功能安全技术讲座第05讲安全相关系统SIL设计的要求_续.pdf

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1、ControlTechofSafety&Security[编者按]本刊“安全控制技术”栏目自2005年开设以来，得到了广大读者的广泛关注与大力支持。今年除了继续刊登这方面的优秀技术文章外，还特别增设一个板块“功能安全技术系列讲座”，共六讲，分别刊登在第一期至第六期，从功能安全的基本概念、方法、技术等各方面逐一深入讲解，使大家对功能安全有一个全面了解。主讲人是全国工业过程测量和控制标准化技术委员会主任委员、机械工业仪器仪表综合技术经济研究所副所长冯晓升教授。第五讲安全相关系统SIL设计的要求(续)Chapter5:TheRequi

2、rementsoftheDesignofE/E/PES冯晓升（机械工业仪器仪表综合技术经济研究所，北京市100055）FengXiaosheng(InstrumentationTechnology&EconomyInstitute,Beijing100055)【摘要】主要讲述进行电气/电子/可编程电子安全相关系统的SIL（安全完整性等级）设计时需要满足的特殊要求。【关键词】电气/电子/可编程电子安全完整性等级Abstract:ThepaperintroducedtherequirementsofthedesignofE/E/PE

3、S.Keywords:E/E/PESSIL上一讲讲述了安全相关系统SIL（安全完整性等系通常难以确定，当使用复杂硬件和软件时，失效的级）设计时需要满足的各项要求，这一讲主要论述安重点将从随机失效转变为系统失效，因此，无法列出全相关系统SIL设计时必须采取的技术与措施要求。导致复杂硬件失效的所有独立的物理原因。IEC61508在进行安全相关的系统或设备如传感器、继电器、处标准所列技术与措施并不详尽，当然还可使用其它技理单元、执行器等设计时，为了声明系统或设备能够术和措施，只要能提供相应的证据，保证支持所声明达到的最高SIL级别，必

4、须同时考虑这两部分要求。的诊断覆盖率。有不少人提出这样的问题：SIL1级系统与SIL3级1提高诊断覆盖率的方法系统的区别在哪里？如果我想设计一个SIL4级系统，为了控制硬件失效，提高硬件SIL等级，必须采我应该注意哪些方面？实际上，除了硬件的随机失效取一系列技术与措施来检测故障与失效，这些技术措是可以量化的外，功能安全标准中对于更多的不可量施的有效性与诊断覆盖率各有不同，IEC61508中列化的技术与措施进行了SIL分级。标准规定不同SIL等出了每一类部件需要检测的故障或失效。下面以机电级的设备及系统，必须分别采取不同的技术与措

5、施。装置、电子子系统、总线系统、处理单元、传感器和所有技术与措施的目的都在于实现功能安全，避最终执行单元对诊断及采用的技术与措施为例来说明免和控制失效。由于故障与失效之间的原因或影响关这种差别方式。14仪器仪表标准化与计量2007·5安全控制技术对于机电装置如电气子系统，可以通过在线监视率可判定为中（90%）。检测失效、继电器触点监视、比较器、多数表决器和对于不可变内存，诊断了“数据和地址固定故障无功电流原理来检测故障与失效。对于检测了“未加(stuck-at)”故障的单元，诊断覆盖率可判定为低电或断电”、“触点被熔接”这两类故

6、障的设备，诊断（60%）；诊断了“数据和地址的DC故障模型”故障的覆盖率可判定为低（60%）；对于检测了“未加电或断单元，诊断覆盖率可判定为中（90%）；诊断了“影响电”、“单个触点被熔接”这两类故障的设备，诊断覆内存数据的所有故障”的单元，诊断覆盖率可判定为盖率可判定为中（90%）；对于检测了“未加电或断电”、高（99%）。“各触点被熔接”、“不可靠的导向触点”、“不可靠的开对于可变内存，诊断了“数据和地址固定故障”的启”这四类故障的设备，诊断覆盖率可判定为高单元，诊断覆盖率可判定为低（60%）；诊断了“数据（99%）。和地址

7、的DC故障模型”、“软错误引起的信息改变”故对于电子子系统，推荐采取在线监视检测失效、障的单元，诊断覆盖率可判定为中（90%）；诊断了“数比较器、多数表决器、利用冗余硬件进行测试、动态据和地址的DC故障模型”、“内存单元的动态交叉”、原理、访问端口和边界扫描结构的标准测试、监视冗“无寻址、错误寻址或多重寻址”、“软错误引起的信息余、带自动检验的硬件、模拟信号监视等诊断技术与改变”故障的单元，诊断覆盖率可判定为高（99%）。措施来检测故障与失效。对于I/O单元和接口，推荐对于传感器，诊断了“固定故障”的单元，诊断采用测试模式、代码

8、保护、多通道平行输出、监视输覆盖率可判定为低（60%）；诊断了“DC故障模型”、出与输入比较/表决等技术与措施来检测故障与失效。“漂移和振动”故障的单元，诊断覆盖率可判定为中对于数据路径（内部通信），推荐采用1位硬件冗余、（90%）。多位硬件冗余、完全硬件冗余、