Concepts de base des instruments de sécurité et principes de configuration

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1. Le système de contrôle de sécurité (SIS) est un ensemble de composants qui assurent une ou plusieurs fonctions de contrôle de sécurité : instruments de mesure, contrôleurs logiques, éléments finaux ainsi que le logiciel associé ; en tant que système, il comprend également des interfaces de communication et des interfaces homme-machine. Les caractéristiques du système sont de type sûreté en cas de panne. 2. Fonction d’instrumentation de sécurité (SIF) : fonction de protection ou de contrôle de sécurité mise en œuvre à l’aide d’instruments de mesure, de contrôleurs logiques, d’éléments finaux et de logiciels associés, afin de prévenir ou de réduire la survenue d’événements dangereux ou de maintenir l’état de sécurité du processus. 3. Risques, risques de sécurité : événements dangereux spécifiques et conséquences susceptibles de se produire. Sécurité : en termes simples, un risque acceptable, c’est la sécurité. 4. Intégrité de sécurité, niveau d’intégrité de sécurité (SIL) : Intégrité de sécurité : probabilité moyenne pour que le SIS atteigne les SIF dans des conditions et des délais spécifiés. Niveau d’intégrité de sécurité (SIL) : niveau de la fonction de sécurité, allant de SIL1 à SIL4, du plus bas au plus élevé. Cette norme exige que, lors de la répartition des fonctions de sécurité, le niveau d’intégrité de sécurité ne dépasse pas SIL3. Mode de fonctionnement à faibles exigences : SIL1 correspond à une probabilité de défaillance moyenne annuelle de 10-1---10-2 ; SIL2 correspond à une probabilité de défaillance moyenne annuelle de 10-2---10-3 ; SIL3 correspond à une probabilité de défaillance moyenne annuelle de 10-3---10-4. Contenu de l’évaluation SIL : 1) Détermination du SIL pour chaque SIF ; 2) Détermination des exigences en matière de diagnostic, de maintenance et de test, y compris les intervalles de test. 5. Le système de contrôle des processus de base (BPCS) est un système qui, en réponse aux mesures du processus ainsi qu’aux signaux d’entrée provenant d’autres équipements, d’autres instruments, de systèmes de contrôle ou des opérateurs, génère des signaux de sortie conformément à des règles, algorithmes et méthodes de contrôle des processus, afin d’assurer le contrôle du processus et le fonctionnement des équipements associés. (La compréhension, c’est les systèmes de contrôle autres que SIS, des systèmes qui n’exécutent pas le SIF). 6. Couche de protection : mesures visant à réduire les risques par des moyens tels que la prévention, le contrôle et l’atténuation. Cycle de vie de la sécurité : tout le processus allant de la conception du projet jusqu’à ce que toutes les fonctions d’instrumentation de sécurité cessent d’être utilisées. En trois phases : 1) La phase de conception du projet, de la conception conceptuelle à l’achèvement de la conception technique détaillée. Dans le domaine de la régulation automatique, le rôle passe de celui de participant à celui de leader, depuis la réception de l’évaluation SIL jusqu’à l’audit. 2) Phase de tests d’acceptation et de mise en œuvre intégrée, sous la responsabilité principale de l’intégrateur. 3) Phase de mise en service et de maintenance, principalement gérée par le service de contrôle automatique du propriétaire. III. Instruments de mesure
Les instruments de mesure comprennent deux types : les instruments analogiques et les instruments à état binaire.

1. Dispositions générales
● Il est préférable d’utiliser des transmetteurs intelligents 4–20 mA + HART pour les instruments de mesure.
● Dans les zones à risque d’explosion, privilégier les instruments étanches.
● Le degré de protection des instruments de mesure installés sur site ne doit pas être inférieur à IP65.
● Les instruments de mesure et les points de prélèvement doivent être installés de manière indépendante.
● Il ne faut pas utiliser de bus de terrain ou d’autres méthodes de communication comme signaux d’entrée pour le SIS.

2. Principes d’installation indépendante et de redondance des instruments de mesure
● Pour un SIF de SIL1 : les instruments de mesure peuvent être partagés avec le BPCS, un seul instrument de mesure peut être utilisé.
● Pour un SIF de SIL2 : il est préférable que les instruments de mesure soient séparés du BPCS, et des instruments de mesure redondants doivent être utilisés.
● Pour un SIF de SIL3 : les instruments de mesure doivent être séparés du BPCS, et des instruments de mesure redondants doivent être utilisés.

3. Modes de redondance
● Lorsque le système exige une haute sécurité, une structure logique « OU » doit être utilisée.
● Lorsque le système exige une haute disponibilité, une structure logique « ET » doit être utilisée.
● Lorsque le système exige à la fois une haute sécurité et une haute disponibilité, une structure logique « trois sur deux » doit être utilisée.

IV. Éléments finaux
Les éléments finaux comprennent les vannes de commande (vannes de régulation, vannes de coupure), les vannes électromagnétiques, les moteurs et autres équipements d’exécution.

