gateway
ES
SIS
OS
BPCS
Commun
SIS
ES
BPCS
OS
SIS
Degrés d'intégration du système instrumenté de sécurité dans le système
de conduite de processus
La possibilité d'intégrer Safety Integrated à tout système de
conduite de processus ouvert grâce à une communication
standardisée via PROFIBUS et Industrial Ethernet induit de
nombreux avantages, dont notamment :
• Exécution des fonctions standard et des fonctions de
sécurité dans un même automate S7-400H
• Communication standard et communication de sécurité
entre l'automate et la station de périphérie décentralisée
via PROFIBUS et PROFIsafe, sans recours à un bus de
sécurité séparé
• Panachage de modules de périphérie standard et de
modules de sécurité dans les stations de périphérie
décentralisée ET 200M et ET 200S
Cependant, le potentiel de Safety Integrated ne peut être exploité en totalité qu'en combinaison avec le système universel
de conduite des processus SIMATIC PCS 7 de Siemens. Vous
profitez ainsi d'autres avantages tels que :
• Même système d'ingénierie pour le Basic Process Control
System et les applications de sécurité
• Intégration homogène de la technique de sécurité dans
le système d'automatisation de SIMATIC PCS 7
• Intégration des applications de sécurité à la visualisation
du processus sur le poste opérateur SIMATIC PCS 7
• Prise en compte automatique des messages de défaut
relatifs à la sécurité dans la visualisation du processus,
avec horodatage
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Système
opérateur
Station de
maintenance
Système
d'ingénierie
,QGXVWULDO(WKHUQHW
sûr, tolérant aux pannes
et à haute disponibilité
à haute disponibilité
(70 simple/redondant
(70 simple/redondant
TÜV
Standard /
de sécurité
Standard
(7L63
(7L63
simple/redondant
simple/redondant
Standard
Standard
ET 200S
(76
352),%86
352),%86
TÜV
Standard /
de sécurité
Standard
Basic Process Control System et système de sécurité combinés dans le système de conduite de processus SIMATIC PCS 7
• Gestion des données cohérente pour le Basic Process
Control System et l'automatisation de sécurité, incluant la
visualisation du processus et le diagnostic, d'où l'absence
de manipulation de données entre le BPCS et le SIS
• Intégration du matériel de sécurité dans SIMATIC PCS 7
Asset Management pour diagnostic et maintenance préventive
Le système de sécurité communique en règle générale avec
les systèmes et les outils dédiés à l'ingénierie, à la conduite de
processus et d'exploitation, au diagnostic et à la maintenance
par l'intermédiaire du bus système. Dans les systèmes clientserveur, il peut utiliser en plus un bus de terminaux. Dans les
systèmes modernes et ouverts de conduite de processus, les
bus système et les bus de terminaux sont la plupart du temps
des réseaux industriels Ethernet-LAN. Le système Safety
Integrated est représenté sur l'interface utilisateur de ces
systèmes et outils par des blocs de vues intuitifs.
Le système Safety Integrated est intégré au bus système par
de robustes coupleurs Ethernet contenus dans les contrôleurs
et par les commutateurs Industrial Ethernet appropriés au
support de transmission utilisé, par ex. ESM, OSM ou
SCALANCE X.
Le bus système de SIMATIC PCS 7, basé sur Industrial Ethernet
conformément à la norme IEEE 802.3, a souvent une topologie en anneau optique pour assurer l'immunité aux perturbations et la disponibilité. Pour de très hautes exigences en matière de disponibilité il peut également être configuré comme
double anneau optique, tolérant la double défaillance ainsi
que la panne d'un commutateur sur l'anneau 1 et la coupure
simultanée du câble de bus de l'anneau 2.
Le bus de terminaux de SIMATIC PCS 7 peut également être
réparti sur deux anneaux redondants couplés par 2 paires de
commutateurs SCALANCE X en redondance "standby".
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Communication de terrain homogène
avec des architectures PROFIBUS flexibles
De plus, il offre de multiples possibilités pour diagnostiquer la
communication, le câblage et les appareils de terrain intelligents raccordés. Il est en outre entièrement intégré au Asset
Management global du système de conduite de processus
SIMATIC PCS 7.
Industrial Ethernet
Contrôleur
Grande distance avec
de la fibre optique
PROFIBUS DP (RS 485)
OLM
OLM
PROFIBUS PA (MBP)
Link DP/PA
Sépar. ATEX
+ répéteur
PROFIBUS DP (RS 485-iS)
Coupleur RS 485-iS
Techniques de transmission PROFIBUS
Au niveau du terrain, les périphériques distants tels que les
stations périphériques décentralisées avec leurs modules E/S,
les transmetteurs de mesure, les entraînements, les vannes
ou les terminaux de commande communiquent avec les contrôleurs via un puissant système de bus en temps réel. Cette
communication est caractérisée par
• la transmission cyclique des données de processus ainsi
que par
• la transmission acyclique des alarmes, des paramètres et
des données de diagnostic.
Le PROFIBUS est idéal pour ces tâches, car il offre une communication rapide avec les périphériques décentralisés intelligents (PROFIBUS DP) via un protocole de communication,
ainsi que la communication et l'alimentation simultanées des
transmetteurs de mesure et des actionneurs (PROFIBUS PA).
Il est simple, résistant et fiable, peut être complété en ligne
par de nouveaux composants décentralisés et s'utilise aussi
bien en environnement standard qu'en zone à risque d'explosion.
14
PROFIBUS supporte la coexistence sur une même ligne d'appareils de terrain provenant de différents constructeurs (interopérabilité) ainsi que le remplacement d'appareils ayant le
même profil indépendamment du constructeur.
En plus de toutes ces propriétés, les fonctions suivantes de
PROFIBUS sont particulièrement importantes dans l'automatisation des processus :
• l'intégration d'appareils HART déjà installés
• la redondance
• la communication de sécurité avec PROFIsafe jusqu'à SIL 3
selon CEI 61508
• la synchronisation de l'heure
• l'horodatage
Le bus de terrain PROFIBUS PA, développé pour l'intégration
directe de capteurs et d'actionneurs, est intégré au
PROFIBUS DP en configuration simple ou redondante via une
passerelle. Grâce à une simple passerelle, on peut réaliser un
PROFIBUS PA en topologie linéaire ou arborescente sur un
PROFIBUS DP simple ou redondant. La passerelle redondante
atteint un taux de disponibilité élevé en association avec une
topologie linéaire ou en anneau. La configuration avec une
passerelle redondante et une topologie en anneau est en
mesure de tolérer les erreurs isolées telles que la panne d'un
coupleur DP/PA ou la coupure du câble de bus.
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PROFIsafe : la communication PROFIBUS de sécurité
Le profil PROFIsafe est implémenté comme couche logicielle
supplémentaire dans les appareils/systèmes, sans modifier les
mécanismes de communication standard de PROFIBUS. Avec
PROFIsafe, des informations supplémentaires sont ajoutées au
télégramme. Elles permettent de détecter et de compenser
les erreurs de transmission du partenaire de communication
PROFIsafe (retard, ordre incorrect, répétition, perte, adressage
incorrect ou altération des données). A cet effet, les mesures
de détection des erreurs présentées dans le tableau sont exécutées et contrôlées dans chaque partenaire de communication.
Données
de sécurité
Données
standard
Données
de sécurité
Données
standard
Couche
PROFIsafe
Couche
PROFIsafe
Protocole
de bus standard
Protocole
de bus standard
La communication PROFIsafe est conforme aux normes et exigences de sécurité jusqu'au niveau SIL 3
Autres informations
352),%86
Pour des informations détaillées sur PROFIBUS et PROFIsafe,
consultez notre site Internet sous
www.siemens.com/profibus
ou notre brochure "PROFIBUS - Le multitalent de la communication dans l'industrie des processus" sous
Avec PROFIsafe, les données standard et les données de sécurité sont
transmises sur le même câble de bus. Une communication sans collision
est possible via un bus avec des constituants de réseau indépendants du
support de transmission.
www.siemens.com/simatic/printmaterial
Mesure
Erreur
Numéro
d'ordre
Timeout
d'acquittement
Répétition
4
Perte
4
4
Insertion
4
4
Ordre incorrect
4
Identification pour
l'émetteur et le
récepteur
Sauvegarde des
données
CRC
4
4
Altération des données
Retard
4
Couplage des messages de sécurité et des messages standard
(mascarade)
4
Erreur FIFO
4
4
4
Mesures PROFIsafe de détection des erreurs chez les partenaires de communication
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Redondance modulaire flexible
Sécurité à coûts optimisés grâce à une tolérance aux pannes modulable
La redondance modulaire flexible (FMR) est un point fort
de Safety Integrated. En fonction de l'automatisme et des
exigences de sécurité, elle permet au configurateur de définir le degré de redondance séparément pour les différents niveaux de l'architecture, contrôleurs, bus de terrain
et périphérie E/S et de l'adapter à l'instrumentation de terrain. A un même niveau, chaque constituant peut être réalisé en configuration redondante, même avec une séparation physique. De plus, tous les constituants remplissent
les exigences du niveau de sécurité SIL 3.
Vous pouvez ainsi réaliser des architectures tolérantes aux
pannes, adaptées aux différentes tâches et qui tolèrent plusieurs défauts survenant simultanément. Comme le montre
l'exemple d'une installation avec station de périphérie décentralisée ET 200M, la somme des tâches peut donner lieu à un
mélange de différents degrés de redondance au sein d'un
même niveau de l'architecture (1oo1, 1oo2, 2oo3).
