Safety Integrated for Process Automation Techniques de sécurité flexibles et conformes aux normes Brochure Avril 2008 Safety Integrated www.siemens.com/process-safety
Totally Integrated Automation ERP Enterprise Resource Planning Ethernet Management Level MES Manufacturing Execution Systems Ethernet SIMATIC IT Operations Level SIMATIC PCS 7 Process Control (DCS) Control Level Industrial Ethernet Industrial Software for Design and Engineering Installation and Commissioning Operation Maintenance Modernization and Upgrade SINUMERIK Computer Numeric Control SIMOTION Motion Control System SIMATIC NET Industrial Communication SIMATIC Controllers Modular/Embedded/ PC-based SIMATIC HMI Human Machine Interface Field Level PROFIBUS PA Process Instrumentation AS-Interface SIMATIC Sensors SIMATIC Distributed I/O SINAMICS Drive Systems Totally Integrated Automation HART IO-Link Avec son offre Totally Integrated Automation (TIA), Siemens est le seul à proposer une gamme de systèmes et de produits homogène pour l'automatisation dans tous les secteurs : horizontalement de l'entrée à la sortie des marchandises, et verticalement du niveau terrain jusqu'au niveau de gestion de l'entreprise (Enterprise Resource Planning, ERP, par ex. SAP), en passant par les niveaux des automatismes et de la gestion de la production (Manufacturing Execution System, MES). Grâce à l'intégration des fonctions de sécurité dans TIA, l'automatisation standard et l'automatisation de sécurité convergent en un système global homogène. L'avantage : réduction importante des coûts pour les constructeurs et exploitants d'installation. 2 Totally Integrated Automation
Safety Integrated for Process Automation Sommaire SIMATIC WinCC SCADA-System Safety Integrated SIRIUS Industrial Controls SENTRON Switching Devices SIMOCODE pro Motor Management System PROFINET Industrial Ethernet PROFIBUS AS-Interface Totally Integrated Power KNX/EIB GAMMA instabus texte Techniques de sécurité de Siemens Automatisation des procédés avec sécurité intégrée..4 Produits et solutions de sécurité flexibles, aux normes - d'un partenaire fiable..............6 Gestion du cycle de vie de sécurité avec l'assistance de Solution Partners hautement qualifiés..........7 Intégration simple au système de conduite / Communication variable par bus de terrain avec sécurité intégrée..........................8 Tolérance aux pannes modulable / Ingénierie efficace du cycle de vie de sécurité.......9 Safety Integrated for Process Automation L'offre étendue de produits et services...........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 process 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 F, embases, système de périphérie décentralisée, packs de sécurité............................36 Safety Integrated for Process Automation 3
Techniques de sécurité de Siemens Automatisation des procédés avec sécurité intégrée Production sûre sans points faibles L'industrie de process et ses procédés 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, vous nécessitez donc des techniques de sécurité pour vos procédés. Votre objectif premier doit être de minimiser les dangers potentiels pour les hommes, les installations et l'environnement grâce à des dispositifs techniques, sans entraver le processus de production industrielle. La sécurité dite fonctionnelle doit donc répondre à des exigences élevées. Pour y satisfaire, il faut un système de sécurité fiable (système instrumenté de sécurité, SIS) pouvant, au besoin et à tout moment, mettre l'installation dans un état sûr. Les applications sont à cet effet soumises à des exigences particulières définies dans les normes. Offre complète de produits et de services de sécurité Basé sur le système de sécurité de Siemens, Safety Integrated for Process Automation est une offre complète de produits et de services destinée aux applications sûres et tolérantes aux pannes dans l'industrie de process. Les signaux critiques sont détectés à temps sur l'ensemble de l'installation par le système de sécurité Siemens. L'ensemble des fonctionnalités de sécurité est livrable, de l'automate de sécurité et tolérant aux pannes à l'instrumentation sûre et aux actionneurs (par ex. positionneurs, vannes et pompes). 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. Du transmetteur de sécurité sur PROFIBUS sur le terrain, par ex. pour la pression, au système de contrôle de procédé 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. 4 Techniques de sécurité de Siemens
