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システム例

PFD計算/HFT評価によるSILの検証

例として、下図のループに関するPFDの計算を行い、SILの検証を行う。

PFD計算/HFT評価によるSILの検証

機器仕様

レベルスイッチ:SIEMENS製CLS200
Safty Related Characteristics CLS200
Device Type A
SIL Safty Integrity Level 2
HFT 0
PFDAVG 6.56×10-4
SFF Safe Failure Fraction 77%
λSD Safe detected Failure Rate 107 FIT
λSU Safe undetected Failure Rate 413 FIT
λDU Dangerous detected Failure Rate 8 FIT
λDU Dangerous undetected Failure Rate 150 FIT
ポジショナ:SIEMENS製PS2
Safty Related Characteristics
Device Type A
SIL Safty Integrity Level 2
HFT Hardware Failure Tolerance 0
PFDAVG Average Probability of Failure on Demand 6,7×10-4
λSD Safe detected Failure Rate 0FIT
λSU Safe undetected Failure Rate 1010FIT
λDU Dangerous detected Failure Rate 13FIT
λDU Dangerous undetected Failure Rate 152FIT
SFF Safe Failure Fraction 87%

安全PLC(CPU):CPU315F-2DP(6ES7315-6FF04-0AB0)
PFD::2.38E-05

安全PLC(DIカード) : SM326 F-DI 24 (6ES7 326-1BK02-0AB0)
PFD : 1.00E-04 (SIL2設定)
PFD : 1.00E-05 (SIL3設定)

安全PLC(DOカード) : SM326 F-DO 10(6ES7 326-2BF10-0AB0)
PFD : 1.00E-05

SIL2の検証

PFD計算

PFDsys =PFDS+PFDL+PFDA
=0.000656+(0.0000238+0.0001+0.00001)+0.00067
=0.0014598
=1.46E-03 (SIL2)

上記計算より、PFDはSIL2を満足している。

HFT評価

レベルスイッチおよびポジショナはともにDevice Type Aであり、SFFもともに60%≦SFF<90%
なので、下表のようにSIL2を満足している。(1oo1:HFT=0)

(a)Aタイプの安全関連サブシステムに関するアーキテクチャ上の制約
安全側事故比率
(SFF)
ハードウェアのフォールト・トレランス(N)
0 1 2
SFF<60% SIL1 SIL2 SIL3
60%≦SFF<90% SIL2 SIL3 SIL4
90%≦SFF<99% SIL3 SIL4 SIL4
99%≦SFF SIL3 SIL4 SIL4

SIL3の検証

上記SIL2検証のとおり、PFD計算においてSIL3を満足していない。
よって、1oo2冗長化により、PFDを再計算する。

PFD計算

レベルスイッチ PFD1oo2
= 6.62E-05
ポジショナ PFD1oo2
= 6.76E-05
PFD1oo2
=(4/3*PFD1oo12)+(0,1*PFD1oo1)
PFDsys
= PFDS+PFDL+PFDA
= 0.0000662+(0.0000238+0.00001+0.00001)+0.0000676
= 0.0001776
= 1.78E-04 (SIL3)

上記計算より、PFDはSIL3を満足している。

HFT評価

レベルスイッチおよびポジショナはともにDevice Type Aであり、SFFもともに60%≦SFF<90%
なので、下表のようにSIL3を満足している。(1oo2:HFT=1)

a)Aタイプの安全関連サブシステムに関するアーキテクチャ上の制約
安全側事故比率
(SFF)
ハードウェアのフォールト・トレランス(N)
0 1 2
SFF<60% SIL1 SIL2 SIL3
60%≦SFF<90% SIL2 SIL3 SIL4
90%≦SFF<99% SIL3 SIL4 SIL4
99%≦SFF SIL3 SIL4 SIL4

HFT評価

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