EN 50402:2005

Electrical apparatus for the detection and measurement of combustible or toxic gases or vapours or of oxygen - Requirements on the functional safety of fixed gas detection systems

This European Standard is applicable to fixed gas detection systems for the detection and measurement of flammable or toxic gases or vapours or oxygen. This European Standard supplements the requirements of the European Standards for electrical apparatus for the detection and measurement of flammable gases, vapours (e.g. EN 61779 or EN 50241), toxic gases (e.g. EN 45544) or oxygen (e.g. EN 50104). NOTE 1 These European Standards will be mentioned in the text as "metrological standards". NOTE 2 The examples above show the state of the standardisation for industrial applications at the time of publishing this European Standard. There may be other metrological standards covering other application fields, for which this standard is also applicable. NOTE 3 For fixed apparatus used for safety applications with a SIL requirement up to 1 and for portable apparatus the European Standard EN 50271 may be applied instead of this European Standard. Applying the above mentioned metrological standards will ensure the measuring performance is adequate in normal operation of a gas detection system. Additionally the requirements of this European Standard address the functional safety of gas detection systems and encompass criteria for reliability, fault tolerance and avoidance of systematic faults. This European Standard will lead to the characterisation of the gas detection system by a SIL-capability and related hardware failure rate representing a hierarchical order of safety levels. This will allow the user to incorporate the gas detection system into an overall safety system according to the safety integrity levels of EN 61508 or the categories of EN ISO 13849-1 (see Annex B). This European Standard is a product standard which is based on EN 61508 and includes additional requirements of EN ISO 13849-1. It covers part of the phase 9 “realisation” of the overall safety lifecycle defined in EN 61508-1. This European Standard is applicable for gas detection systems, which may consist of the following functional units: - gas-sampling; - sensor; - signal transmission; - input to control unit; - signal processing in control unit; - output from control unit. This European Standard does not specify requirements for the installation and maintenance of gas detection systems. It also does not specify the physical positioning of sensors.. This European Standard does not specify which SIL-capability is sufficient for which application. NOTE 4 The SIL-capability required for an application will be specified by the user (see Annexes A and B).

Elektrische Geräte für die Detektion und Messung von brennbaren oder toxischen Gasen und Dämpfen oder Sauerstoff - Anforderungen an die funktionale Sicherheit von ortsfesten Gaswarnsystemen

