Metodologia para utilização de controladores programáveis standard em sistemas de segurança

• Ano de defesa: 2020
• Autor(a) principal: Lima, Juliano de
• Orientador(a): Müller, Ivan
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Controlador programável; Sistemas de segurança; Tolerância a falhas
• Palavras-chave em Inglês: Safety Integrity Level (SIL); Availability; Probability of failure; Functional safety; High availability architectures; Fault tolerance
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/216428

O uso de controladores programáveis dedicados à segurança de plantas industriais desempenha um papel fundamental em um Sistema Instrumentado de Segurança – SIS. Estes equipamentos são certificados de acordo com o Nível de Integridade de Segurança - SIL, classificados a partir de quatro níveis, onde as principais métricas para determinação destes níveis são: disponibilidade, probabilidade de falha na demanda e fator de redução de risco. O custo de uma plataforma certificada para Sistemas de segurança é muito elevado podendo inviabilizar um projeto onde a certificação pode não ser a exigência principal. Diante deste fato, este trabalho apresenta um estudo para utilização de controladores programáveis standard não certificados, para que sejam empregados em funções de segurança de processos industriais. Foram propostos estudos comparativos das principais métricas de confiabilidades entre os controladores standard e de segurança, onde cálculos de tempo médio entre falhas – MTBF, disponibilidade, probabilidade de falha na demanda e fração de falha segura são apresentados. De acordo com os dados apresentados por fabricantes de controladores standard, pode-se atingir métricas de segurança SIL a partir de aplicação de arranjos de arquiteturas e cálculos das métricas supracitadas. Conforme apresentado neste texto, uma plataforma de controlador standard formada por fonte, CPU e módulos de comunicação em um chassi e módulos de entrada e saída em um outro chassi montados em um arranjo de arquitetura 1oo1 resultou em métricas SIL 2 para intervalos de teste de cinco anos. A mesma plataforma formada por um sistema redundante do tipo Hot-Standby formado por fonte, CPU e módulos de comunicação montados em dois conjuntos distintos e módulos de I/O em arranjo 1oo2 resultaram métricas SIL 2 para intervalos de testes de vinte anos, intervalo médio utilizado para certificação SIL.