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 des logiciels malveillants ou des pirates informatiques sont multiples : Surcharges ou défaillances des réseaux Espionnage et vol de données d'accès ou de process Interventions non autorisées dans l'automatisation des procédés Sabotage ciblé Segmentation de l'installation (cellules de sécurité) Réseau : sous-réseaux, adresses IP, résolution des noms Architecture sécuritaire avec défense en profondeur (Defense-in-Depth) Installation de production Gestion des patchs de sécurité Windows Accès SAV et télémaintenance (VPN, IPSec) Pour protéger les installations dotées du système de contrôle de procédé 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. Active Directory Domaines Groupes de travail 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/safety_security Antivirus et pare-feu Techniques de sécurité de Siemens 5
Produits et solutions de sécurité flexibles, aux normes - d'un partenaire fiable Un réseau complexes de normes et de lois... A titre d'exploitant d'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 à tous les règlements en vigueur sur le site. S'il y a un danger éventuel, il faut procéder à une analyse des risques et dangers. Les risques existants y sont décrits et les mesures existantes et supplémentaires prises pour réduire ces risques y sont définies. Le risque subsistant doit toujours rester à un niveau tolérable.... et un partenaire qui vous aide à remplir toutes les exigences. Depuis plus de 25 ans, Siemens conçoit en tant que partenaire industriel fiable d'excellentes solutions d'automatisation pour la sécurité des procédés 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. Une documentation sans faille (par ex. Safety Plan) doit être établie sur le cycle de vie global d'une installation : de l'étude à la réalisation et à l'exploitation. Elle facilite le diagnostic d'erreurs ainsi que la reproductibilité de tous les procédés et sert de preuve en cas de dommages éventuels. Il faut également assurer le taux de disponibilité adapté aux besoins, par ex. par une redondance modulaire flexible (FMR). FMR permet de réaliser très facilement des configurations à redondance modulable en vue d'obtenir la disponibilité exigée. CEI 61508 : norme de base La norme CEI 61508 définit les méthodes permettant d'atteindre la sécurité fonctionnelle des produits. Des certificats correspondants attestent du respect de cette norme. Elle a valeur internationale et sert de base pour les spécifications ainsi que l'étude et le fonctionnement des systèmes de sécurité. CEI 61511 : norme spécifique aux applications pour l'industrie de process La norme CEI 61511 met en oeuvre la norme CEI 61508 pour l'industrie de process. Elle sert essentiellement de directive pour la conception, la réalisation et l'exploitation de systèmes de sécurité dans les installations de procédés. L'exigence d'une organisation verticale de tous les processus constitue un élément décisif (gestion de la sécurité fonctionnelle, FS). Niveau d'intégrité de sécurité (SIL) Les normes CEI 61508 et CEI 61511 définissent 4 niveaux de sécurité différents. Ces dernières 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. 6 Techniques de sécurité de Siemens
Gestion du cycle de vie de sécurité avec l'assistance de Solution Partners hautement qualifiés La meilleure façon d'obtenir des installations fiables : gestion du cycle de vie de sécurité 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. 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 procédés sûrs offre de prestations pour toutes les phases du cycle de vie d'une installation sécuritaire, y compris la formation, la documentation et le service 24 heures sur 24, 7 jours sur 7. Bonne assistance sur site grâce aux Solution Partners Outre les offres connues dans le domaine Service & support, Siemens Automation and Drives mise de plus en plus sur des "Siemens Solution Partner Automation".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. Des Solution Partners certifiés sont à votre disposition dans le domaine Safety Integrated for Process Automation : ce sont des spécialistes de la sécurité dans PCS 7, qui maîtrisent les techniques de sécurité dans l'industrie de process et qui disposent : de savoir-faire dans le domaine du cycle de vie de sécurité conformément à la norme CEI 61511 de connaissances en matière d'ingénierie de sécurité avec S7 F Systems et SIMATIC Safety Matrix d'une expérience approfondie de projets avec applications de sécurité dans l'industrie de process Vous trouverez plus d'informations sur nos partenaires sous : www.siemens.com/automation/solutionpartner Estimation du risque et détermination des niveaux de protection Gestion et évaluation de la sécurité de fonctionnement Structure et constitution du cycle de vie de sécurité Affectation des tâches de sécurité aux niveaux de protection Spécification relative aux exigences de sécurité (SRS) pour le système instrumenté de sécurité (SIS) Etude et conception du système instrumenté de sécurité (SIS) Installation, mise en service et validation Exploitation et maintenance Modification Etude et planification d'autres mesures pour une réduction des risques Vérification Analyse Réalisation Exploitation Mise hors service Les phases du cycle de vie de sécurité Techniques de sécurité de Siemens 7