La modélisation de la fiabilité a montré que la redondance modulaire flexible de Siemens offre des taux de disponibilité plus
élevés que les architectures conventionnelles redondantes, à
configuration homogène double ou triple. Comme la FMR ne
met la redondance à disposition que là où elle est nécessaire,
on peut obtenir des applications de sécurité plus attrayantes
et plus efficaces en matière de coûts que les architectures à
redondance conventionnelle.
Automate S7-400FH
1oo1 LS
Triple
Simple Double
1oo2 Débit
2oo3 PT
Exemple de redondance modulaire flexible sur une installation de sécurité à configuration tolérante aux pannes
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Variantes de configuration avec FMR
De façon générale, on différencie deux variantes à tous les niveaux d'architecture d'un système de sécurité basé sur Safety
Integrated :
• Configuration monocanal non redondante
• Configuration redondante, à haute disponibilité et tolérante aux pannes
A chaque niveau de l'architecture (contrôleurs, bus de terrain,
périphériques E/S), vous avez le choix entre les différentes
configurations présentées dans la vue suivante, en fonction
des périphériques E/S utilisés (postes E/S à distance ET 200M
et ET 200S E/S ou appareils PROFIBUS PA conformes au
profil 3.0).
Ces deux variantes sont très flexibles et disposent d'une grande adaptabilité aux différentes exigences spécifiques des
clients. Les fonctions standard et les fonctions de sécurité ne
sont pas uniquement combinables dans la zone des périphériques E/S. Dès le niveau du contrôleur, il est possible de choisir
de séparer ou de regrouper un système. A ceci s'ajoutent les
nombreuses possibilités résultant de l'utilisation de la redondance modulaire flexible.
Configuration monocanal
non redondante
Configuration redondante,
à haute disponibilité et tolérante aux pannes
Périphérie décentralisée et
raccordement direct au bus de terrain
Périphérie décentralisée
AS 412F/
AS 414F/
AS 417F
au niveau des modules ou des appareils
Raccordement direct au bus de terrain
AS 412FH/
AS 414FH/
AS 417FH
AS 412FH/
AS 414FH/
AS 417FH
DP/PA Link
ET 200M
ET 200M
PROFIBUS PA
Modules F
Modules F
ET 200M
ET 200M
Modules standard et F
Link DP/PA
avec coupleurs
DP/PA redondants
ET 200M
ET 200M
Modules standard
ET 200S
PROFIBUS PA
Modules standard
Modules
standard et F
ET 200M
Redondance de
modules ou de voie
via plusieurs stations
séparées
Link DP/PA
PROFIBUS PA
Active Field
Splitter
Link DP/PA
avec coupleurs
DP/PA redondants
Active Field Distributors
ET 200S
Y-Link
PROFIBUS DP
PROFIBUS PA
Exemple de variantes de systèmes de sécurité avec SIMATIC PCS 7 associé à des automates S7-400H
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Vue d'ensemble des variantes de configuration
Configuration monocanal non redondante
Contrôleur
Bus de terrain
Périphérie de processus
Monocanal équipé d'une CPU
(E/S déportées)
Une ligne PROFIBUS DP monocanal avec PROFIsafe
Raccordement direct
au bus de terrain
(appareils PA)
Une ligne PROFIBUS PA monocanal est raccordée à une ligne PROFIBUS DP monocanal
via une passerelle simple ; PROFIsafe est inclus.
(E/S déportées)
Stations de périphérie décentralisée ET 200M et ET 200S, équipées exclusivement de
modules standard ou de modules de sécurité et autres stations à équipement mixte
raccordées à une ligne PROFIBUS DP.
Raccordement direct
au bus de terrain
(appareils PA)
Capteurs/actionneurs isolés, raccordés sur une ligne PROFIBUS PA à topologie linéaire
ou arborescente
Configuration redondante et tolérante aux pannes
Contrôleur
Bus de terrain
A haute disponibilité et tolérant aux pannes, équipé de 2 CPU redondantes
(E/S déportées)
Deux lignes PROFIBUS DP redondantes avec PROFIsafe
Deux lignes PROFIBUS DP redondantes sont réduites à une ligne PROFIBUS DP monocanal
au moyen d'un Y-Link ; PROFIsafe est inclus.
Raccordement direct
au bus de terrain
(appareils PA)
Une ligne PROFIBUS PA monocanal (linéaire/arborescente) est raccordée à deux lignes
PROFIBUS DP redondantes via une passerelle simple ; PROFIsafe est compris ; utilisable
jusqu'en zone 0 ou 1
Une ligne PROFIBUS PA monocanal (linéaire) est raccordée à deux lignes PROFIBUS DP
edondantes via un diviseur AFS (Active Field Splitter) et une passerelle redondante ;
PROFIsafe est inclus. Commutation automatique de la ligne PROFIBUS PA sur le coupleur
actif de la passerelle redondante via le diviseur AFS ; utilisable jusqu'en zone Ex 2
Un anneau PROFIBUS PA est raccordé à deux lignes PROFIBUS DP redondantes via une
passerelle redondante ; PROFIsafe est inclus ; utilisable jusqu'en zone Ex 2
(E/S déportées)
Stations de périphérie décentralisée ET 200M équipées exclusivement de modules standard ou de modules de sécurité et autres stations à équipement mixte, toutes raccordées
à deux lignes PROFIBUS redondantes
FMR possible au niveau des modules ou des canaux pour plusieurs stations de périphérie
décentralisée
Stations de périphérie décentralisée ET 200S équipées exclusivement de modules standard ou de modules de sécurité et autres stations à équipement mixte, raccordées à deux
lignes PROFIBUS redondantes via Y-Link
Raccordement direct
au bus de terrain
(appareils PA)
Capteurs/actionneurs isolés, raccordés sur une ligne PROFIBUS PA à topologie linéaire
ou arborescente ;
FMR possible par regroupage des appareils en différentes lignes PROFIBUS PA
Les capteurs/actionneurs sont intégrés à un anneau PROFIBUS PA avec terminaison de
bus automatique, par au maximum 8 répartiteurs AFD (Active Field Distributor) avec
4 départs en antenne résistants aux courts-circuits ;
FMR possible par regroupage des appareils sur différents répartiteurs AFD
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Automates SIMATIC pour des applications de sécurité
dans l'industrie des processus
Des automates de sécurité SIMATIC sont mis en œuvre pour
les applications critiques dans lesquelles tout dysfonctionnement peut entraîner un danger de mort, des endommagements de l'installation ou des dégradations écologiques. En
combinaison avec les modules de sécurité de sécurité des
systèmes de périphérie décentralisée ET 200 ou avec les transmetteurs sûrs raccordés directement via le bus de terrain, ils
détectent aussi bien les défauts au niveau du processus que
leurs propres dysfonctionnements internes et amènent l'installation automatiquement dans un état sûr en cas de défaut.
Les automates SIMATIC S7-412FH, S7-414FH et S7-417FH
sont voués aux applications de sécurité dans l'automatisation
des processus. Ils peuvent fonctionner en multitâche, c'est-àdire que plusieurs programmes peuvent se dérouler simultanément dans une CPU, aussi bien les applications BPCS
(Basic Process Control System) pour la commande des processus de base que les applications de sécurité. Les programmes
sont non régressifs, c'est-à-dire que les erreurs dans les applications BPCS n'ont aucune répercussion sur les applications
de sécurité et vice versa. Il est même possible de réaliser des
tâches spéciales avec des temps de réaction très courts.
On peut aussi utiliser des automates SIMATIC S7-300F pour de
petites applications de sécurité dans le génie des procédés telles que la commande de brûleurs. Ces automates sont majoritairement mis en oeuvre dans les automatismes de sécurité
dans la fabrication manifacturière.
Tous les automates cités sont certifiés par le TÜV et remplissent les exigences de sécurité jusqu'au niveau SIL 3, conformément à la norme CEI 61508. Ils sont en mesure de traiter
parallèlement les fonctions BPCS et les fonctions de sécurité
avec une seule CPU. Toute influence réciproque lors du traitement de ces fonctions est impossible : les programmes standard et les programmes BPCS sont séparés les uns des autres
de manière stricte et l'échange de données a lieu via des blocs
de conversion spéciaux. Les fonctions de sécurité sont exécutées deux fois dans différentes parties du processeur d'une
CPU par traitement redondant et diversitaire des instructions.
Le système détecte les erreurs possibles en comparant ensuite
les résultats.
Les programmes de sécurité exécutés sur les divers automates
d'une installation sont aussi en mesure de communiquer entre
eux en mode sécurisé via la bus Industrial Ethernet. Les automates S7-400FH et S7-300F présentés par la suite sont des
partenaires de communication potentiels.
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Automates S7-400FH et S7-300F
Automates S7-412FH, S7-414FH et S7-417FH
Les automates S7-412FH, S7-414FH et S7-417FH sont
des automates S7-400H qui, par l'utilisation du logiciel
S7 F Systems, se sont vus adjoindre des fonctions de sécurité.
Selon la configuration, ils peuvent fonctionner en monocanal
(une seule CPU) ou à haute disponibilité (2 CPU redondantes).
Dans le cadre du SIMATIC PCS 7, les automates peuvent être
livrés en version préconfigurée et testée. Ces ensembles
(« bundles ») contiennent en général les constitutants suivants : châssis, CPU, alimentation, mémoire de travail, carte
mémoire et coupleur Industrial Ethernet.
