安全标准和功能安全的基本定义——季瞻

ｐａｇｅ １
ＰＦＤ ０．０００１ ０．００１ ０．０１ ０．１ Ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ ｔｏ Ｆａｉｌ Ｄａｎｇｅｒｏｕｓ 危险可能性 Ａ（ｓ） ｉｎ ％ ９９．９９ ９９．９ ９９ ９０ Ａｖａｉｌａｂｉｌｉｔｙ ｆｏｒ Ｓａｆｅｔｙ Ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ 安全功能可提 供性 ＲＲＦ １０，０００ １，０００ ＳＩＬ ＳＩＬ ４ ３ ２ ３ ２ １ ＩＥＣ ６１５０８ １００ １ １０ Ｒｉｓｋ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ Ｆａｃｔｏｒ ＩＳＡ Ｓ８４．０１ 降低危险因素 － ＡＫ ８ ７ ６ ５ ４ ３ ２ １ ＤＩＮ－Ｖ １９２５０ 功能安全的基本定义 一 安全术语 １） 伤害ｈａｒｍ 由于对财产或环境的破坏而导致的直接或间接 地对 人体健康的损害或对人身的损伤。 ２） 危险Ｈａｚａｒｄ 伤害的潜在根源。 注：该术语包括短时间内发生的对人员的威胁（如，着火或爆炸） 以及对人体 健康长时间有影响的那些威胁（如有毒物质的释 放）。 ３）危险情况 人暴露于危险的环境 ４）危险事件 导致伤害的危险情况。 ５）风 险ｒｉｓｋ 出现伤害的概率及该伤害严重性的组合。 ６）允许风险 根据当今社会的水准，在特定的范围内能够 接受的风险。 ７）残 余风险 采取防护措施以后仍存在的风险。 ８）安全ｓａｆｅｔｙ 不存在不可接受的风险。
本文由ｚｚａｂｃｈａｐｐｙ贡献 ｐｄｆ１。 安全标准和功能安全的基本定义 季瞻 ？ １３９１６０２７１４５ ？ 北京康吉森自动化设备技术 有限公司 功能安全的重要性 不言而语， 工厂或装置 等发生的一 系列安全事 故证明，其 引发的焦点 即是 功能安 全。 介绍的内容 一、标准 二、功能安全的基本定义 功能安全的标准体系 ？ ？ ？ ？ ＩＥＣ ６１５０８ “Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ Ｓａｆｅｔｙ： Ｓａｆｅｔｙ Ｒｅｌａｔｅｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ” ＩＥＣ ６ １５１１ “Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ Ｓａｆｅｔｙ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｅｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ ｆｏｒ ｔｈｅ Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｓｅｃ ｔｏｒ” ＤＩＮ １９２５０ ＂Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ； Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌ Ｓａｆｅｔｙ Ａｓｐｅｃｔｓ Ｔｏ Ｂｅ Ｃｏｎｓ ｉｄｅｒｅｄ ｆｏｒ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ａｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ＂ ＤＩＮ Ｖ ＶＤＥ ０８０１ ＂Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ｆ ｏｒ Ｃｏｍｐｕｔｅｒｓ ｉｎ Ｓａｆｅｔｙ Ｒｅｌａｔｅｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ＂ ＩＳＡ Ｓ８４．０１ ＳＰ－９１ “Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｅｍｅｒｇｅｎｃｙ Ｓｈｕｔｄｏｗｎ Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌｓ Ｔｈａｔ ａｒｅ Ｃｒｉｔｉｃａｌ ｔｏ Ｍａｉｎｔａｉｎｉｎ ｇ Ｓａｆｅｔｙ ｉｎ Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ” 我国与之对应的标准：ＧＢ／Ｔ２０４３８．