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 ET 200S ainsi que de SITRANS P peut être raccordé à n'importe quel système de conduite (DCS). La possibilité d'intégration à notre système innovant de contrôle de procédé 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 procédés sécuritaires. 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 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). Un système d'ingénierie pour les applications de sécurité et de contrôle de procédés SIMATIC S7-400FH, une plateforme de contrôleurs commune à SIMATIC PCS7 et à la sécurité des procédés Communication directe et sans faille entre DCS et SIS Intégration automatique d'alarmes et de messages relatifs à la sécurité, avec horodatage 8 Techniques de sécurité de Siemens
Tolérance aux pannes modulable / 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 selon les exigences de l'application. Ingénierie nettement simplifiée sur tout le cycle de vie de sécurité 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 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 relative à la sécurité 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 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, avec compatibilité automatique avec CEI 61511. SIMATIC Safety Matrix Configuration des fonctions de sécurité par la méthode éprouvée des causes et effets 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) Techniques de sécurité de Siemens 9
Safety Integrated for Process Automation : l'offre complète de services et de produits La système de sécurité de Siemens comprend des contrôleurs sûrs, des systèmes de bus et une périphérie décentralisée sûrs ainsi que l'instrumentation sûre pour par ex.mesurer la pression. Grâce à Safety Integrated, nous sommes en mesure d'offrir sur cette base des solutions de premier ordre, complètes et homogènes pour les industries de process et manufacturières, et de les combiner à d'excellentes prestations pour toutes les phases d'existence d'une installation de sécurité. Par la suite, nous limitons la représentation détaillée de Safety Integrated essentiellement à l'industrie de process. 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 procédés. Notre offre complète comprend : 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 EN298, NFPA 85 les applications avec feu et gaz (F&G) selon EN 54, NFPA 72 10 Techniques de sécurité de Siemens
S Siemens AG 2008 Gamme de produits pour l'industrie de process SIMATIC S7-400FH Automates de sécurité et tolérants aux pannes pour l'entrée, 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 les applications à haute densité de voies, configurable avec modules d'entrées et de sorties TOR et modules d'entrées analogiques (jusqu'à SIL 3). ET 200S Périphérie à modularité granulaire, configurable avec des modules d'entrées et de sorties TOR ainsi qu'avec des départs-moteurs de sécurité (jusqu'à SIL 3). Instrumentation de process/ Appareils de process Instruments/appareils de process 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 process sûrs pour la connexion à des stations de périphérie décentralisée ET 200M : 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) Ingénierie Configuration des fonctions de sécurité avec Continuous Function Chart (CFC) ou SIMATIC Safety Matrix (matrice causes & effets) et avec des blocs fonctionnels certifiés par le TÜV (jusqu'à SIL 3). Applications - Test de course partielle - Bibliothèques de brûleurs Blocs fonctionnels et blocs d'affichage préconfigurés pour le test en ligne de vannes, pour le diagnostic préventif des vannes sans arrêt de la production Bibliothèques pour les automates SIMATIC S7-400FH et S7-300F avec blocs fonctionnels certifiés par le TÜV pour les systèmes de gestion des brûleurs Techniques de sécurité de Siemens 11