Ils sont disponibles en deux versions sous les noms suivants :
• AS 412F, AS 414F ou AS 417F en tant que station de sécurité simple (Single Station) équipée d'une seule CPU
• AS 412FH, AS 414FH ou AS 417FH en tant que station de
sécurité redondante (Redundancy Station) équipée de
deux CPU redondantes et tolérante aux pannes
Les systèmes FH redondants fonctionnant selon le principe
1 de 2 se composent de deux sous-systèmes de construction
identique. Une séparation galvanique les isole l'un de l'autre
pour une optimisation des caractéristiques de CEM et elles
sont synchronisées via fibres optiques. En cas d'anomalie,
une commutation sans à-coup est effectuée depuis le soussystème actif vers le sous-système de réserve. Les deux soussystèmes peuvent être montés sur un même châssis ou sur
deux châssis pouvant être distants l'un de l'autre de 10 km.
La séparation spatiale des deux sous-systèmes apporte un
gain de sécurité supplémentaire, si l'environnement immédiat
du sous-système actif est soumis à des influences extérieures
extrêmes, le feu par exemple.
La redondance des systèmes FH vise uniquement à accroître la
disponibilité. Elle n'intervient pas dans le traitement des différentes fonctions de sécurité, ni dans la détection des erreurs
afférentes.
Pour plus d'informations, allez sur Internet sous :
www.siemens.com/fh-cpu
Automate SIMATIC S7-300F
Les automates SIMATIC S7-300F sont robustes et compacts. Ils
sont disponibles uniquement en version monocanal avec une
CPU. Cette série ne renferme pas d'automates à haute disponibilité avec CPU redondantes.
20
La combinaison des deux types de CPU S7-315F et S7-317F
avec différentes interfaces de bus de terrain (DP ou PN/DP)
donne une gamme de quatre automates auxquels s'ajoute
le modèle le plus performant actuellement, à savoir le
S7-319F-3 PN/DP :
•
•
•
•
•
S7-315F-2 DP
S7-315F-2 PN/DP
S7-317F-2 DP
S7-317F-2 PN/DP
S7-319F-3 PN/DP
Les automates avec CPU S7-315F-2 DP ou S7-317F-2 DP
sont essentiellement conçus pour la communication par bus
PROFIBUS DP.
Les automates équipés de CPU S7-315F-2 PN/DP,
S7-317F-2 PN/DP ou S7-319F-3 PN/DP supportent en outre
le standard PROFINET bien établi dans l'automatisation manufacturière.
Vous pouvez procéder à une extension des CPU S7-300F en
configuration centralisée à l'aide des modules de sécurité du
système de périphérie décentralisée ET 200 M. Une extension
en configuration décentralisée est possible avec les stations
de périphérie décentralisée et les modules de sécurité des
systèmes de périphérie décentralisée ET 200M, ET 200S,
ET 200pro et ET 200eco.
Pour plus d'informations, consultez notre site Internet :
www.siemens.com/f-cpu
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Systèmes de périphérie décentralisée polyvalents
Les systèmes de périphérie décentralisée du système Safety
Integrated se distinguent au niveau des points suivants :
• périphérie décentralisée modulaire ET 200M en degré de
protection IP 20 (gamme principale des périphéries décentralisées dédiées à l'automatisation des processus avec
SIMATIC PCS 7).
• Périphérie décentralisée à modularité granulaire ET 200S
avec degré de protection IP 20
• Périphérie modulaire décentralisée ET 200pro avec degré
de protection IP 65/66/67
- Multifonctionnelle par la richesse de son concept modulaire, dotée en partie de la technique de sécurité
- Forme très compacte, robuste, avec "précâblage" supportant l'enfichage à chaud
• Périphérie TOR de type bloc ET 200 eco, à prix intéressant,
en degré de protection IP 65/67
- Modules d'E/S TOR dotés également d'entrées de sécurité
- Bloc électronique remplaçable en service, sans interruption de l'alimentation et de la communication
Les fonctions de sécurité des automates SIMATIC sont parfaitement adaptées aux modules de sécurité de ces systèmes de
périphérie.
Avec l'outil de sélection SIMATIC, chaque station ET 200 peut
être constituée facilement et rapidement. Il connaît les règles
de configuration et vous guide en mode dialogué pour sélectionner les constituants et les accessoires appropriés.
L'outil de sélection SIMATIC et toutes les informations relatives
aux systèmes de périphérie décentralisée ET 200 sont disponibles sur Internet sous
www.siemens.com/et200
Les systèmes de périphérie décentralisée ET 200M et ET 200S
représentés ci-après sont particulièrement voués aux applications de sécurité dans l'industrie des processus.
ET 200M
ET 200S
Systèmes de périphérie
décentralisée de sécurité
Caractéristiques des appareils
Utilisation en atmosphère
explosible
zone 2 et 22, capteurs/actionneurs raccordés également en zone 1 et 21
Zones 2 et 22 (sans départ-moteur)
Redondance
■
Interface PROFIBUS
Voie des modules (modules dans stations séparées)
non
Ajout d'une station
Ajout de modules d'E/S
Paramétrage
■
■
Fonctions de modification
en ligne
■
■
■
Ajout d'une station
Nombre max. de modules d'E/S
12
63
Mélange possible de modules
standard et de modules de
sécurité
sur différentes stations sur PROFIBUS et dans une
même station
sur différentes stations sur PROFIBUS et dans une
même station
Horodatage
oui
non
E TOR
12/24 x 24 V CC, 4/8 x NAMUR [EEx ib]
4/8 x 24 V CC
S TOR
10 x 24 V CC /2 A, 8 x 24 V CC/2 A
4 x 24 V CC/2 A
E ANA
3/6 x 4 ... 20 mA, 13 bits + signe
--
Modules F
3/6 x 0 ... 20 mA ou 4 … 20 mA HART, 15 bits + signes
Départ-moteurs
--
F-DS1e-x, F-RS1e-x
Coupleur
IM 153-2 HF
IM 151-1 HF
N° de réf. générique
6ES7 153-2BA.
6ES7 151-1BA.
PROFIBUS
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ET 200M
Module de
séparation
Configuration ET 200M
Modules F
IM 153-2
ET 200
uniq. en fonct. SIL 3,
SIL 2 possible sans
module de séparation
Connexion cuivre
PROFIBUS
Les modules de sécurité de sécurité suivants sont utilisables
dans des applications jusqu'au niveau SIL 3 et peuvent être panachés dans une station avec des modules standard, sans restriction et sans module de séparation :
Module de séparation
pour bus interne
actif
IM 153-2
ET 200
Connexion cuivre
ou fibre optique (FO)
PROFIBUS
Module de séparation pour
séparer les modules standard
des modules F
Configuration ET 200 M avec module de séparation
ET 200M
redondant
22
SM 326 F-DI 24 x 24 V CC (6ES7 326-1BK02-.)
SM 326 F-DO 10 x 24 V CC, 2 A (6ES7 326-2BF10-.)
SM 326 F-DO 8 x 24 V CC, 2 A (6ES7 326-2BF41-.)
SM 336 F-AI HART 6 x 0/4 … 20 mA (6ES7 336-4GE00-.)
Si vous utilisez un SM 326 F-DI NAMUR dans des applications
SIL 3, un module de séparation deviendra obligatoire en associé à des modules standard.
• Fonctionnement des modules de sécurité en tant que périphéries d'E/S centralisées des automates S7-300F
• Configuration du PROFIBUS DP avec câble cuivre
• Configuration du PROFIBUS DP avec fibre optique et fonctionnement en commun de modules de sécurité et de
modules standard dans une station ET 200M
Le module de séparation protège les modules de sécurité
d'éventuelles surtensions en cas d'anomalie. Il est à placer respectivement à gauche des modules de sécurité. S'il y a un bus
de fond de panier actif qui supporte l'échange de modules en
cours de fonctionnement, le module de séparation s'enfiche
sur un module spécial dédié.
MTA
Câble
connectorisé
avec connecteur
frontal
Embases MTA
•
•
•
•
Dans les conditions suivantes, un module de séparation sera
également nécessaire pour des applications SIL 3 faisant appel
à d'autres modules de sécurité :
ET 200M
simple
MTA
Une station ET 200M peut accueillir jusqu'à 12 modules d'E/S
en architecture S7-300. L'utilisation de modules de bus actifs
permet de remplacer et d'ajouter des modules en cours de
fonctionnement (embrochage à chaud).
Embases MTA
Avec les embases MTA (Marshalled Termination Assemblies),
il est possible de connecter de manière simple, rapide et sûre
des appareils de terrain, des capteurs et des actionneurs
aux modules d'E/S des stations de périphérie décentralisée
ET 200M. Des variantes MTA sont disponibles pour les modules d'E/S standard ainsi que pour les modules d'E/S redondants
et de sécurité.
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ET 200S
Configuration ET 200S
Dans une station ET 200S, jusqu'à 63 modules de périphérie
(modules d'alimentation, modules électroniques, départsmoteurs et modules d'extension) peuvent être enfichés entre
le coupleur et le module de terminaison. Les autres limites à
l'extension sont la largeur maximale de 2 m, l'espace d'adressage limité respectivement à 244 octets pour les données
d'entrée et les données de sortie, et les paramètres limités à
244 octets par station.
Les modules d'alimentation servent à structurer les modules
de périphérie en groupes de potentiel. Ainsi, un module d'alimentation forme avec les modules de périphérie suivants un
groupe de potentiel dont l'ampleur est limitée par le courant
admissible du module d'alimentation (jusqu'à 10 A selon le
type). Le module d'alimentation se charge de surveiller et,
selon la version, de protéger la tension d'alimentation pour ce
groupe de potentiel.
Le premier module d'alimentation doit être directement enfiché à côté du coupleur.
