安全仪表系统的功能安全测试研究

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安全仪表系统的功能安全设计

Ｏ引言
２０００年，Ｃ６５８１７电气／Ｉ１０． — 《Ｅ电子／可编程电子安全相关系统的功能安全》准的颁布标志着功能安标全作为独立的安全学科进入实际应用阶段。在国外，
ｔ）ｅ统称为安全相关系统ＳＳ（ａｔｒｌｅｓｍ）ｎｒＲｓｅａｄｓｔ。ｆｙｅｔｙｅ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
安全仪表系统通常应用于石油、工等过程工业化
领域，但作为一种高度可靠的安全保护设施，它在其他行业也有较多应用，括核电、空、包航舰船以及高速铁路等系统。根据ＩＣ６５８Ｅ１０标准，一套完整的安全仪表系统由
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，其是作为安全仪尤
恶化的状态进行及时响应，使其进入一个预定义的安全停车工况，而使危险和损失降到最低程度，从保证生
产、设备、环境和人员安全。
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，围也在逐步扩大。范
在我国，能安全还只是一个名词概念，管在工功尽
ＳＳｕｓｄｉｅｒｃｅｃｌｉｄｓｒｒａｙｅ．ＯｎｔｅｂｓｓｏｔｏｕｔｏｆＩ１０ｔｎａｄ。ｔｅｆｃｉｎａｅｙｄｓｇｔｏｓｉｅｅ— ＩｅｎｐｔｏｈｍｉａｎｕｔｙａｅａｌｚｄｎｈａｉｆｉｒｄｃｉｎｏＥＣ６５８ｓａｄｒｎｈｕｎｔａｓｆｔｅｉｎｍｅｈｎｄｖｌｏｌｄｏｉｇＳＳｐｏｃｓａｅｐｏｏｅｐｎＩｒｄｕｔｒｒｐｓｄ。ｉｉｈ，ｉｔｇａｅａｅｙｌｅｙｌｎｗｈｃｎｅｒｔｄｓｔｉｃｅｅ，ｐｏｕｔｈｒｗａｅａｄｒｌｔｅｓｆｔｏｔｒｅａｅｃｎｉｅｅ．ＷｉｈＩ２ｆｆｒｄｃａｄｒｅａｉａｅｙｓｆｎｖｗａｏｓｄｒｄｒｈｔｔｅＳＬｐｅｓｅｔａｓｔｒａｘｍｐｅ，ｔｅｒｑｉｅｎｓｏｔｃｕａｅｉｎａｌｉｇｏｉｆＳＳａｅｄｓｒｂｄｅｈｔｃｌ．ｒｓｕｒｎｍｉｔｅａｌｒｅｓｈｅｕｒｍｅｔｆｓｒｔｌｄｓｇａｄｆｕｔｄａｎｓｓｏＩｅｃｉｅｍｐａｉａｌｕｒｎｒｙＫｅｗｏｒｓ：ＳｅｙｉｓｒｍｅｔｓｓｅｙｄｆａｔｎｔｕｎｙｔｍＦｎｔｎｌｓｆｔＳｆｔｎｅｒｔｅｅＨａｄｒａｌｒｏｅａｃＳｆｔａｌｒｒｃｉｎｕｃｉａａｅｙｏａｅｙｉｔｇｉｌｖｌｙｒｗａｅｆｉｕｅｔｌｒｎｅａｅｙｆｉｕｅｆａｔｏ