1. Dispositions générales
● Il est préférable d’utiliser des vannes de commande pneumatiques plutôt que des vannes de commande électriques.
● Lorsque les vannes de commande pneumatiques remplissent des fonctions d’instruments de sécurité, le SIS doit fonctionner en priorité ; c’est-à-dire que la vanne électromagnétique associée à la vanne de régulation doit être installée entre le positionneur et l’organe d’exécution, tandis que la vanne électromagnétique associée à la vanne de coupure doit être installée sur l’organe d’exécution. L’alimentation des vannes électromagnétiques doit être fournie par le SIS. ● Pour les vannes de commande pneumatique, il est préférable d’utiliser des actionneurs à un cylindre à réinitialisation par ressort ; lorsqu’un actionneur à deux cylindres est utilisé, il convient de disposer d’un réservoir d’air ou de tuyauteries d’alimentation en air spécifiques pour les instruments. ● Dans les zones à risque d’explosion, il est recommandé d’utiliser des vannes électromagnétiques et des interrupteurs de position étanches. ● Le degré de protection des vannes électromagnétiques et des interrupteurs de position installés sur site ne doit pas être inférieur à IP65. 2. Principes de mise en place indépendante et redondante des vannes de commande ● Pour les SIF de niveau SIL1 : les vannes de commande peuvent être partagées avec le BPCS, mais le SIS doit avoir la priorité ; une seule vanne de commande peut être utilisée. ● Pour les SIF de niveau SIL2 : il est préférable que les vannes de commande soient séparées du BPCS, et des vannes de commande redondantes doivent être utilisées. ● Pour les SIF de niveau SIL3 : les vannes de commande doivent être séparées du BPCS, et des vannes de commande redondantes doivent être utilisées. 3. Modes de redondance ● La redondance des vannes de commande peut être assurée par une vanne de régulation et une vanne de coupure, ou par deux vannes de coupure. ● Lorsque le système exige une haute sécurité, les vannes électromagnétiques redondantes doivent suivre une logique « OU ». ● Lorsque le système exige une haute disponibilité, les vannes électromagnétiques redondantes doivent suivre une logique « ET ». 5. Contrôleurs logiques Les contrôleurs logiques doivent être des systèmes électroniques programmables ; dans les cas simples, on peut utiliser des systèmes à relais, ou une combinaison de systèmes électroniques programmables et de systèmes à relais. 1. Dispositions générales : Lorsque le contrôleur logique est un système électronique programmable ● Le temps de réponse total du contrôleur logique doit être compris entre 100 ms et 300 ms ; le temps de réponse total désigne tout le temps nécessaire pour que le signal parvienne du contrôleur logique d’entrée au contrôleur logique de sortie ● La charge de l’unité centrale de traitement du contrôleur logique ne doit pas dépasser 50 % ● La charge de communication interne du contrôleur logique ne doit pas dépasser 50 % ; en cas d’utilisation d’Ethernet, cette charge ne doit pas dépasser 20 %

2. Principes de configuration indépendante et redondante du contrôleur logique ● Pour atteindre SIL1 SIF : le contrôleur logique doit être séparé du BPCS, une configuration avec contrôleurs logiques redondants est recommandée ● Pour atteindre SIL2 SIF : le contrôleur logique doit être séparé du BPCS, une configuration avec contrôleurs logiques redondants est préférable ● Pour atteindre SIL3 SIF : le contrôleur logique doit être séparé du BPCS, des contrôleurs logiques redondants doivent être utilisés

3. Principes de configuration du contrôleur logique ● Le contrôleur logique, conforme aux exigences SIL, doit pouvoir réaliser seul le SIF ● Les versions logicielles et matérielles du contrôleur logique doivent être officiellement publiées ● L’unité centrale de traitement, les unités E/S, les unités d’alimentation, les unités de communication, etc., doivent être des unités indépendantes permettant un remplacement en ligne sans affecter le fonctionnement normal du contrôleur logique ● Le contrôleur logique doit disposer de fonctions de diagnostic et de test logiciel et matériel ; les informations de diagnostic et de test doivent être affichées et enregistrées sur la station d’ingénieur et/ou la station d’opération ● Les pannes système du contrôleur logique doivent alerter sur la station d’opération du SIS, mais peuvent également alerter sur la station d’opération du BPCS

4. Principes de configuration des interfaces du contrôleur logique ● Les canaux de signaux des cartes E/S doivent disposer d’une isolation optoélectrique ou électromagnétique ; les cartes E/S ne doivent pas utiliser de signaux numériques sur bus de terrain ● Les signaux provenant de plusieurs instruments de mesure d’une même variable de processus doivent être connectés à des cartes d’entrée différentes ● Les éléments finaux redondants doivent être connectés à des cartes de sortie différentes, chaque canal de signal de sortie ne devant être connecté qu’à un seul élément final