Diese Europäische Norm gilt für ortsfeste Gaswarnsysteme zur Detektion und Messung von brennbaren oder toxischen Gasen oder Dämpfen oder Sauerstoff. Diese Europäische Norm ergänzt die Anforderungen der Europäischen Normen an elektrische Geräte zur Detektion und Messung von brennbaren Gasen, Dämpfen (z. B. EN 61779 oder EN 50241), toxischen Gasen (z. B. EN 45544) oder Sauerstoff (z. B. EN 50104). ANMERKUNG 1 Auf diese Europäischen Normen wird im Text als „messtechnische Normen“ Bezug genommen. ANMERKUNG 2 Die oben genannten Beispiele stellen den Stand der Normung für industrielle Anwendungen zum Zeitpunkt der Veröffentlichung dieser Europäischen Norm dar. Es können weitere messtechnische Normen für andere Anwendungsfelder bestehen, auf die diese Norm ebenfalls anwendbar ist. ANMERKUNG 3 Für ortsfeste Geräte zum Einsatz in sicherheitsgerichteten Anwendungen mit einer SIL-Anforderung bis Level 1 und für tragbare Geräte darf anstelle dieser Europäischen Norm die Europäische Norm EN 50271 angewendet werden. Die Anwendung der oben genannten messtechnischen Normen stellt ein angemessenes messtechnisches Betriebsverhalten im Normalbetrieb des Gaswarnsystems sicher. Die Anforderungen dieser Europäischen Norm richten sich ergänzend auf die funktionale Sicherheit von Gaswarnsystemen und umfassen Kriterien für Zuverlässigkeit, Fehlertoleranz und Vermeidung systematischer Fehler. Diese Europäische Norm führt zu einer Einstufung des Gaswarnsystems in Form einer SIL-Fähigkeit und von damit verbundenen Hardwareausfallraten. Sie spiegelt eine hierarchische Anordnung von Sicherheitsstufen wider. Dadurch wird es dem Anwender ermöglicht, das Gaswarnsystem in ein Gesamtsicherheitssystem gemäß den Sicherheits-Integritätsleveln der EN 61508 oder den Kategorien der EN ISO 13849-1 einzubinden (siehe Anhang B). Diese Europäische Norm stellt eine Produktnorm auf Grundlage der EN 61508 dar und schließt zusätzliche Anforderungen der EN ISO 13849-1 ein. Sie deckt Teile der Phase 9 „Realisierung“ des in EN 61508 1 definierten Gesamt-Sicherheitslebenszyklus ab. Diese Europäische Norm ist auf Gaswarnsysteme anwendbar, die aus folgenden funktionalen Einheiten bestehen können:  Gasprobenentnahme;  Sensor;  Signal-Übertragung;  Eingang der Auswerteeinheit;  Signalverarbeitung in der Auswerteeinheit;  Ausgang der Auswerteeinheit. Diese Europäische Norm legt keine Anforderungen an die Installation und Wartung von Gaswarnsystemen fest. Sie legt auch nicht die Platzierung von Sensoren fest. Diese Europäische Norm legt nicht fest, welche SIL-Fähigkeit für welche Anwendung ausreichend ist. ANMERKUNG 4 Die für eine Anwendung erforderliche SIL-Fähigkeit wird vom Anwender festgelegt (siehe Anhänge A und B).

Matériel électrique pour la détection et la mesure des gaz ou vapeurs combustibles ou toxiques, ou de l'oxygène - Exigences relatives à la fonction de sécurité des systèmes fixes de détection de gaz

La présente Norme Européenne s'applique aux systèmes de détection de gaz fixes utilisés pour la détection et le mesurage de gaz ou de vapeurs inflammables ou toxiques, ou de l'oxygène. La présente Norme Européenne complète les exigences des normes européennes relatives au matériel électrique pour la détection et le mesurage de gaz et des vapeurs inflammables (par exemple EN 61779 ou EN 50241), de gaz toxiques (par exemple EN 45544) ou de l'oxygène (par exemple EN 50104). NOTE 1 La présente norme qualifie ces normes européennes de ''normes métrologiques''. NOTE 2 Les exemples susmentionnés illustrent l'état réel de la normalisation relative aux applications industrielles au moment de la publication de la présente Norme Européenne. Il peut exister d'autres normes métrologiques traitant d'autres domaines d'application pour lesquels la présente norme s'applique également. NOTE 3 Pour les matériels fixes utilisés dans des applications de sécurité avec une exigence de SIL jusqu’à 1 et pour les matériels portables, l'EN 50271 peut être appliquée à la place de la présente Norme Européenne. L'application des normes métrologiques susmentionnées garantit les performances de mesure en exploitation normale du système de détection de gaz. Les exigences de la présente Norme Européenne traitent en outre de la sécurité fonctionnelle des systèmes de détection de gaz et englobent les critères de fiabilité, de tolérance aux pannes et d'évitement des pannes systématiques. La présente Norme Européenne conduit à la caractérisation du système de détection de gaz par un SIL qui représente un ordre hiérarchique des niveaux de défaillance. Ceci permet à l'utilisateur d'intégrer le système de détection de gaz à un système de sécurité globale selon les niveaux d'intégrité de sécurité définis dans l'EN 61508 ou les catégories spécifiées dans l'EN ISO 13849-1 (voir Annexe B). La présente Norme Européenne est une norme de produit fondée sur l'EN 61508, comprenant les exigences supplémentaires de l'EN ISO 13849-1. Elle traite également en partie de la phase 9 “réalisation” du cycle de vie de sécurité globale défini dans l'EN 61508-1. La présente Norme Européenne s'applique aux systèmes de détection de gaz pouvant comporter les unités fonctionnelles suivantes: - un module d'échantillonnage de gaz; - un capteur; - un module de transmission des signaux; - l'entrée vers l'unité de commande; - le traitement des signaux dans l'unité de commande; - la sortie de l'unité de commande. La présente Norme Européenne ne spécifie aucune exigence relative à l'installation et à la maintenance des systèmes de détection de gaz. Elle ne précise également pas la position physique des capteurs. De même, la présente Norme Européenne ne spécifie pas le SIL adapté à une application particulière. NOTE 4 Le SIL requis pour une application donnée est spécifié par l'utilisateur (voir Annexes A et B).