１－７ ２００７年１月实施 ＧＢ２１１０９．１－３ ２００７年１２月实施 ＩＥＣ ６１５０８ 电气／电子／可编程电子安全 相关系统的功能安全 Ｐａｒｔ １：一般要求 Ｐａｒｔ ２：电子／电气／电子可编程电子安全相关系统的要求 Ｐ ａｒｔ ３：软件要求 Ｐａｒｔ ４：定义和缩略语 Ｐａｒｔ ５：确定安全完整性等级的方法示例 Ｐａｒｔ ６：ＩＥＣ６１５０８．２和ＩＥＣ６１５０８．３的应用指南 Ｐａｒｔ ７：技术和措施概述 ２０００年版 ＩＥＣ ６１５１１ 过程工业领域安全仪表系统 的功能安全 Ｐａｒｔ １：框架、定义、系统、硬件和软件要求 Ｐａｒｔ ２：ＩＥＣ６１５１１．１的应用指南 Ｐａｒｔ ３：确定要求的安全完整性等级的指南 ２００３年版 安全标准之间的关系 ＤＩＮ Ｖ １９２５０ ／ ＶＤＥ Ｖ ０８０１ （Ｇｅｒｍａｎｙ） ＩＥＣ ６１５０８ ＩＥＣ ６１５１１ – Ｏｖｅｒａｌｌ Ｓａｆｅｔｙ Ｌｉｆｅ Ｃｙｃｌｅ安全生命周期 – Ｓａｆｅｔｙ ｐｌａｎ ／ 安全计划／管 理 ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ – Ｓａｆｅｔｙ Ｉｎｔｅｇｒｉｔｙ Ｌｅｖｅｌｓ 安全整体要求等级 – Ｓａｆｅｔｙ ｓｙｓｔｅｍ ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ 安全系统诊断要求 – Ｓａｆｅｔｙ ｓｙｓｔｅｍ ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅｓ ａ ｎｄ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ｆｉｇｕｒｅｓ安全系统和可靠性数据 – Ｒｉｓｋ ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ １９８９ 风险等级１９８９ – Ｓａｆｅｔｙ ｓｙｓｔｅｍ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ 安全系统要求 Ｖａｒｉｏｕｓ ｎａｔｉｏｎａｌ ｓｔａｎｄａｒｄｓ 各种国家标准 ＡＮＳＩ ／ ＩＳＡ Ｓ８４．０１ （ＵＳＡ） １９９６ – Ｓａｆｅｔｙ ｐｒｏｃｅｄｕｒｅｓ安全步骤 – Ｓａｆｅｔｙ Ｌ ｉｆｅ Ｃｙｃｌｅ安全生命周期 – Ｓａｆｅｔｙ Ｉｎｔｅｇｒｉｔｙ Ｌｅｖｅｌｓ 安全整体要求等级 ＮＦＰＡ ／ ＵＬ１９９８ 功能安全的标准体系 ＩＥＣ６０３３５ 家庭和类似电子器具－安全 ＩＥＣ ６２０６１ 机械安全－ＳＲＰＣＳ功能安全 ＩＥＣ６１７８４－３ 现场总线 ＩＥＣ６１５０８ Ｅ／Ｅ／ＰＥ安全相关系统功能安全 ＩＥＣ６１５１３ 核工业 ＩＥＣ６１５１１ 过程领域 ＩＥＣ６０６０１－１ 医药工业 各安全标准的安全等级划分对比
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１）系统 根据设计相互作用的一组元素，可能包括相 互作用的硬件、软件和人 等。系统中的某一 元素也可自成一个另外的系统，称为子系 统，子系统可以是控制 系统也可以是被控系 统。 注：人可以是系统中的一部分。 ２）ＰＥＳ可编程电子系统 ３）Ｅ／Ｅ／ＰＥＳ ４）ＥＵＣ控制系统 对来自过程和（或）操作 者的输入信号起反 应，产生能使ＥＵＣ按要求的方式工作的输出 信号的系统。 注：ＥＵＣ控制系统包括输入装置和最终元件。 ５）结构 在一个系统中硬件和软件元素的特定配置。 ６）模块 程序、分立部件 、封装程序的一个功能集、 或一组归并在一起的分立部件。 ７）软件模块 由规程和 （或）数据说明组成的构造，并能 与其他这样的构造相互作用。 ８）通道 独立执行一个功能的一个或一组元素。 举例：两通道（或双通道）配 置是指具有两个 能独立执行相同功能的通道构成的配置。 ９）冗余 对于执行一个要 求功能的功能单元或对于表 示信息的数据而言，除了够用之外还有多余。 四 系统：安全方面 １）安全相关系统ｓａｆｅｔｙ－ｒｅｌａｔｅｄ ｓｙｓｔｅｍ 所指的系统： —必须要能实现要求的 安全功能以达到或保 持ＥＵＣ的安全状态；并且 —自身或与其它Ｅ／Ｅ／ＰＥ安全相关系统、 其它 技术安全相关系统或外部风险降低设施一 道，能够达到要求的安全功能所需的 安全完 整性。 