安全仪表系统功能安全评估方法探讨

作者简介:张德顺(1985-),主要从事安全生产㊁环保㊁职业卫生管理工作;周剑利(1963-),主要从事电力系统自动化㊁热控方面工作㊂安全仪表系统功能安全评估方法探讨张德顺1㊀周剑利2(1.唐山明州科技有限公司,河北唐山063611;2.唐山学院,河北唐山063000)摘㊀要:根据危险化学品生产工艺特点,本文提出了一种针对化工行业安全仪表系统的功能安全评估的方法㊂依据相关国家标准规范,在完成针对化工生产工艺过程的危险与可操作性分析报告㊁安全仪表系统定级报告㊁安全仪表系统规格书审查基础上,通过计算实际装设的安全仪表系统各功能回路的低要求操作模式下的平均失效概率和平均误动作停车时间间隔,验证其安全完整性等级,评价其可靠性㊁安全性和可用性,确保实现降低生产过程风险,保护人身和设备安全㊂按照本文提出的安全仪表系统功能安全评估方法,对唐山某化工企业安全仪表系统进行了评估,收到较好效果㊂关键词:安全仪表系统;功能安全评估;平均失效概率;安全完整性等级中图分类号:TB㊀㊀㊀㊀㊀文献标识码:A㊀㊀㊀㊀㊀㊀doi:10.19311/ki.1672-3198.2023.24.0890㊀引言安全仪表系统的设计㊁安装㊁调试㊁操作㊁维护可能会因为存在人为失误等原因,影响系统的功能安全,若不及时发现会导致失效,造成安全隐患㊂功能安全评估是为了调查和判断安全仪表系统是否充分实现功能安全,通常是在验证㊁确认和功能安全审核之外进行的㊂根据‘国家安全监管总局关于加强化工安全仪表系统管理的指导意见“(安监总管三 2014 116号)要求,按照‘电气∕电子∕可编程电子安全相关系统的功能安全“(GB /T20438-2017)㊁‘过程工业领域安全仪表系统的功能安全“(GB /T21109-2007)和‘功能安全应用指南“(GB /T41295-2022)对安全仪表系统的功能安全进行评估具有极为重要的现实意义㊂本文提出了一种针对化工行业安全仪表系统的功能安全评估方法,详细介绍了功能安全评估所需资料㊁应完成的主要任务及等级验证常用方法㊂1㊀功能安全评估所需资料(1)安全设施设计阶段完成的P&ID㊂(2)详细的工艺控制说明和控制㊁联锁㊁报警说明㊂(3)HAZOP 报告㊁SIL 定级报告㊁SRS 报告㊂(4)仪表调试㊁验证报告,FAT 文件㊁SAT 文件㊂(5)SIS 系统联锁动作记录㊁误动作记录㊁旁路事件记录㊂(6)SIS 系统检查㊁测试和维修记录㊂(7)对SIS 系统有影响的变更记录㊂(8)组成SIS 系统的硬件㊁软件的技术数据和SIL认证证书㊂2㊀功能安全评估应完成的主要任务(1)通过危险与可操作分析(HAZOP)确定的安全仪表系统的功能是否满足风险降低要求㊂(2)SIS 系统的设计(‘安全设施设计专篇“)包括LOPA 定级,是否满足规范㊁标准要求㊂(3)获取各安全功能回路的结构配置㊁操作模式㊁检验测试间隔㊁安全生命周期等信息和组成SIS 系统软㊁硬件的技术数据㊂(4)对各SIF 回路的SIL 等级进行验证㊂(5)现场的应用软件㊁逻辑组态是否满足设计要求㊂(6)给出安全仪表系统功能安全评估结论并提出合理的建议措施㊂3㊀SIF 的SIL 等级验证SIL 的验证包括审查相关回路设计,并根据硬件故障率㊁冗余度㊁共因失效百分比β㊁检验测试周期㊁检验测试覆盖率等数据来计算SIF 的失效概率(PFD)及相关参数㊂然后,根据将计算所得待验证回路的PFD 与SIL 定级时标定的该安全仪表功能(SIF)的SIL 等级进行对比㊂最后,根据各安全仪表功能(SIF)回路的组成和仪表选型,应用马尔可夫模型的方法,对其进行安全完整性等级(SIL)验算㊂所需数据主要有两个来源:一是国际上公认的实效数据库;二是国内同类工厂给出的各器件的失效概率数据㊂㊃762㊃(1)安全仪表系统平均失效概率的计算公式如下:PFD SYS =PFD S +PFD L +PFD FE(1)式中,PFD SYS ㊁PFD S ㊁PFD L 和PFD FE 分别为安全仪表系统㊁传感器子系统㊁逻辑子系统和最终元件子系统要求的平均失效概率㊂(2) 1oo1 的计算公式如下:PFD avg =(λDU +λDD )(λDU /λD ㊃(T 1/2+MTTR )+λDD /λD ㊃MTTR )(2)式中:T 1为验证测试周期(单位:h),MTTR 为平均修复时间(单位:h),λD 为子系统中通道的危险失效率,λDU 为未检测到的危险失效率,λDD 为检测到的危险失效率;(3) 1oo2 的计算公式如下:t CE =λDU /λD ㊃(T 1/2+MTTR )+λDD /λD ㊃MTTR t GE =λDU /λD ㊃(T 1/3+MTTR )+λDD /λD ㊃MTTRPFD avg =2((1-βD )λDD +(1-β)λDU )㊃2t CE t GE +βD λDD ㊃MTTR +βλDU (T 1/2+MTTR )(3)式中:β为公共故障系数,βD 为已检测到的失效百分比,t CE 为表决结构中通道的等效平均停止工作时间(单位:h),t GE 为表决结构中表决组的等效平均停止工作时间(单位:h)㊂(4) 2oo2 的计算公式如下:PFD avg =2λD t CE(4)(5) 2oo3 的计算公式如下:PFD avg =6((1-βD )λDD +(1-β)λDU )㊃2t CE t GE +βD λDD ㊃MTTR +βλDU (T 1/2+MTTR )(5)㊀㊀PFD avg 反应了SIF 可靠性,即SIF 是否能实现紧急关断㊂与之相对应SIF 可用性指标是平均误动作停车时间间隔(MTTFS),MTTFS 反应了因SIF 回路中任一元件的失效所导致的错误联锁动作㊂错误联锁动作将导致生产装置的误停车,致使生产中断并造成经济损失,甚至人身伤亡㊂停车后的生产装置的重新启动也可能会带来新的安全隐患,所以在考虑SIF 可靠性的同时也应该考虑其可用性㊂SIF 回路的MTTFS 取决于误动作停车概率(STR),其计算公式如下:MTTF S =1/STR(6)STR 值取决于可检测到的安全失效率㊁检测周期㊁共因失效㊁测试覆盖率㊁平均修复时间等因素㊂由式(6)可见,STR 与MTTF S 成反比,即STR 值越小,MTTF S 值越大,表明该回路的可用性越高㊂4　结论对安全仪表系统进行功能安全评估,可以表明安全仪表系统所预定的功能是否得到了有效的实施,还可以确保安全仪表功能是否满足了生产过程风险降低的要求,以及是否能够或在多大程度上保护人身和设备安全㊂按照本文提出的安全仪表系统功能安全评估方法,对唐山某化工企业安全仪表系统进行了相关评估,收到较好效果㊂参考文献[1]国家标准化管理委员会.功能安全应用指南[M ].GBT41295-2022.[2]钱钧,魏利军,李少鹏.安全仪表系统等级划分与HAZOP分析的结合应用[J ].中国安全生产科学技术,2009.5.[3]方向荣.石化装置安全联锁系统(SIS )常用评估方法探讨[J ].广州化工,2010,38(1).[4]赵庆贤.基于HAZOP 方法的加氢工艺自动化安全控制[J ].中国安全科学学报,2010,(12).[5]邵建设.安全联锁系统的可靠性及可用性分析[J ].化工自动化及仪表,2003,(30).㊃862㊃。