Commande et sécurité intégrées 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 au système de contrôle des procédés. Dans cette approche, le BPCS (Basic Process Control System) et le système de sécurité sont basés sur un matériel commun. Interfacé 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. Intégré Grâce au concept innovatif de Safety Integrated, tous les autres niveaux d'intégration peuvent également être assurés. Commun On distingue en principe les trois degrés d'intégration suivants : interfacé Le BPCS dans le système de contrôle de procédés 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 contrôle de procédés 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 de procédés.. Ils utilisent un matériel commun (contrôleur, bus de terrain, périphérie décentralisé). Les programmes standard et 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 BPC (Basic Process Control) et les fonctions de sécurité dans un même contrôleur ou dans des contrôleurs séparés. Degrés d'intégration du système instrumenté de sécurité dans le système de contrôle des procédés. La possibilité d'intégrer Safety Integrated à tout système de contrôle de procédé ouvert grâce à une communication standardisée via PROFIBUS et Industrial Ethernet, induit de nombreux avantages, dont notamment : exécution des fonctions standard et de sécurité dans un même contrôleur S7-400H communication standard et communication de sécurité entre le contrôleur 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 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 contrôle de procédés SIMATIC PCS 7 de Siemens. Vous profitez ainsi d'autres avantages tels que : un même système d'ingénierie pour les applications Basic Process Control et de sécurité intégration homogène de la technique de sécurité dans le contrôleur de SIMATIC PCS 7 intégration des applications de sécurité à la visualisation de processus sur le poste opérateur SIMATIC PCS 7 prise en compte automatique des messages de défaut relatifs à la sécurité dans la visualisation de processus, avec horodatage 12 Commande et sécurité intégrées
Système opérateur Station de maintenance Système d'ingénierie à haute disponibilité sûr, tolérant aux pannes et à haute disponibilité simple/redondant simple/redondant TÜV Standard Standard / de sécurité simple/redondant simple/redondant Standard Standard ET 200S TÜV Standard Standard / de sécurité Système BPC (BPCS) et système de sécurité combiné dans le système de contrôle des procédés SIMATIC PCS 7 gestion des données cohérente pour l'automatisation BPC et de sécurité, incluant la visualisation du processus et le diagnostic, d'où absence de manipulation de données entre BPCS et SIS intégration du matériel de sécurité dans SIMATIC PCS 7 Asset Management pour le diagnostic et la maintenance préventive. Le système de sécurité communique avec les systèmes et outils d'ingénierie, de conduite de procédé et de l'exploitation et de diagnostic et de maintenance par le bus système en général, pour les systèmes client-serveur également par un bus de terminaux (réseau LAN-OS) le cas échéant. Dans les systèmes modernes et ouverts de contrôle des procédés, les bus système et de terminaux sont la plupart du temps des réseaux Ethernet industriel. 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, est souvent à 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". Commande et sécurité intégrées 13
Bus de terrain Safety Integrated Communication de terrain homogène avec des architectures PROFIBUS flexibles Contrôleur Grande distance avec de la fibre optique Industrial Ethernet De plus, il offre de multiples possibilités pour diagnostiquer la communication et les câbles ainsi que les appareils de terrain intelligents raccordés. Il est en outre entièrement intégré au Asset Management global du système de contrôle de procédés SIMATIC PCS 7. OLM OLM PROFIBUS DP PROFIBUS supporte la coexistence sur une ligne d'appareils de terrain provenant de différents constructeurs (interopérabilité) ainsi que le remplacement d'appareils ayant le même profil indépendamment du constructeur. Link DP/PA PROFIBUS PA En plus de toutes ces propriétés, les fonctions suivantes de PROFIBUS sont particulèrement importantes dans l'automatisation des procédés : Sépar. ATEX + répéteur Coupleur RS 485-iS Techniques de transmission PROFIBUS PROFIBUS DP-iS 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 process ainsi que par la transmission acyclique des alarmes, des paramètres et des données de diagnostic. l'intégration d'appareils HART déjà installés 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. 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 Bus de terrain Safety Integrated