PM-D F
PROFIsafe
SIL 3
SIL 2
Module
d'alimentation
PM-E
Module
d'alimentation
PM-E F
SIL 3
Départs-moteurs
Failsafe
Configuration ET 200S
Le choix du bon module d'alimentation (PM) dépend de l'application et des modules de périphérie utilisés. Pour les applications de sécurité, les modules d'alimentation correspondants sont indiqués dans le tableau.
Des départs-moteurs de sécurité ET 200S peuvent être mis
hors tension de manière sélective par un module d'alimentation PM-D F PROFIsafe monté en amont. En plus d'une combinaison disjoncteur / contacteur, les départs-moteurs ET 200S
comportent un dispositif d'évaluation électronique de sécurité
pour la détection de défauts. En cas de défaillance d'un contacteur lors d'un arrêt d'urgence, l'électronique d'évaluation
détecte le défaut et déclenche le disjoncteur du départmoteur de manière sûre.
Sécurité possible
(AK/SIL)
Modules de périphérie
appropriés
Coupure sûre des modules de sortie TOR
standard 24V CC raccordés en aval
AK4/SIL 2
Tous les modules électroniques standard
24V CC qui ne sont pas de sécurité
Alimentation de modules de sécurité
d'entrées TOR et de modules de sécurité
de sorties TOR
AK4/SIL 2
AK6/SIL 31)
Tous les modules électroniques (modules de
sécurité et modules standard) dans la plage
de tension correspondante
Coupure sûre des départs-moteurs de
sécurité
AK6/SIL 3
■
Départs-moteurs de sécurité F-DS1e-x et
F-RS1e-x avec ou sans modules d'extension Brake Control xB1 et xB2
AK4/SIL 2
■
Départs-moteurs de sécurité F-DS1e-x et
F-RS1e-x avec ou sans modules d'extension Brake Control xB3 et xB4
Modules d'alimentation
Utilisation
PM-E F pm 24 V CC PROFIsafe
(pm pour charges non reliées à
la terre ; masse et terre séparées)
IM 151
High Feature
PM-E F pp 24 V CC PROFIsafe
(pour charges reliées à la terre ;
masse et terre reliées)
PM-E 24 V CC
PM-E
24 à 48 V CC / 24 à 230 V CA
PM-D F 24 V CC PROFIsafe
1) En
cas de panachage de modules standard et de modules de sécurité dans un même groupe de potentiel, on ne peut atteindre que AK4/SIL 2.
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pour ET 200M
Module de sorties TOR SM 326 F-DO
Le module de sorties TOR de sécurité SM 326 F-DO avec
10 sorties 24 V CC, 2 A et une redondance paramétrable
vient agrandir la gamme des modules de sécurité compacts de
40 mm de large. Le module utilisable dans des applications
SIL 3 sans module de séparation se distingue par des temps de
réaction très brefs. Il supporte les fonctions suivantes :
• Passivation par voie
• Paramétrage d'une valeur de remplacement en cas de
défaut, par ex. "Dernière valeur valide"
• Energized to Trip Diagnose
Exemples fonctionnels
Module d'entrées analogiques F-AI HART pour ET 200M (6 x 0/4 ... 20 mA)
Les modules de signaux de sécurité des stations de périphérie
ET 200M (E/S TOR/E ANA) peuvent diagnostiquer aussi bien les
défauts internes qu'externes. Ils exécutent des autotests
(court-circuit ou rupture de fil par exemple) et surveillent de
manière autonome les durées de discordance paramétrées.
Selon l'exécution, les modules d'entrées fonctionnent avec
une évaluation 1oo1 et 1oo2. D'autres évaluations, par ex.
l'évaluation 2oo3 pour des entrées analogiques, sont assurées
par la CPU.
Les exemples fonctionnels "F Systems : architectures Wiring
and Voting pour ET 200M F-AI" et "F Systems : architectures
Wiring and Voting pour ET 200M F-DI et F-DO" montrent diverses possibilités d'entrée, de traitement et de sortie des signaux
de sécurité. Allez sur Internet sous
www.siemens.com/process-functional-examples
Instruments et appareils de processus sûrs pour la connexion à des stations de périphérie décentralisée ET 200
Siemens propose actuellement les instruments/appareils de
processus sûrs suivants pour le raccordement aux stations de
périphérie décentralisée ET 200M :
Instrument de processus/
Appareil de processus
Niveau d'intégrité
de sécurité (SIL)
Mesure de pression
Les modules de sortie TOR permettent, lorsque la sortie est
défectueuse, une coupure sûre via une deuxième voie de
déclenchement.
Module d'entrées analogiques SM 336 F-AI HART
SITRANS P DS III analogique/HART
SIL 2
Mesure de température
Série SITRANS TW
SIL 1
Mesure de niveau
Le module d'entrées analogiques de sécurité SM 336 F-AI
HART est doté de 6 entrées pour la mesure de courant entre
0 et 20 mA ou entre 4 et 20 mA, conçues pour le niveau SIL 3.
Dans les applications SIL 3, le module peut être utilisé sans
module de séparation. Sa forme compacte avec une largeur de
40 mm représente une économie de place et de coût tout en
admettant une haute densité pour un module de sécurité.
Avec une plage de mesure située entre 4 et 20 mA, le SM 336
F-AI HART convient aussi à la communication HART avec des
appareils de terrain HART. La communication HART se laisse
activer et désactiver en ligne de manière sécurisée.
Pointek CLS 200 analogique
SIL 2
Pointek CLS 300 analogique
SIL 2
Pointek ULS 200
SIL 1
Positionneur
SIPART PS2, version 2 fils
SIL 2
SIPART PS2, version 4 fils
SIL 2
Vous trouverez des informations détaillées ainsi que les caractéristiques techniques et les références de commande de ces
appareils sur notre site Internet :
www.siemens.com/processinstrumentation
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Raccordement direct des appareils via bus de terrain
avec sécurité et disponibilité élevées
Automate S7-400FH
Automate S7-400FH
Link DP/PA
2oo3
1oo2
Link DP/PA
avec des coupleurs DP/PA redondants
1oo2
AFD
AFD
AFD
PROFIBUS DP
2oo3
PROFIBUS
1oo2
Exemple pour des configurations PROFIBUS PA habituelles de sécurité,
tolérantes aux pannes
Architecture de sécurité tolérante aux pannes basée sur un réseau
PROFIBUS PA en anneau
Les passerelles redondantes combinées à un réseau
PROFIBUS PA en anneau permettent la réalisation d'applications de sécurité, tolérantes aux pannes et moins onéreuses
que les architectures usuelles antérieures pour les installations industrielles jusqu'en zone Ex 2 (exemple dans image
gauche).
Comme illustré dans l'image de droite, les applications de
sécurité tolérantes aux pannes peuvent être réalisées avec un
appareillage et un câblage relativement réduits. La configuration de l'anneau peut également être modifiée en cours de
fonctionnement. Il est possible d'ouvrir brièvement l'anneau
pour intégrer un autre répartiteur AFD sans même interrompre la production. Le diagnostic intégré dans la passerelle redondante et dans les répartiteurs AFD complète les possibilités existantes de diagnostiquer la communication et les
câbles, et facilite la localisation des erreurs en cas de rupture
de câble.
A cet effet, le réseau PROFIBUS PA en anneau est raccordé à
deux lignes PROFIBUS redondantes d'un automate S7-400FH
via la passerelle redondante. Chacun des répartiteurs AFD
(jusqu'à 8) présents dans cet anneau PROFIBUS PA avec terminaisons de bus automatiques dispose de 4 départs en antenne
résistants aux courts-circuits, servant à la connexion des appareils.
Ainsi, le concept de redondance modulaire flexible est réalisée
jusqu'au niveau terrain.
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Instrumentation de terrain sûre sur PROFIBUS PA
Appareils PROFIBUS PA pour la réalisation de coupures
de sécurité
Le transmetteur de pression numérique SITRANS P DSIII est le
premier appareil PROFIBUS PA existant sur le marché adapté
aux coupures de sécurité de niveau SIL 2, selon CEI 61508/
CEI 61511-1. Siemens a donc équipé son transmetteur de
pression standard (pression absolue et pression différentielle)
d'un driver PROFIsafe.
26
Dans une application de sécurité, le transmetteur de pression
peut être connecté à un automate FH de la série SIMATIC
S7-400 via PROFIBUS PA et PROFIsafe. Cette solution combine
tous les avantages que confèrent la communication directe et
l'alimentation d'appareils de sécurité intrinsèque, un grand
contenu informatif et la transmission sécurisée des valeurs
de mesure. L'entrée TOR du positionneur PROFIBUS PA électropneumatique SIPART PS2 PA peut être utilisée pour réaliser
une coupure sûre. En configuration redondante et diversitaire, les circuits de mesure sont réalisables jusqu'au niveau
SIL 3.
Transmetteur de pression SITRANS P DSIII PROFIsafe
Avec SIMATIC PDM (Process Device Manager), vous mettez
tout d'abord en service le transmetteur de pression SITRANS P
DSIII comme un appareil PROFIBUS PA ordinaire. Ensuite, vous
activez les fonctions PROFIsafe.
La description des appareils (DD), le manuel de sécurité ainsi
que toute autre information sont disponibles sur Internet
sous :
www.siemens.com/sitransp
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Phase d'analyse
Système instrumenté de sécurité
(SIS)
Entrée
37
$
Sorties
Système de commande de
processus de base (BPCS)
Entrée
Sorties
37
%
,3
)7
Réacteur
Fonction de sécurité (SIF) dans SIS
Le cycle de vie de sécurité se divise en trois phases selon
CEI 61511 : analyse, réalisation, exploitation et maintenance.