注１：这条术语是指这样的系统，即所谓安全相关系统是它们、及与外部风险降 低设施一道达到必要的风险降低量，以满足所要求的允许风险。 注２：安全相关系统 是指在接受命令时采取适当的动作以防止ＥＵＣ进入危险状态。 安全相关系统的失效被 包括在导致危险或危害的事件中。安全相关系统一般分 为安全控制系统和安全防护系 统。 注３：安全相关系统可以是ＥＵＣ控制系统的组成部分，也可以用传感器和／或执行 器与ＥＵＣ接口，即可通过实现ＥＵＣ控制系统中的安全功能达到要求的安全完 整性等级 ，或者利用分离的、独立、专门的安全相关系统实现安全功能。 注４：安全相关系统 可能包括： Ａ、被用于防止危险事件的发生； Ｂ、被用来减轻危险事件的影响； Ｃ、 同时具有Ａ和Ｂ的组合功能； 注５：人也可作为安全相关系统的一部分。 注６：该术语 包括执行安全功能所需的全部硬件、软件以及支持服务（如电源） （传感器，其它输 入装置，最终元件（执行器）和其它输出装置也包括在安全 相关系统中）。 注７：安 全相关系统的技术基础范围可以十分广泛，包括电气、电子、可编程电 子、液压和气 动等。 ２）其它技术安全相关系统 基于Ｅ／Ｅ／ＰＥＳ以外的系统。 举例：安全阀。 ３）外部 风险降低措施 不使用Ｅ／Ｅ／ＰＥＳ或Ｅ／Ｅ／ＰＥＳ以外的系统，且 与上述系统分开并不同的降 低或减轻风险的手 段。 举例：排放系统、防火墙和堤等外部风险降低 措施。 五 安全功能和安全完整性 １）安全功能 针对特定的危险事件，由安全仪表系统、 其他安全相关系统或外 部风险降低设施实现 的功能，以达到或保持过程的安全状态。。 ２）安全完整性 在规定的条件下、规定的时间内，安全相关 系统成功实现所要 求的安全功能的概率。 注１：安全相关系统的安全完整性等级越高，安全相关系统不能 实现所要求的安 全功能的概率就越低。 注２：安全相关系统有４种安全完整性等级。 注３：在确定安全 完整性的过程中，应包括导致肺安全状态的所 有失效（随机硬件失效和系统失效）。 注４：安全完整性由硬件安全完整性和系统安全完整性构成。 注５：这一定义着重与 安全相关系统执行安全功能的重要性。 ３）软件安全完整性 ４）系统安全完整性 ５）硬件安全完整性 ６）安全完整性等 级ＳＩＬ 一种离散的等级（四种可能等级之一），用 于规定分配给Ｅ／Ｅ／ＰＥ安全相关系统 的安全功 能的安全完整性要求，在这里，安全完整性等 级４是最高级，安全完整性等 级１是最低级。 ７）安全功能要求规范 一种技术规定，包括安全相关系统必须要执 行的安全功 能要求。 ８）安全完整性要求规范 一种技术规定，包括安全相关系统必须要执 行的 安全功能的安全完整性要求。 注：这个规范是安全要求规范的一部分。
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残余风险 允许风险 ＥＵＣ风险 必要的风险降低 实际的风险降低 风险增加 被其它技术安全相 关系统覆盖的部分 风险 被Ｅ／Ｅ／ＰＥ安全相 关系统覆盖的部分 风险 被外部风险降低设 施覆盖的部分风险 所有安全系统和外部风险降低设施所获得的风险降低 风险降低：通用概念 ９）功能安全 与ＥＵＣ（受控设备）和ＥＵＣ控制系统有关的 整体安全的组成部分， 它取决于Ｅ／Ｅ／ＰＥ安全 相关系统，其它技术安全相关系统和外部风 险降低设施功能的 正确使用。 １０）安全状态 达到安全时ＥＵＣ的状态。 注：从潜在的危险条件到最终的安全状态，ＥＵＣ可能不得不经 过几个中间的安全 状态。 二 设备和装置 １）功能单元 能够完成规定目的的软件、硬件或两种结合 的实体。 ２）软件 包 括程序、规程、数据、规则以及相关的数 据处理系统文档在内的智能创作。 注：软件与记录媒体无关。 ３）受控设备ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｕｎｄｅｒ ｃｏｎｔｒｏｌ （ＥＵＣ） 用于制造、加工、运输、制药或 其他活动的 设备、机器或成套装置。 注：ＥＵＣ控制系统与ＥＵＣ是不同的并且是分开的。 ４）ＥＵＣ风险 由ＥＵＣ或ＥＵＣ与ＥＵＣ控制系统相互作用而产 生的风险。 ５） Ｅ／Ｅ／ＰＥ Ｅ／Ｅ／ＰＥ是指电气（Ｅ）和／或电子（Ｅ）和／可 编程电子（ＰＥ）的技术 ； 注：Ｅ／Ｅ／ＰＥＳ是指一个或多个Ｅ／Ｅ／ＰＥＳ装置的用于控制、防护 或监视的系统，包 括系统中的所有的元素，如电源、传感器 和其他输入装置、数据高速公路和其他通讯 途径，以及执行 器和其他输出装置。 三 系统：一般概念