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 représentées ci-contre sont exécutées et contrôlées dans chaque partenaire de communication. La communication PROFIsafe est conforme aux normes et exigences de sécurité jusqu'au niveau SIL 3 Autres informations Données de sécurité Couche PROFIsafe Protocole de bus standard Données standard Données de sécurité Couche PROFIsafe Protocole de bus standard Données standard 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 procédés" sous www.siemens.com/simatic/printmaterial Avec PROFIsafe, les données standard et 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. Mesure Erreur Numéro d'ordre Surveillance temporelle avec acquittement Identification pour l'émetteur et le récepteur Sauvegarde des données CRC Répétition 4 Perte 4 4 Insertion 4 4 4 Ordre incorrect 4 Altération des données 4 Retard 4 Couplage des messages de sécurité et des messages standard (mascarade) 4 4 4 Erreur FIFO 4 Mesures PROFIsafe de détection d'erreurs chez les partenaires de communication Bus de terrain Safety Integrated 15
Redondance modulaire flexible Sécurité à coûts optimisés grâce à une tolérance aux pannes librement 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 niveaux contrôleurs, bus de terrain et périphérie décentralisée de l'architecture et de l'adapter à l'instrumentation de terrain. Au sein d'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 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 intégralement 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 en comparaison avec les architectures conventionnelles de redondance. 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 16 Redondance modulaire flexible
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 Aux différents niveaux de l'architecture (contrôleurs, bus de terrain, périphérie décentralisée), vous disposez des alternatives de configuration représentées dans la figure et dans le tableau ci-après, en fonction de la périphérie décentralisée mise en oeuvre (stations de périphérie décentralisée ET 200M et ET 200S ou appareils PROFIBUS PA selon le profil 3.0). Ces deux variantes sont très flexibles et disposent d'une grande adaptabilité aux différentes exigences spécifiques des clients. Vous pouvez combiner de façon flexible les fonctions standard et de sécurité non seulement dans la périphérie décentralisée, mais aussi au niveau des contrôleurs. A ce niveau, elles peuvent être regroupées dans un système ou être séparées. 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 Redondance modulaire flexible au niveau des modules ou des appareils Périphérie décentralisée et raccordement direct au bus de terrain Périphérie décentralisée Raccordement direct au bus de terrain AS 412F/ AS 414F/ AS 417F AS 412FH/ AS 414FH/ AS 417FH AS 412FH/ AS 414FH/ AS 417FH Modules F ET 200M Modules standard et F Modules standard ET 200M ET 200M ET 200S Modules standard et F Link DP/PA Modules F ET 200M Modules standard et F Modules standard ET 200M ET 200M ET 200M Redondance de modules ou de voie via plusieurs stations séparées Active Field Splitter DP/PA Link PROFIBUS PA Link DP/PA avec coupleurs DP/PA redondants PROFIBUS PA Link DP/PA avec coupleurs DP/PA redondants PROFIBUS PA Modules standard et F ET 200S Active Field Distributors Y-Link PROFIBUS DP PROFIBUS PA Exemple de variantes de systèmes de sécurité avec SIMATIC PCS 7 associé à des automates S7-400H Redondance modulaire flexible 17
Variantes de configuration avec FMR Configuration monocanal non redondante Contrôleur Bus de terrain Périphérie de processus Périphérie décentralisée (stations décentralisées) Raccordement direct au bus de terrain (appareils PA) Périphérie décentralisée (stations décentralisées) Raccordement direct au bus de terrain (appareils PA) Monocanal équipé d'une CPU Une ligne PROFIBUS DP monocanal avec PROFIsafe Une ligne PROFIBUS PA monocanal est raccordée à une ligne PROFIBUS DP monocanal via une passerelle simple ; PROFIsafe est inclus. Stations de périphérie décentralisée ET 200M et ET 200S équipées exclusivement de modules standard ou de modules F et autres stations à équipement mixte raccordées à une ligne PROFIBUS DP. Capteurs/actionneurs isolés, raccordés sur une ligne PROFIBUS PA à topologie linéaire ou arborescente Configuration redondante et tolérante aux pannes Contrôleur Bus de terrain Périphérie de processus Périphérie décentralisée (stations décentralisées) Raccordement direct au bus de terrain (appareils PA) Périphérie décentralisée (stations décentralisées) Raccordement direct au bus de terrain (appareils PA) A haute disponibilité et tolérant aux pannes, équipé de 2 CPU redondantes 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. 