La gestion du cycle de vie de sécurité commence toujours par
la vérification du concept, du plan de gestion de la sécurité
fonctionnelle et des enregistrements historiques pour déterminer les risques de sécurité connus et potentiels.
Les résultats sont ensuite soumis à une analyse des risques.
Celle-ci a pour but de filtrer les risques non tolérables, d'évaluer la probabilité d'apparition d'une mise en danger et d'en
estimer les éventuelles conséquences. Pour ce faire, on dispose de différentes méthodes, par ex.
• HAZOP
• Analyse par arbre de risques
• Listes de contrôle
• FMEA (Failure Modes and Effects Analysis, soit l'analyse des
modes de défaillance et de leurs effets)
La mise en œuvre d'un système instrumenté de sécurité (SIS)
est une mesure de protection possible. Le SIS est un système
de sécurité indépendant dont les constituants vont du capteur
à l'actionneur, en passant par le contrôleur. Il est adapté aux
fonctions suivantes :
• Coupure : un procédé ou une installation sont automatiquement mis dans un état sûr, si une condition prédéfinie
n'est pas respectée.
• Tolérance : dans des conditions définies, l'installation est
toujours exploitable de façon sûre.
• Atténuation : les effets éventuels d'un incident en matière
de sécurité sont minimisés et ainsi limités.
Le niveau SIL décrit les mesures à prendre pour réduire les risques. Plus le niveau SIL est élevé, plus le facteur de réduction
du risque sera grand.
Grâce à l'automatisation des opérations décrites, divers outils
disponibles sur le marché prennent en charge l'analyse des risques de façon efficace.
Le résultat de l'analyse des risques est documenté dans la spécification des exigences de sécurité. Cette dernière constitue
la base de la planification de l'installation qui suit et peut être
représentée par une matrice de cause à effet.
Des mesures de protection appropriées peuvent réduire la probabilité d'un incident et ses effets (LOPA, analyse des couches
de protection).
1)
Niveau d'intégrité de sécurité
Probabilité d'une
défaillance sur sollicitation (PFD) par an1)
Facteur de réduction
de risque
SIL 4
t 10-5 à < 10-4
10 000 à 100 000
SIL 3
t 10-4 à < 10-3
1 000 à 10 000
SIL 2
t 10-3 à < 10-2
100 à 1 000
SIL 1
t 10-2 à < 10-1
10 à 100
Low demand mode of operation
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Phase de réalisation
La phase de réalisation est caractérisée par le choix de la technologie et de l'architecture, par la définition des intervalles entre les tests de vérification, par le design et l'installation du SIS
ainsi que par la mise en service.
Pour la configuration et la programmation des automates
S7-400FH, Siemens met à disposition la bibliothèque de
blocs F intégrée à S7F Systems et la matrice SIMATIC Safety
Matrix.
SIMATIC Safety Matrix
SIMATIC Safety Matrix, qui peut être utilisé en plus de CFC, est
un outil innovant de cycle de vie de sécurité de Siemens pouvant être mis en œuvre aussi bien pour la configuration aisée
d'applications de sécurité que pour leur exploitation et leur
maintenance. L'outil, basé sur le principe éprouvé de la matrice de cause à effet, est adapté aux processus pour lesquels des
conditions définies entraînent certaines réactions de sécurité.
S7 F Systems avec bibliothèque de blocs de sécurité et
Safety Matrix
L'outil d'ingénierie S7 F Systems permet de paramétrer les
automates S7-400FH et les modules de sécurité de sécurité de
la gamme ET 200.
La configuration est prise en charge avec les fonctions :
• Comparaison de programmes F de sécurité
• Détection des modifications des programmes F par somme
de contrôle
• Séparation des fonctions de sécurité et des fonctions standard
Un mot de passe permet de protéger l'accès aux fonctions F.
La bibliothèque de blocs de sécurité intégrée à S7 F Systems
contient des blocs fonctionnels préconfigurés permettant
de créer des applications de sécurité à l'aide du CFC ou de
SIMATIC Safety Matrix basé sur CFC. Les blocs F certifiés sont
particulièrement robustes et identifient les erreurs contenues
dans les programmes comme la division par zéro ou le dépassement des plages de valeurs. Ils évitent la programmation diversitaire pour la détection des défauts et le déclenchement
des réactions correspondantes.
Safety Matrix : affectation de réactions (effets) parfaitement définies aux
événements survenus (causes)
Avec SIMATIC Safety Matrix, la programmation de la logique
de sécurité est non seulement plus simple et plus pratique,
mais aussi plus rapide. Lors de l'analyse des risques de son
installation, le configurateur peut associer des réactions bien
définies (effets) à des événements survenant au cours du processus (causes).
Dans les lignes horizontales de la matrice qui est comparable
à un tableur, il saisit les événements de processus possibles
(entrées), configure leur type et leur nombre, les combinaisons logiques, les éventuels temporisations et verrouillages,
ainsi que les erreurs pouvant être tolérées (le cas échéant).
Ensuite, il définit, dans les colonnes verticales, les réactions
(sorties) à chaque événement défini.
Pour connecter les événements et les réactions, il suffit de
cliquer sur la cellule au point d'intersection de la ligne et de la
colonne. A partir de ces données, Safety Matrix génère automatiquement des programmes CFC de sécurité complexes.
Le configurateur n'a pas besoin de connaissances spéciales en
programmation et peut se consacrer entièrement aux exigences de sécurité de son installation.
Ingénierie d'applications de sécurité avec CFC
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Avantages de Safety Matrix dans la phase de
réalisation
Fenêtre d'entrée pour la configuration de "causes" analogiques avec
traitement des valeurs de processus
Chaque valeur entrée peut être combinée à un prétraitement
si nécessaire, sans impact sur la possibilité de simulation. Le
prétraitement est librement configurable.
En dehors des alarmes dérivées de la valeur de processus, il est
possible de générer des alarmes et des informations de diagnostic pour chaque cause suivie d'un effet. Les priorités et les
comportements en terme d'acquittement des alarmes sont
définissables selon divers profils. Le schéma en couleur des
alarmes et messages s'adapte facilement aux besoins du client
et aux spécificités régionales. La gestion des alarmes est assistée par des alarmes collectives, une priorisation des alarmes et
un acquittement des alarmes réglable individuellement.
■
Simplicité de configuration grâce à la méthode de
cause à effet
■
Aucune connaissance en programmation n'est
nécessaire
■
Pré-traitement des valeurs d'entrée
■
Génération d'alarmes et mise à disposition d'informations de diagnostic pour chaque cause suivie d'un
effet, avec horodatage
■
Pré-alarme avec des valeurs analogiques
■
Libre choix des couleurs pour alarmes et messages
■
Génération automatique des diagrammes CFC
incluant les blocs pilotes
■
Versionnage automatique
■
Suivi intégré des modifications
■
Expression 1 pour 1 de la matrice des causes & effets
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Phase d'exploitation et de maintenance
Documentation des modifications avec Safety Matrix
La troisième et dernière phase du cycle de vie de sécurité renferme l'exploitation, la maintenance et la modification des applications de sécurité, ainsi que la mise hors service de l'installation.
Avec le visionneur de SIMATIC Safety Matrix qui tourne sur
le poste opérateur SIMATIC PCS 7, il est possible d'observer
l'application de sécurité pendant le fonctionnement et d'intervenir de façon simple et intuitive.
L'opérateur a directement accès aux données sur le visionneur. L'état du signal est représenté en ligne dans la matrice
de cause à effet.
La matrice est affichée intégralement, mais il est aussi possible de créer une image ciblée d'une cause ou d'un effet et
d'alterner entre entre l'affichage de la matrice complète et
l'affichage de l'alarme.
Affichage journalier en ligne avec valeur de processus, valeur de
simulation et valeur active
Le visionneur permet à l'opérateur d'afficher les messages des
premières valeurs, de les mémoriser et d'enregistrer les événements ayant trait à la sécurité. Les modifications de paramètres sont prises en charge, tout comme les fonctions bypass,
réinitialisation et correction. L'affichage journalier montre
toujours la valeur de processus, la valeur de simulation et la
valeur active.
Les fonctions de gestion du cycle de vie de sécurité (pour la
gestion des versions, ainsi que pour la documentation des interventions de l'opérateur et des modifications de paramètres) complètent efficacement les fonctions de configuration,
d'exploitation et de maintenance de SIMATIC Safety Matrix et
supportent activement la gestion du cycle de vie de sécurité.
Avantages de Safety Matrix en phase d'exploitation
Visionneur de Safety Matrix sur un poste opérateur SIMATIC PCS 7
30
■
Intégration complète dans SIMATIC PCS 7
■
Affichage de la matrice de cause à effet et affichage de
l'alarme
■
Affichage du jour dans l'alarme
■
Affichage de la séquence d'événements et mémorisation
■
Visualisation et mémorisation de la première alarme
■
Fonctions d'utilisation intégrées telles que bypass, réinitialisation, correction et modification de paramètres
■
Mémorisation automatique des interventions de l'opérateur pour la gestion du cycle de vie de sécurité
■
Versionnage automatique
■
Documentation automatique des modifications
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Exemples d'applications
Test de course partielle (PST)
SIS Controller
Application
de sécurité
(70
Coupleur DP/PA
S TOR F
Signalisation en retour
position de vanne
Fonction
Safety
Instrumented
Positionneur de vanne
SIPART PS2
Consigne
position de vanne
Arrivée d'air
S
Electrovanne
Vanne d'arrêt pneumatique
Exemple de configuration pour le test de course partielle (PST)
Pour garantir que les vannes d'arrêt d'urgence (vannes ESD)
d'une fonction de sécurité instrumentée SIF (Safety Instrumented Function) fonctionnent correctement lorsque survient un événement inattendu, il est impératif de contrôler
régulièrement leur bon fonctionnement.