Električne naprave za odkrivanje in merjenje vnetljivih ali strupenih plinov, hlapov ali kisika - Zahteve za funkcionalno varnost vgrajenih sistemov za odkrivanje plina

General Information

• Status: Withdrawn
• Publication Date: 18-Aug-2005
• Withdrawal Date: 30-Jun-2008
• ICS: 13.320 - Alarm and warning systems
• Technical Committee: CLC/TC 31 - Electrical apparatus for explosive atmospheres - General requirements
• Drafting Committee: CLC/SC 31-9 - Electrical apparatus for the detection and measurement of combustible gases to be used in industrial
• Parallel Committee: IEC/SC 31L - IEC_SC_31L
• Current Stage: 9960 - Withdrawal effective - Withdrawal
• Start Date: 04-Feb-2020
• Completion Date: 04-Feb-2020
• Ref Project: SIST EN 50402:2005 - Electrical apparatus for the detection and measurement of combustible or toxic gases or vapours or of oxygen - Requirements on the functional safety of fixed gas detection systems

Relations

• Replaced By: EN 50402:2017 - Electrical apparatus for the detection and measurement of combustible or toxic gases or vapours or of oxygen - Requirements on the functional safety of gas detection systems
• Effective Date: 27-Jan-2023
• Amended By: EN 50402:2005/A1:2008 - Electrical apparatus for the detection and measurement of combustible or toxic gases or vapours or of oxygen - Requirements on the functional safety of fixed gas detection systems
• Effective Date: 29-Jan-2023
• Revised: prEN 50402:2013 - Electrical apparatus for the detection and measurement of combustible or toxic gases or vapours or of oxygen - Requirements on the functional safety of fixed gas detection systems
• Effective Date: 28-Jan-2023

Standards Content (Sample)

SLOVENSKI STANDARD
01-december-2005
(OHNWULþQHQDSUDYH]DRGNULYDQMHLQPHUMHQMHYQHWOMLYLKDOLVWUXSHQLKSOLQRYKODSRY
DOLNLVLND=DKWHYH]DIXQNFLRQDOQRYDUQRVWYJUDMHQLKVLVWHPRY]DRGNULYDQMHSOLQD
Electrical apparatus for the detection and measurement of combustible or toxic gases or
vapours or of oxygen - Requirements on the functional safety of fixed gas detection
systems
Elektrische Geräte für die Detektion und Messung von brennbaren oder toxischen Gasen
und Dämpfen oder Sauerstoff - Anforderungen an die funktionale Sicherheit von
ortsfesten Gaswarnsystemen
Matériel électrique pour la détection et la mesure des gaz ou vapeurs combustibles ou
toxiques, ou de l'oxygène - Exigences relatives à la fonction de sécurité des systèmes
fixes de détection de gaz
Ta slovenski standard je istoveten z: EN 50402:2005
ICS:
13.230 Varstvo pred eksplozijo Explosion protection
13.320 Alarmni in opozorilni sistemi Alarm and warning systems
29.260.20 (OHNWULþQLDSDUDWL]D Electrical apparatus for
HNVSOR]LYQDR]UDþMD explosive atmospheres
2003-01.Slovenski inštitut za standardizacijo. Razmnoževanje celote ali delov tega standarda ni dovoljeno.

