控制系统安全相关部分功能安全设计原则.PDFVIP

第八届工业仪表与自动化学术会议 控制系统安全相关部分功能安全设计原则 The Design Principle for Functional Safety of Safety-related Parts of Control Systems 李令安 (上海市徐汇区业余大学，上海 200031) 摘 要：结合控制系统的安全功能阐述了安全相关部分功能安全的要求及设计原则。 关键词：安全相关部件 安全功能 功能安全 等级 Abstract: The demands and design principle of functional safety of safety-related parts are stated combining with the safety functions of control systems. Keywords: Safety-related parts Safety function Functional safety Grade 1 安全相关部件 控制系统的组成部分,诸如传感器、控制单元、电力控制元件，对输入信号做出反应，产生 安全相关的输出信号。 2 安全功能 受输入信号激发，安全相关部分（安全相关诸部件）对之做出处理，使受控机械处于安全状态的 功能，包括： ① 保护装置激发的停止功能； ② 急停机功能； ③ 保护装置手动复位功能； ④ 起动与再起动； ⑤ 响应时间的明示； ⑥ 安全相关参数的设定； ⑦ 就地控制功能； ⑧ 静噪功能； ⑨ 安全功能的手动中止； ⑩ 电源波动、丧失和恢复。 3 功能安全 3.1 基本的安全原则 ① 能经受预期的工作压力，例如制动的强度和频繁性。 ② 能经受加工材料的影响，例如洗衣机的洗涤剂。 ③ 能经受外界的影响，例如机械振动、外部的电磁场、电源的中断或扰动。 3.2 经验的安全原则 1 第八届工业仪表与自动化学术会议 ① 避免某些故障，例如采用隔离的方法避免短路。 ② 降低故障的可能性，例如元件的降容使用。 ③ 针对故障状态确定对策，例如断开电路，通常故障时除去电源是很重要的。 ④ 早期检出故障。 ⑤ 抑制故障影响，例如设备接地。 3.3 经反复验证的元件 过去成功地广泛应用于类似场合的元件。 按安全相关用途的适用性和可靠性原则制作并认证的元件。 4 安全等级 安全相关部分功能安全按设计要求事项及故障时安全功能维持能力的不同分为如下 5 个级 别： B 级 控制系统安全相关部分功能安全基本的最低等级。 B 级安全相关部件的设计、制作、选择、安装、组合应符合有关的国际标准，贯彻基本安全 原则。 发生故障时可能导致安全功能丧失。 1 级 满足 B 级的要求并采用经反复验证的元件和经验的安全原则。 出现故障时可能导致安全功能丧失但故障概率较B 级低。 2 级 满足 B 级的要求并采用经验的安全原则。 以适当的间隔校核安全功能。 两次校核间出现的故障可能导致安全功能的丧失。 安全功能的丧失由控制系统校核检出。 3 级 满足 B 级的要求并采纳经验的安全原则。 安全相关部分的设计要求： ① 单一故障不导致安全功能的丧失； ② 某些单一故障能被检出。 因此，单一故障出现时安全功能仍得履行，并且一些（并非所有）故障将被检出，而未被检 出的故障的积累可能导致安全功能的丧失。 4 级 满足 B 级的要求并采纳了经验的安全原则。 安全相关部分的设计要求： ①单一故障不导致安全功能的丧失； ②单一故障在安全功能要求的时间前被检出，即若不然，故障的累计仍不致丧失安全功能。 因此，故障出现时安全