Le test de course partielle permet de prolonger les intervalles
entre les tests de course complète exigés, sans pour autant
altérer le niveau SIL. Si ces tests sont effectués régulièrement
(par ex. 4 fois par an), l'intervalle entre deux tests de course
complète peut passer d'un à deux ans.
Ceci peut être effectué par un test de course complète (Full
Stroke Test), à l'arrêt de l'installation. La vanne devant être entièrement fermée pour ce test, cette méthode de vérification
n'est en général pas applicable durant le fonctionnement du
process.
Le système de sécurité de Siemens contient déjà des blocs
fonctionnels préconfigurés pour que le test de course partielle
soit effectué automatiquement avec les intervalles prédéfinis.
Ces blocs fournissent à l'opérateur des alarmes et des signalisations en retour sur la fonction de vanne et déterminent la
date du prochain test de course complète sur la base de calculs
PFD (Probability of Failure on Demand).
Le test de course partielle constitue alors une excellente alternative. Lors de ce test, la mobilité de la vanne est contrôlée de
la manière suivante : la vanne est partiellement ouverte et fermée sans interruption du processus. La course de la vanne est
généralement de 10 à 15 %. La longueur de la course partielle
varie selon les particularités du processus et la couverture diagnostic requise.
Des blocs de vues préconfigurés permettent la visualisation
sur le système opérateur. Ils fournissent un rapide aperçu de
l'état de la vanne. Ils affichent les paramètres PST et l'état du
dernier test de course partielle et ils fournissent des informations sur d'autres tests planifiés.
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PFD (t)
,(&
Sans PST
Avec PST (4 x par an)
Tests de vérification annuels = SIL 2
Tests de vérification tous les 2 ans = SIL 2
6,/
6,/
PFDavg
6,/
6,/
Intervalle entre deux tests de course complète
dans le cas de la réalisation des PST
Le test de course partielle prolonge l'intervalle entre deux tests de course complète et le fait passer d'un à deux ans
Blocs fonctionnels
• F_PST effectue le test de course partielle
• PST prépare les alarmes et les événements pour le poste de
conduite
• En option : F_SOLENOID teste l'électrovanne
• En option : PST_CALC calcule la date du prochain test de
course complète
Avantages du test de course partielle de Siemens
32
■
Test en ligne de la vanne sans perturber la production
■
Test pour prévenir tout type de défaillance
■
Diagnostic préventif
■
Vérifications plus flexibles et intervalles de vérification plus longs
■
Minimisation du temps de shuntage de la vanne ESD
ou du temps d'arrêt du processus
■
Probabilité de défaillance de la vanne réduite sur
demande
■
Signalisations en retour relatives aux tests de course
complète nécessaires pour conserver le niveau SIL
Bloc de vue pour le système opérateur SIMATIC PCS 7
Temps
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Applications de protection contre la surpression, le feu et le gaz
ainsi que pour la gestion des brûleurs
High Integrity Pressure Protection System (HIPPS)
Le système nommé "High Integrity Pressure Protection" est
l'application spécifique d'un système instrumenté de sécurité
(SIS) pour protéger contre la surpression. Il peut également
être utilisé en variante aux détendeurs conformément à
API 521 et au code 2211 ASME, alinéa VIII, paragraphe 1 et 2.
Sur la base du système Safety Integrated et en coopération
avec des fournisseurs de solutions, Siemens a conçu des
solutions HIPPS sophistiquées pour diverses applications :
www.siemens.com/process-safety
Systèmes de gestion des brûleurs
Les systèmes de gestion des brûleurs sont définis dans les normes EN 298 et NFPA 85 (2001) comme étant des systèmes
automatiques de commande pour la combustion sûre, destinés à assister le personnel opérateur lors du démarrage et de
l'interruption d'installations de traitement de carburants et
des foyers de chaudières, ainsi qu'à prévenir tout dysfonctionnement et dommages sur ces installations.
Leur large gamme va de très petits systèmes pour chaudières
à un brûleur jusqu'aux grands systèmes pour chaudières de
centrales.
Siemens offre des bibliothèques de brûleurs ainsi que des
solutions complètes avec des blocs fonctionnels certifiés par
le TÜV pour la plateforme d'automates SIMATIC S7-400FH et
S7-300F.
Exemple de montage en armoire
Feu et gaz
Les systèmes de protection contre le feu et le gaz jouent un
rôle important dans le concept général de protection des installations industrielles destinées à l'extraction et au traitement
ainsi qu'au transport de pétrole, de produits pétrochimiques
ou de gaz dangereux.
Ils doivent détecter les incendies et/ou les fuites de gaz de façon fiable et les signaler, même dans des conditions difficiles
telles qu'une panne de l'alimentation principale. Pour limiter
les dommages subis, ils sont partiellement capables d'engager
des contre-mesures telles que l'extinction d'un incendie ou
l'aspiration d'un gaz. Pour cela, le système de sécurité Safety
Integrated est certifié selon les normes de sécurités requises
EN 54 et NFPA 72.
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Références en pétrole & gaz et en chimie
De la production d'énergie à l'extraction du pétrole et du gaz,
des raffineries, à l'industrie chimique, pétrochimique ou pharmaceutique : nous avons déjà réalisé une multitude de solutions clés en mains pour la sécurité des procédés, sur la base
de notre vaste savoir-faire et de notre longue expérience.
Ces solutions font leurs preuves au quotidien dans le monde
entier.
Energie :
Installation de traitement des gaz Afam de la compagnie
SPDC Nigeria (Shell Petroleum Development Company)
La société SPDC Nigéria a construit à Afam une installation
de traitement des gaz afin d'assurer la qualité du gaz pour
l'alimentation de la centrale existante de 270 MW et la centrale de 650 MW, en construction d'ici l'été 2007.
Pour l'automatisation de l'installation d'une capacité de
190 mmscf/d, destinée à débarrasser le combustible (pour
les turbines à gaz) des liquides et autres résidus, SPDC Nigeria
a misé sur le système de conduite de processus SIMATIC PCS 7
doté d'une technique de sécurité intégrée, tolérante aux pannes. Ce système remplit toutes les normes de sécurité et commande tous les dispositifs d'arrêt d'urgence tels que les systèmes de détection d'incendie et de signalisation de fuite de gaz.
La solution
• Système de conduite de processus SIMATIC PCS 7 avec
Safety Integrated
• Automate SIMATIC S7-400FH tolérant aux pannes et à
haute disponibilité, équipé de deux CPU du type 417-4H
synchronisées par fibres optiques et d'interfaces de communication pour Industrial Ethernet (bus système) et
PROFIBUS (bus de terrain).
• Stations de périphérie décentralisée SIMATIC ET 200M
connectées à PROFIBUS par deux coupleurs IM 153-2
High Feature : sept lignes d'E/S pour les signaux de terrain
des zones fonctionnelles SIS, feu et gaz, ainsi que l'automatisation générale des processus
• Ingénierie de sécurité et gestion du cycle de vie de sécurité
via SIMATIC Safety Matrix
• Architecture de système très précise et avantageuse en
terme de coûts grâce à la redondance modulaire flexible
L'outil performant de cycle de vie de sécurité SIMATIC
Safety Matrix a particulièrement fait ses preuves en phase
d'étude, de réalisation et d'exploitation ainsi que lors du
diagnostic et de la maintenance des applications de sécurité.
La configuration et la mise en service de ces applications ont
ainsi pu être simplifiées et accélérées de façon significative.
34
Installation de traitement des gaz Afam de la compagnie SPDC Nigeria
(Shell Petroleum Development Company)
Pétrole et gaz : Modernisation de la station de
compression de gaz NETG à Elten, Allemagne
Des exigences de sécurité extrêmement élevées sont imposées pour les stations de compression de gaz qui produisent la
pression nécessaire au transport de gaz dans les gazoducs. Les
circuits de sécurité pour la régulation de la température et de
la pression sont particulièrement concernés. L'entreprise
NETG (Nordrheinische Erdgastransportleitungsgesellschaft
mbH & Co. KG) a choisi le SIMATIC PCS 7 comme système de
conduite de processus pour sa station de compression de
gaz à Elten. Cette station achemine du gaz pour E.ONGastransport et RWE-Transportnetz.
SIMATIC PCS 7 surveille toutes les données importantes : pression, température et vitesse. La fonction de coupure d'urgence
et les systèmes d'alerte en cas de départ de feu et de fuite de
gaz sont intégrés dans le système de conduite de processus.
L'automatisation du processus devient visible dans son intégralité de manière homogène avec les éléments de sécurité.
La solution
Safety Integrated
• Automate SIMATIC S7-400FH tolérant aux pannes
et à haute disponibilité
• Entrées et sorties de sécurité via SIMATIC ET 200M
• PROFIBUS avec profil PROFIsafe
• SIMATIC Process Device Manager (PDM) pour paramétrage
à l'échelle de l'installation, mise en service, diagnostic et
maintenance d'appareils de terrain intelligents
• SITRANS P DS III avec PROFIsafe, conçu pour SIL 2 ;
SIL 3 réalisable par sélection 2oo3 redondante
© Siemens AG 2010
Bayer à Dormagen, Allemagne
Gestion de brûleurs chez Aalborg Industries, Australie
NETG, E.ON et RWE sont extrêmement satisfaits des résultats
de la modernisation. Les attentes liées à la technique de sécurité intégrée ont été pleinement comblées, voire dépassées.