EUROPEAN STANDARD EN 50402
NORME EUROPÉENNE
EUROPÄISCHE NORM August 2005
ICS 13.320
English version
Electrical apparatus for the detection and measurement of combustible
or toxic gases or vapours or of oxygen –
Requirements on the functional safety of fixed gas detection systems

Matériel électrique pour la détection et la Elektrische Geräte für die Detektion und
mesure des gaz ou vapeurs combustibles Messung von brennbaren oder toxischen
ou toxiques, ou de l'oxygène – Gasen und Dämpfen oder Sauerstoff –
Exigences relatives à la fonction Anforderungen an die funktionale
de sécurité des systèmes fixes Sicherheit von ortsfesten
de détection de gaz Gaswarnsystemen

This European Standard was approved by CENELEC on 2005-07-01. CENELEC members are bound to
comply with the CEN/CENELEC Internal Regulations which stipulate the conditions for giving this European
Standard the status of a national standard without any alteration.

Up-to-date lists and bibliographical references concerning such national standards may be obtained on
application to the Central Secretariat or to any CENELEC member.

This European Standard exists in three official versions (English, French, German). A version in any other
language made by translation under the responsibility of a CENELEC member into its own language and
notified to the Central Secretariat has the same status as the official versions.

CENELEC members are the national electrotechnical committees of Austria, Belgium, Cyprus, Czech
Republic, Denmark, Estonia, Finland, France, Germany, Greece, Hungary, Iceland, Ireland, Italy, Latvia,
Lithuania, Luxembourg, Malta, Netherlands, Norway, Poland, Portugal, Slovakia, Slovenia, Spain, Sweden,
Switzerland and United Kingdom.

CENELEC
European Committee for Electrotechnical Standardization
Comité Européen de Normalisation Electrotechnique
Europäisches Komitee für Elektrotechnische Normung

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© 2005 CENELEC - All rights of exploitation in any form and by any means reserved worldwide for CENELEC members.

Ref. No. EN 50402:2005 E
Foreword
This European Standard was prepared by SC 31-9, Electrical apparatus for the detection and measurement of
combustible gases to be used in industrial and commercial potentially explosive atmospheres, of Technical
Committee CENELEC TC 31, Electrical apparatus for explosive atmospheres and by the Technical Committee
CENELEC TC 216, Gas detectors.
The text of the draft was submitted to the formal vote and was approved by CENELEC as EN 50402 on
2005–07-01.
The following dates were fixed:
– latest date by which the EN has to be implemented
at national level by publication of an identical
national standard or by endorsement (dop) 2006-07-01
– latest date by which the national standards conflicting
with the EN have to be withdrawn (dow) 2008-07-01
__________
– 3 – EN 50402:2005
Contents
Clause Page
Introduction.5
1 Scope .6
2 Normative references .7
3 Definitions.8
4 General requirements.12
4.1 Introduction .12
4.2 Functional safety characteristics of modules.13
5 Modules and elements - Characterisation and requirements .15
5.1 General requirements.19
5.2 Gas sampling.21
5.3 Sensor.23
5.4 Signal-transmission .24
5.5 Input of control unit .27
5.6 Signal processing in the control unit .29
5.7 Output of the control unit .32
6 Characterisation of safety requirement .35
6.1 General .35
6.2 Characterisation of safety function .36
6.3 Characterisation of safety integrity.37
6.4 Determination of SIL-capabilities for a safety function.38
6.5 Determination of hardware failure rates for a safety function .41
6.6 Safety performance requirements .42
7 Information requirements .42
7.1 Information delivered by the manufacturer of the gas detection system .42
7.2 Information delivered by the user of the gas detection system.43
8 Validation.43

Annex A (informative) Gas detection systems as part of a safety-related system .44
Annex B (normative) Transformation of the SIL-capabilities of gas detection systems .49
Annex C (normative) Transformation from generic standard requirements to modules .50
Annex D (normative) Management of functional safety.53
Annex E (informative) Determination of SIL-capability of a safety function of the gas detection system.55

