“功能安全产品实现技术”系列讲座第5讲 安全相关产品的硬件实现(二).pdf

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1、第5讲安全相关产品的硬件实现(二)谢亚莲“功能安全产品实现技术”系列讲座第5讲安全相关产品的硬件实现(二)ChapterVImplementationoftheHardwareforSafety—relatedProducts：Part2铹丕篷1，2(上海工业自动化仪表研究院1，上海200233；上海仪器仪表自控检验测试所功能安全中心2，上海200233)摘要：安全相关产品的硬件设计需满足硬件安全完整性要求、系统安全完整性要求以及检测到故障时对系统(产品)的行为要求。为满足硬件安全完整性的要求，给出了架构设计的方法和量化

2、随机失效影响的方法。同时，对实现系统安全完整性要求和检测到故障时对系统(产品)的行为要求进行了阐述。关键词：安全相关系统子系统组件危险失效安全失效硬件故障裕度架构约束设计要求规范中图分类号：TP202文献标志码：AAbstract：Thehardwaredesignofsafety—relatedproductsshallmeettherequirementsofhardwaresafetyintegrity。systemsafetyintegrity，andtheactivitiestothesystem(produc

3、t)whenfailureshavebeendetected．Inordertosatisfytherequirementofhardwaresafetyintegrity，themethodofarchitecturaldesignandthemethodtomakequantificationforinfluenceofrandomfailuresareg．iveu．Inaddition，therequirementsforimplementingsystemsafetyintegrityandtheactiviti

4、estothesystem(product)whenfailureshavebeendetectedareelaborated．Keywords：Safety—relatedsystemSubsystemComponentDangerousfailureFailsafeHardwarefaulttoleranceArchitecturalconstraintsDesignrequirementandspecification0引言在上一讲中．我们首先讲述了安全相关产品的设计理念及其特有的安全相关参数，其次讲述了如何编制产

5、品设计要求规范(安全要求规范)。功能安全的设计理念就在于提出安全完整性的指标，并给出通过采取诊断措施和结构冗余的方法来实现安全完整性。安全相关产品设计围绕着实现安全功能和实现安全完整性目标值进行。安全相关产品的硬件设计包含满足硬件安全完整性要求、系统安全完整性要求以及检测到故障时对系统(产品)的行为要求。在这一讲中，我们将偏重于智能型安全相关产品。继续讨论如何对安全相关产品的硬件进行设计，这是因为标准中的大多诊断措施和方法是针对智能型产品提出的。．1硬件安全完整性要求安全相关产品有别于非安全相关产品的特殊之处修改稿收到日

6、期：2013—05—14。作者谢亚莲(1966一)，女，1991年毕dVif-h：海机械学院可靠性技术专业，在于达到安全完整性目标值，因此安全相关产品的硬件安全完整性要求包括硬件安全完整性架构约束要求和量化随机失效影响要求。1)硬件安全完整性架构约束要求安全相关产品的设计主要围绕着满足架构约束要求进行，一般满足结构约束条件的产品其安全完整性目标设定值都能达到架构约束要求。安全相关产品的设计按照下面流程进行。(1)架构设计首先．基于产品安全要求规范，为实现安全相关产品的安全功能，进行产品的初步架构设计，规定需用功能块图表示

7、构成产品的模块、输入、输出。其次，需确定功能模块的硬件故障裕度(HFr)，即该功能模块是否需要冗余。架构设计基于功能的要求和架构约束条件的要求。最后，硬件安全完整性的约束条件考虑了组件的复杂性、安全失效分数等级、硬件故障裕度和可声明的最大安全完整性等级，并规定了它们之间的关系。组件的复杂性容易确定，且在已知安全完整性等级目标设定的情况下．根据IEC61508的相关内容，安全失效分数和硬件故障裕度也可以被确定。获硕士学位，高级工程师；主要从事可靠．挫技术和功能安纠支术的研究。例如，微处理器单元的安全完整性等级为SIL2的9

8、2PROCESSAUTOMATIONINSTRUMENTATIONVoL34No．10October2013第5讲安全相关产品的硬件实现(二)谢亚莲架构设计，微处理器属于B类组件．对它进行架构设计基于的约束条件如表1所示【3j。各别安全完整性等极可达到SIL2．可查到其对应的安全失效分数和硬件故障裕度。当HFI'=2