安全仪表系统的功能安全设计.pdf

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1、安全仪表系统的功能安全设计黄文君。等安全仪表系统的功能安全设计FunctionalSafetyDesignforSafetyInstrumentSystem簧支荐1俪伟挺2也傻1(浙江大学智能系统与控制研究所‘，浙江杭州310027；浙江中控技术股份有限公司2，浙江杭州310053)摘要：针对安全仪表系统(SIS)的产品开发，分析了应用于石化领域的安全仪表系统的基本特性、冗余结构和常见产品类型。在介绍IEC61508标准的基础上，提出了安全仪表系统产品开发过程中整体安全生命周期、产品硬件及安全相关软件的功能安全设计方法；最后以SII．2级压力变送器为例，着重阐述了S

2、IS系统结构设计和故障诊断覆盖要求。关键词：安全仪表系统功能安全安全完整性等级硬件故障裕度安全失效分数中图分类号：TP277文献标志码：AAbstract：Aimingatthedevelopmentofsafetyinstrumentsystem(SIS)．thebasicfeatures。redundantstructureandcommonproductcategoryofsISusedinpetrochemicalindustrytireanalyzed．OnthebasisofintroductionofIEC61508standard．thefuncti

3、onalsafetydesignmethodsindevel．opingSISproducts玳proposed，inwhich．integratedsafetylifecycle，producthardwareandrelativesafetysoftwareareconsidered．WiththesIL2pressuretransmitter鹳example。therequirementsofstructuraldesignandfaultdiagnosisofSISaredescribedemphatically．Keywords：Safetyinstrum

4、entsystemFunctionalsafetySafetyintegritylevelHardwarefailuretoleranceSafetyfailurefractionO引言2000年，IEC61508．1—7《电气／电子／可编程电子安全相关系统的功能安全》标准的颁布标志着功能安全作为独立的安全学科进入实际应用阶段。在国外，尤其是欧盟，对功能安全的研究已较为深入，且取得安全认证的产品越来越多，范围也在逐步扩大。在我国，功能安全还只是一个名词概念，尽管在工业控制领域有一定的推广，但是国内生产的电气仪表产品获得功能安全认证的还很少，尤其是作为安全仪表系统核心

5、部件的逻辑运算器，目前尚无产品获得认证，这极不利于我国的国民经济发展和国家战略安全。本文结合基础标准IEC61508，对安全仪表系统及其产品的功能安全设计进行了初步探讨。1安全仪表系统安全仪表系统SIS(safetyinstrumentsystem)是指能实现一个或多个安全功能的系统。在IEC61508标准中⋯，安全仪表系统和紧急停车系统ESD(emergencyshutdowndevice)、安全联锁系统SIS(safetyinterlockssystem)、仪表保护系统IPS(instrumentedprotectivesys一修改稿收到日期：2009—09-0

6、3。第一作者黄文君，男，1972年生，1993年毕业于浙江大学生产过程自动化专业，研究员；主要从事实时分布式控制系统、仪表安全系统、工业通信技术的研究和开发工作。《自动化仪表》第3l卷第7期2010年7月tem)统称为安全相关系统SRS(safetyrelatedsystem)。安全仪表系统是一种可编程控制系统，它对生产装置或设备可能发生的危险采取紧急措施，并对继续恶化的状态进行及时响应，使其进入～个预定义的安全停车工况，从而使危险和损失降到最低程度，保证生产、设备、环境和人员安全口1。安全仪表系统通常应用于石油、化工等过程工业领域，但作为一种高度可靠的安全保护设施

7、，它在其他行业也有较多应用，包括核电、航空、舰船以及高速铁路等系统。根据IEC61508标准，一套完整的安全仪表系统由传感变送器、逻辑运算器和最终执行元件构成。逻辑运算器作为核心部件，负责按照设定的逻辑进行控制，在一般具体的SIS产品中，安全仪表系统指的都是其中的逻辑运算器。1．1基本特征相比其他工业控制系统，如DCS、PLC等，SIS具有如下基本特征pJ。①一定的安全完整性等级IEC61508作为基础标准，充分考虑了安全仪表系统的整体安全生命周期，提出了评估安全仪表系统的安全完整性等级SIL(safetyintegritylevel)的方法，规范了为实现必要的