Des fonctions de surveillance améliorées et une visualisation
homogène apportent des avantages considérables dans l'exploitation de l'installation et sa sécurité. L'intégration de Asset
Management facilite considérablement la maintenance préventive et la rend plus efficace. Des temps d'arrêt plus courts
et une disponibilité plus élevée en sont les résultats.
Pétrole et gaz :
Gestion de brûleurs chez Aalborg Industries, Australie
Chimie : fabrication de produits phytosanitaires chez
Bayer à Dormagen, Allemagne
Pour sa nouvelle installation polyvalente sur le site allemand
de Dormagen, la société Bayer Crop Science AG a considéré
comme particulièrement important de réaliser avec SIMATIC
PCS 7 un système homogène depuis le niveau terrain jusqu'au
niveau ERP (SAP). Bayer a opté pour une solution de conduite
de processus avec technique de sécurité intégrée pour
35 installations de processus, 240 unités de processus et
4 500 points de mesure.
Des unités flottantes d'extraction, de stockage et de déchargement (Floating Production Storage and Offloading, FPSO) sont
utilisées pour l'extraction du pétrole ou de gaz en mer. Des
pétroliers réaménagés sont généralement utilisés à cette fin.
Ces navires FPSO doivent évidemment respecter les consignes
et normes de sécurité strictes de l'industrie offshore du pétrole
et du gaz. Les composants FPSO tels que les chaudières sont
particulièrement concernés par les normes de sécurité.
La gestion des brûleurs pour les chaudières est liée à des risques élevées et nécessite un savoir faire extrême. En outre, les
conditions physiques, la disponibilité exigée et les règlements
en vigueur constituent des exigences particulièrement élevées que doit pouvoir satisfaire la plateforme système. C'est la
raison pour laquelle le responsable de la gestion des brûleurs
de Aalborg Industries a opté pour le SIMATIC PCS 7 avec des
automates S7-400FH de Siemens.
La solution
• Système de contrôle de processus SIMATIC PCS 7 avec
Safety Integrated
• 53 automates SIMATIC S7-400FH
• 1 000 entrées et sorties de sécurité avec stations de périphérie décentralisée SIMATIC ET 200M
• Configuration de l'installation
La solution
Safety Integrated
• Automate SIMATIC S7-400FH tolérant aux pannes et à
haute disponibilité
• Entrées et sorties de sécurité via SIMATIC ET 200M
• PROFIBUS DP avec profil PROFIsafe
• Configuration de l'installation
Safety Integrated permet une réduction des coûts d'ingénierie
sur tout le cycle de vie de l'installation polyvalente. Grâce à
son haut niveau de flexibilité, la production peut être adaptée
à l'évolution des besoins de manière bien plus simple et rapide. L'affectation des contrôleurs étant spécifique aux unités
de processus (un contrôleur par unité de processus), les
opérations de maintenance et de modification sont bien
plus pratiques.
Le système de gestion des brûleurs de Siemens est en mesure
de répondre à toutes les attentes de Aalborg Industries. La
technique de sécurité est parfaitement intégrée dans le système de conduite du processus SIMATIC PCS 7 tout en assurant
le haut niveau de sécurité SIL 3. La redondance modulaire
flexible offre la possibilité d'adapter le degré de redondance
en fonction des besoins pour les contrôleurs, le bus de terrain
et la périphérie décentralisée.
35
© Siemens AG 2010
Automate S7-400FH
Automates préassemblés (AS-Bundles) pour SIMATIC PCS 7 sur la base de l'automate SIMATIC S7-400FH
Type d'automate
AS 412F
Redondance
non, Single Station avec 1 CPU
CPU
1 x CPU 412-3H
1 x CPU 414-4H
1 x CPU 417-4H
2 x CPU 412-3H
2 x CPU 414-4H
2 x CPU 417-4H
4
4
4
4
4
4
Licence RT S7 F Systems
Automate préassemblé
(AS-Bundle)
■
■
composants individuels
prémontés, testés
AS 414F
AS 417F
AS 412FH
AS 414FH
AS 417FH
oui, Redundancy Station avec 2 CPU (haute disponibilité)
6ES7 654-
6ES7 654-
6ES7 654-
6ES7 656-
6ES7 656-
6ES7 656-
7AB0./7BB0.
8AB0./8BB0.
7BF0./7CF0.
8BF0./8CF0.
7CN./7DN./7EN.
8CN./8DN./8EN.
7AB3./7BB3.
8AB3./8BB3.
7BF./7CF.
8BF./8CF.
7CN./7DN./7EN.
8CN./8DN./8EN.
Dans le cadre de SIMATIC PCS 7, les automates SIMATIC
S7-400FH peuvent être livrés en tant qu'ensembles préassemblés et testés (AS-Bundles). En choisissant des éléments
de commande préconfigurés, vous pouvez composer de manière interactive l'équipement des automates préassemblés
(AS-Bundles) et leur référence de commande.
Un configurateur figurant dans Industrie Mall sur
Internet vous aidera de manière efficace (voir sous
www.siemens.com/industrymall). Pour vous aider à choisir
des configurations recommandées, celles-ci sont listées avec
leur numéro de référence complet.
Les éléments de commande des automates préassemblés
(AS-Bundles) et les configurations recommandées figurent
également dans le catalogue SIMATIC PCS 7 (ST PCS 7). Les
références des composants individuels sont listées dans les
catalogues ST PCS 7 et ST 70. Ces deux catalogues sont disponibles sur Internet sous :
SIMATIC CPU S7-400H
36
Type de CPU
CPU 412-3H
CPU 414-4H
CPU 417-4H
Composant des automates
préassemblés
AS 412F (1 x) / AS 412FH (2 x)
AS 414F (1 x) / AS 414FH (2 x)
AS 417F (1 x) / AS 417FH (2 x)
Architecture
S7-400 avec périphérie
décentralisée
S7-400 avec périphérie
décentralisée
S7-400 avec
périphérie décentralisée
Mémoire de chargement,
RAM (intégrée / carte mémoire)
256 Ko / jusqu'à 64 Mo
Mémoire de travail
■ totale
■ pour programme
■ pour données
768 Ko
512 Ko
256 Ko
2,8 Mo
1,4 Mo
1,4 Mo
30 Mo
15 Mo
15 Mo
Temps d'exécution
75 ns
45 ns
18 ns
Nombre d'E/S F
env. 100
env. 600
env. 3 000
Mémento
8 Ko
8 Ko
16 Ko
Interfaces intégrées
■ Nombre et type
■ Nombre de lignes DP
1 (MPI/DP)
1
2 (MPI / DP et DP)
2
2 (MPI / DP et DP)
2
Dimensions (LxHxP) en mm
50 x 290 x 219
50 x 290 x 219
50 x 290 x 219
6ES7 412-3HJ.
6ES7 414-4HM.
6ES7 417-4HT.
© Siemens AG 2010
Automate S7-300F / Composants logiciels
Type de CPU
CPU 315F-2
DP
CPU 315F-2
PN/DP
CPU 317F-2
DP
CPU 317F-2
PN/DP
CPU 319F-3
PN/DP
Architecture
S7-300 avec péripherie décentralisée ou centralisée, périphérie de sécurité
Mémoire de travail
384 Ko
512 Ko
1 Mo
1,5 Mo
2,5 Mo
Nombre d'E/S F
env. 300
env. 300
env. 500
env. 500
env. 1 000
Mémento
2 Ko
2 Ko
4 Ko
4 Ko
8 Ko
Connexion au bus de terrain
PROFIBUS (DP)
PROFIBUS (DP),
PROFINET (PN)
PROFIBUS (DP)
PROFIBUS (DP),
PROFINET (PN)
PROFIBUS (DP),
PROFINET (PN)
Interfaces intégrées
■ Nombre et type
■ Nombre de lignes DP
2 (MPI et DP)
1
2 (DP/MPI et PN)
1
2 (DP/MPI et DP)
2
2 (DP/MPI et PN)
1
3 (DP/MPI, DP, PN)
2
Dimensions (L x H x P) en mm
40 x 125 x 130
40 x 125 x 130
80 x 125 x 130
40 x 125 x 130
120 x 125 x 130
■ Version standard
■ Exécution SIPLUS1)
6ES7 315-6FF.
6AG1 315-6FF.
6ES7 315-2FJ.
6AG1 315-2FH.2)
6ES7 317-6FF.
6AG1 317-6FF.
6ES7 317-2FK.
6AG1 317-2FK.3)
6ES7 318-3FL.
–
1)
en tant que composant SIPLUS, aussi pour plage de température étendue de -25 à +60 °C et environnements agressifs/condensation
(www.siemens.com/siplus)
2) sur la base de l'exécution antérieure à la version standard actuelle avec mémoire de travail de 256 Ko
3) sur la base de l'exécution antérieure à la version standard actuelle avec mémoire de travail de 1 Mo
Composants logiciels pour ingénierie, fonctionnement en Runtime et gestion du cycle de vie de sécurité
Désignation
S7 F Systems / Mise à niveau S7 F Systems
6ES7 833-1CC02-.
Licence RT S7 F Systems
(composant des automates préassemblés)
6ES7 833-1CC00-.
Outil Safety Matrix
Editeur Safety Matrix
Visionneur Safety Matrix
6ES7 833-1SM0.
6ES7 833-1SM4.
6ES7 833-1SM6.
Blocs fonctionnels et blocs de vue du test de course
partielle
■ Licence d'ingénierie et licence RT pour un automate
■ Licence RT pour un autre automate
6BQ2 001-0CA.
6BQ2 001-0CB.
Bibliothèques de brûleurs, blocs fonctionnels
■ pour automate SIMATIC S7-400FH
■ pour automate SIMATIC S7-300F
9AL3 100-1AA1.