Table 1 - Fault tolerance for complex modules according EN 61511-1, Table 5 .14
Table 2 - Fault tolerance for complex modules according EN 61508-2, Table 3 .14
Table 3 - Minimum hardware fault tolerance for simple modules according EN 61511-1, Table 6.15
Table 4 - Fault tolerance for simple modules according EN 61508-2, Table 2.15
Table 5 - Diagnostic measures for program sequence monitoring from EN 61508-2 .19
Table 6 - Diagnostic measures for memory from EN 61508-2.20
Table 7 - Determination of SIL-capability for a parallel chain block.40
Table B.1 - Transformation SIL-capability of EN 50402 to SIL of EN 61508.49
Table B.2 - Transformation SIL-capability of EN 50402 to Categories of EN ISO 13849-1 .49
Table E.1 - Determination of SIL-capability for a parallel chain block .57

Figure 1 - Definitions of measuring point, measuring group and measuring location.10
Figure 2 - Overview of safety-related system .16
Figure 3 - Modules of a gas detection system .18
Figure 4 - Implementation of a gas detection system in the overall safety life cycle (EN 61508-1: 7.1).36
Figure 5 - Single and parallel chains.38
Figure 6 – Handling of complex modules in a redundant structure .41
Figure A.1 - Functional safety of modules and systems (Proof test interval and mean time to repair (MTTR)
are not shown in the figure although they have to be included into the considerations) .47
Figure E.1 - Step 1 - Linkage of modules .55
Figure E.2 - Step 2 - Identification of modules necessary for the safety function.55
Figure E.3 - Step 3 - Elimination of modules and linkages without influence on the safety function.56
st
Figure E.4 - Step 4 (1 loop) - Summarising of single chains .56
st
Figure E.5 - Step 5 (1 loop) - Summarising of parallel chains .56
st
Figure E.6 - Step 6 (1 loop) - Adaptation of block diagram structure.58
nd
Figure E.7 - Step 4 (2 loop) - Summarising of single chains.58
nd
Figure E.8 - Step 5 (2 loop) - Summarising of parallel chains.58
nd
Figure E.9 - Step 6 (2 loop) - Adaptation of block diagram structure – No action required .58
rd
Figure E.10 - Step 4 (3 loop) - Summarising of single chains .58
rd
Figure E.11 - Step 5 (3 loop) - Summarising of parallel chains .59
rd
Figure E.12 - Step 6 (3 loop) - Adaptation of block diagram structure – No action required.59
th
Figure E.13 - Step 4 (4 loop) - Summarising of single chains – End of procedure.59
Figure E.14 - Step 1 - Linkages between modules for the example.60
Figure E.15 - Step 2 - Identification of modules with influence on the safety function.60
Figure E.16 - Step 3 - Elimination of modules and linkages without influence on the safety function .60
Figure E.17 - Step 4 - Summarising of single chains .61
Figure E.18 - Step 5 - Summarising of parallel chains – End of procedure.61
Figure E.19 - Step 2 - Identification of modules with influence on the safety function.61
Figure E.20 - Step 3 - Elimination of modules and linkages without influence on the safety function .62
st
Figure E.21 - Step 4 (1 loop) - Summarising of single chains .62
st
Figure E.22 - Step 5 (1 loop) - Summarising of parallel chains .62
st
Figure E.23 - Step 6 (1 loop) - Adaptation of block diagram structure – No action required .63
nd
Figure E.24 - Step 4 (2 loop) - Summarising of single chains – End of procedure .63

– 5 – EN 50402:2005
Introduction
This European Standard specifies requirements for functional safety of gas detection systems and
encompasses criteria for reliability, avoidance of faults and fault tolerance. Functional safety is that part of the
overall safety related to the measures within the gas detection system to avoid or to handle failures in such a
manner that the safety function will b
...