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 redondantes 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 2 Un anneau PROFIBUS PA est raccordé à deux lignes PROFIBUS DP redondantes ; PROFIsafe est inclus ; utilisable jusqu'en zone 2 Stations de périphérie décentralisée ET 200M équipées exclusivement de modules standard ou de modules F et autres stations à équipement mixte toutes raccordées à deux lignes PROFIBUS redondantes FMR possibles au niveau des modules ou des voies pour plusieurs stations de périphérie décentralisée Stations de périphérie décentralisée ET 200S équipées exclusivement de modules standard ou de modules F et autres stations à équipement mixte raccordées à deux lignes PROFIBUS redondantes via Y-Link Capteurs/actionneurs isolés, raccordés sur une ligne PROFIBUS PA à topologie linéaire ou arborescente FMR possible en regroupant les appareils sur différentes lignes PROFIBUS PA Les capteurs/actionneurs sont intégrés à un anneau PROFIBUS PA avec terminaison de bus automatique par max. 8 répartiteurs AFD (Active Field Distributor) ayant 4 connexions en antennes résistantes aux courts-circuits ; FMR possible en regroupant les appareils sur différents répartiteurs AFD 18 Redondance modulaire flexible
Automates SIMATIC pour des applications process de sécurité En applications critiques pour lesquelles tout dysfonctionnement peut entraîner un danger de mort, des dommages de l'installation ou des dégradations écologiques, les contrôleurs SIMATIC de sécurité sont mis en œuvre. En combinaison avec les modules 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 mettent l'installation automatiquement dans un état sûr en cas de défaut. Les automates SIMATIC S7-412FH, S7-414FH et S7-417FH sont prédestinés à la réalisation d'applications de sécurité dans l'automatisation des procédés. Ils peuvent fonctionner en multitâche, c'est-à-dire que plusieurs programmes peuvent se dérouler simultanément dans une CPU, aussi bien les applications (standard) de commande de processus de base (Basic Process Control System) 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. On peut même réaliser des tâches spéciales à temps de réaction très court. 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 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 de sécurité sont séparés l'une de l'autre 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 un traitement redondant et diversitaire des instructions. Le système détecte les éventuelles erreurs en comparant ensuite les résultats. Les programmes de sécurité exécutés sur les divers contrôleurs d'une installation ont aussi la possibilité de communiquer entre eux en mode de sécurité via la bus de process Industrial Ethernet. Les contrôleurs S7-400FH et S7-300F présentés par la suite sont des partenaires de communication potentiels. Redondance modulaire flexible 19
Automates S7-400FH et S7-300F Automates S7-412FH, S7-414FH et S7-417FH Les automates S7-412FH, S7-414FH ets7-417fh 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 de SIMATIC PCS 7, les automates peuvent être livrés comme contrôleurs préconfectionnés et testés. 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 : contrôleur non redondant AS 412F, AS 414F ou AS 417F avec une seule CPU, de sécurité contrôleur redondant AS 412FH, AS 414FH ou AS 417FH avec deux CPU redondantes, de sécurité et tolérant aux pannes Les systèmes FH redondants fonctionnant selon le principe 1 de 2 se composent de deux sous-systèmes de construction identique. Ils sont séparés galvaniquement l'un de l'autre pour une optimisation des caractéristiques CEM et sont synchronisés via des fibres optiques. En cas d'anomalie, une commutation sans à-coup est effectuée du sous-système actif sur le sous-système de réserve. Les deux sous-systèmes peuvent être montés sur un même châssis ou sur deux châssis pouvant être distants l'un de l'autre de 10 km. La séparation spaciale des deux sous-systèmes apporte un gain de sécurité supplémentaire, si l'environnement local du sous-système actif est soumis à d'extrêmes influences extérieures telles que le feu. La redondance du système FH vise uniquement à accroître la disponibilité. Elle n'intervient pas dans le traitement des différentes fonctions de sécurité, ni dans la détection d'erreurs y afférant. Pour plus d'informations, consultez notre site Internet : 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 comprend pas d'automate à haute disponibilité avec CPU redondantes. Automate SIMATIC S7-300F 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 plus le standard PROFINET déjà 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 ET 200S. Pour plus d'informations, consultez notre site Internet : www.siemens.com/f-cpu 20 Redondance modulaire flexible