9AL3 100-1AD5.
37
© Siemens AG 2010
Modules de signaux F ET 200M
Embases MTA
Modules de signaux F pour ET 200M sur S7-300F et S7-400FH
Entrées TOR
Sorties TOR
Entrées ANA
SM 336F HART
Type de module
SM 326F
SM 326F NAMUR
[EEx ib]
SM 326F
Nombre
d'entrées/sorties
jusqu'à
24 (mono-canal pour
capteurs SIL 2)
8 (monocanal)
12 (bi-canal pour capteurs SIL 3)
Séparation galvanique
voie par voie
10,
séparation galvanique
par groupes de 5
4 (bicanal)
type P/P
type P/M
par groupes de 4
Classe de sécurité
max. possible selon
CEI 61508 / EN 954-1
Tension d'entrée ou
de sortie
monocanal/1oo1 : SIL 2
bicanal/2oo2 : SIL 3
monocanal/1oo1 :
SIL 2
(SIL 3 sans module de
séparation)
bicanal/1oo2 : SIL 3
24 V CC
NAMUR
SIL 3
SIL 3
(SIL 3 sans module de
séparation)
(SIL 3 sans module
de séparation)
6 (monocanal)
3 (bicanal)
15 bits + signe
connexion 2 ou 4
fils
SIL 3
(monocanal/1oo1 et
bicanal/1oo2)
(SIL 3 sans module
de séparation)
–
Courant d'entrée ou
de sortie
8,
séparation galvanique par groupes
de 4
–
24 V CC
24 V CC
–
2 A par voie
à l'état log. "1"
2 A par voie
à l'état log. "1"
4 ... 20 mA ou
0 ... 20 mA
Alimentation des
capteurs résistante aux
courts-circuits
4 par 6 voies, séparation galvaniques par
groupes de 2
8 par voie,
entre elles
–
–
6 par voie
Caractéristiques
particulières
Horodatage par 20 ms
(SOE)
Saisie des signaux de la
zone Ex
Paramètre "Maintenir
dernière valeur valide",
passivation par voie
–
Communication
HART dans plage de
mesure 4 ... 20 mA
Utilisation redondante
par voie
par voie
par voie
–
par voie
Diagnostic des modules et des voies
4
4
4
4
4
Dimensions (LxHxP)
en mm
80 x 125 x 120
80 x 125 x 120
40 x 125 x 120
80 x 125 x 120
40 x 125 x 120
6ES7 326-1BK02-.
6ES7 326-1RF.
6ES7 326-2BF10-.
6ES7 326-2BF41-.
6ES7 336-4GE.
Embases MTA pour la connexion de capteurs/actionneurs aux modules de sécurité de l'ET 200M
N° de réf.
Type
MTA
Plage
d'entrée/sortie
6 voies F E ANA HART
(de sécurité)
4 ... 20 mA (avec/sans
HART) ou
Redondance
E/S
4
MTA
Module
ET 200M
Câble de
liaison
6ES7 650-1AH61-.
6ES7 336-4GE00-.
6ES7 922
-3BD00-0AU. (3 m)
-3BJ00-0AU. (8 m)
0 ... 20 mA (sans
HART)
24 voies F E TOR
(de sécurité)
24 V CC
4
6ES7 650-1AK11-.
6ES7 326-1BK0.
10 voies F S TOR
(de sécurité)
24 V CC, 2 A
4
6ES7 650-1AL11-.
6ES7 326-2BF01-.
(à partir de la version 2) ou
6ES7 326-2BF10-.
10 voies F S TOR relais
(de sécurité)
120 ... 230 V CA, 5 A ;
24 V CC, 5 A
4
6ES7 650-1AM31-.
6ES7 326-2BF01-.
(à partir de la version 2) ou
6ES7 326-2BF10-.
38
6ES7 922
-3BD00-0AS. (3 m)
-3BJ00-0AS. (8 m)
© Siemens AG 2010
Système de périphérie décentralisée ET 200S
SIMATIC PCS 7 Safety Packages
Modules d'alimentation et modules électroniques de sécurité (modules de sécurité)
pour ET 200S sur S7-300F et S7-400FH
Modules d'alimentation pour modules électroniques
Types de modules
PM-E
Domaine d'application
tous les types de modules électroniques, modules de sécurité également
(4/8 F E TOR, 4 F S TOR) ; restrictions liées à la plage de tension
Tension d'alimentation
24 V CC / 10 A
24 … 48 V CC ; 24 … 230 V CA ; avec fusible
Diagnostic
Tension de charge
Tension de charge et fusible
N° de réf. générique Module d'alimentation
6ES7 138-4CA.
6ES7 138-4CB.
N° de réf. générique Embase
6ES7 193-4CC. (2 x 3 bornes), accès par borne à AUX 1, continuité de AUX1
6ES7 193-4CD. (2 x 3 bornes), accès par borne à AUX 1, pas de continuité de AUX1
6ES7 193-4CD. (2 x 2 bornes), pas d'accès par borne à AUX 1, continuité de AUX1
Modules électroniques de sécurité (modules de sécurité)
Types de modules
Entrées TOR 4/8 F E TOR
Sorties TOR 4 S TOR F
Nombre d'E/S
4 (bi-canal pour capteurs SIL 3/1oo2)
4 à 24 V CC/2 A, type P/M1), jusqu'à SIL 3
8 (mono-canal pour capteurs
SIL 2/1oo1)
1) P/M : pour les charges non référencées à la terre
Tension d'entrée ou de sortie
24 V CC
24 V CC
Diagnostic des modules et des voies
4
4
N° de réf. générique Module électronique
6ES7 138-4FA.
6ES7 138-4FB.
N° de réf. générique Embase
6ES7 193-4CF. (4 x 6 bornes)
6ES7 193-4CF. (4 x 6 bornes)
6ES7 193-4CG. (4 x 4 bornes)
6ES7 193-4CG. (4 x 4 bornes)
6ES7 138-4CA.
6ES7 138-4CA.
6ES7 138-4CB.
6ES7 138-4CB.
N° de réf. générique Module d'alimentation (embases
correspondantes cf. le tableau des modules d'alimentation)
(masse et terre séparées)
SIMATIC PCS 7 Safety Packages
SIMATIC PCS 7 Safety ES Packages
SIMATIC PCS 7 Safety ES Package pour AS/OS, V7.1,
250 PO
■
Logiciel SIMATIC PCS 7 Engineering avec licence d'ingénierie
AS/OS et licence Runtime 250 PO
S7 F Systems
6ES7 651-6AA17-.
SIMATIC PCS 7 Engineering Software avec licence d'ingénierie AS/OS PO unlimited et licence AS Runtime 600 PO
S7 F Systems
6ES7 651-6AF17-.
SIMATIC PCS 7 Engineering Software avec licence d'ingénierie AS/OS et licence Runtime 250 PO
SIMATIC Safety Matrix Tool
S7 F Systems
6ES7 651-6AA17-.
SIMATIC PCS 7 Engineering Software avec licence d'ingénierie AS/OS PO unlimited et licence AS Runtime 600 PO
S7 F Systems
6ES7 651-6BF17-.
S7 F Systems
6ES7 651-6BX00-.
SIMATIC PCS 7 OS Software Single Station, 250 PO
SIMATIC Safety Matrix Viewer
6ES7 652-6AA17-.
SIMATIC PCS 7 OS Software Client
6ES7 652-6CX17-.
■
■
6ES7 652-6BX00-.
■
SIMATIC PCS 7 Safety ES Package pour AS/OS V7.1, PO
illimité
■
■
SIMATIC PCS 7 Safety Matrix ES Package pour AS/OS
V7.1, 250 PO
■
■
■
SIMATIC PCS 7 Safety Matrix ES Package pour AS/OS
V7.1, PO illimité
■
■
■
SIMATIC PCS 7 Safety Matrix ES Extension Package
■
■
SIMATIC PCS 7 Safety Matrix OS Packages
SIMATIC PCS 7 Safety Matrix OS Single Station
Package V7.1
■
SIMATIC PCS 7 Safety Matrix OS Client Package V7.1
■
SIMATIC PCS 7 Safety Matrix OS Extension Package
■
39
© Siemens AG 2010
Autres informations
Pour plus d'informations, veuillez consulter le manuel SIMATIC Guide :
www.siemens.com/simatic-docu
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suivante :
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notre portail Service & Support :
www.siemens.com/automation/support
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le plus proche sous :
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Consultez également notre portail Automatisation des processus avec
ses informations complètes sur la technique de conduite des processus
et l'instrumentation des processus de Siemens :
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Industry Sector
Industrial Automation Systems
Postfach 4848
90026 NÜRNBERG
ALLEMAGNE
Sous réserve de modifications
N° de réf. : E86060-A4678-A181-A4-7700
3P.8215.15.03 / Dispo 09508
BR 0410 40 Fr
Imprimé en Allemagne
© Siemens AG 2010
www.siemens.com/process-safety
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des caractéristiques qui, dans des cas d'utilisation concrets, ne sont pas
toujours applicables dans la forme décrite ou qui, en raison d'un développement ultérieur des produits, sont susceptibles d'être modifiées.
Les caractéristiques particulières souhaitées ne sont obligatoires que
si elles sont expressément stipulées en conclusion du contrat. Sous
réserve des possibilités de livraison et de modifications techniques.
Toutes les désignations de produits peuvent être des marques ou des
noms de produits de Siemens AG ou de sociétés tierces agissant en
qualité de fournisseurs, dont l'utilisation par des tiers à leurs propres
fins peut enfreindre les droits de leurs propriétaires respectifs.

Safety Integrated pour l`automatisation de processus

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