安全仪表系统的功能安全评估分析

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｎｏｗａｄａｙｓｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｓａｆｅｔｙｏｆｓａｆｅｔｙｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｅｄｓｙｓｔｅｍｅｖｌｕａａｔｉｏｎｆｏｒｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅｏｆｓｅｃｕｒｅｓｔａｌｌｉｓｉｍｐｏｒｔａｎｔ，ｗｈｉｃｈｃａｎａｃｃｕｒａｔｅｄｉａｇｎｏｓｉｓｏｆａｌｌｐｏｔｅｎｔｉａｌｔｈｒｅａｔｓ，ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｒｅｄｕｃｅｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｄｅｖｉｃｅｉｎｅｘｃｅｐｔｉｏｎｌａｃｉｒｃｕｍｓｔａｎｃｅｓｔｏｔｈｅｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｐｏｌｌｕｔｉｏｎｃａｕｓｅｄｂｙｃｈａｎｃｅ，ａｎｄｒｅｄｕｃｅｔｈｅｓｅｃｕｉｔｒｙａｃｃｉｄｅｎｔ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｎａａｌｙｚｅｓｔｈｅｃｏｎｃｅｐｔａｎｄｈｅｔｎｅｃｅｓｓｉｔｙａｎｄｈｅｔｃｏｎｔｅｎｔｏｆｔｈｅａｓｓｅｓｓｍｅｎｔｆｒｏｍｔｈｅｓａｆｅｔｙｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ．Ｏｎｌｙｉｎｔｈｉｓｗａｙｃａｎｅｆｅｃｔｉｖｅｌｙｐｒｅｖｅｎｔｔｈｅｏｃｃｕｒｒｅｎｃｅｏｆｔｈｅｒｅｌｅｖｎｔａｐｒｏｂｌｅｍｓ，ｅｎｓｕｒｅｔｈｅｎｏｒｍａｌａｎｄｒｅｌｉａｂｌｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍ．ａｎｄｐｒｏｖｉｄｅａｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｒｅｆｅｒｅｎｃｅｏｒｆｔｈｅｒｅａｄｅｒ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｆｅａｆｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｅｄｓｙｓｔｅｍ；ｆｕｎｃｔｉｏｎｌａｓｆｅａｆａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ；ｃｏｎｃｅｐｔ；ｎｅｃｅｓｓｉｔｙ；ｃｏｎｔｅｎｔ

安全仪表功能的实现和验证

测
上
确认所有设备的测试方式：自动组合方式自动 ? 手动验证方式 ? 或手／
一
仪表的硬件和软件版本
试技术
，
以及 S IF 的确认计
7
设计的版本变化则可导致
算等简要设计过程如图
所示
。
上
使用验证数据的效率
。
L
，
在设计阶段
Ｄａｎｓｉ对仪表进行硬件分析，确认ｉｇｏｔ）ｃ
二
设备的选择
用于安全仪表功
驱动集团过程安全系统产品经理
。
，
确认诊断和测试的技术和安
全仪表功能的验证在安全生
本文作者姜荣怀先生
能的设备
须符合安全功能要求
，
，
其性能必
(IE C 6 1 5 1 1 M o d ) 中要求用于 S IS 中的设
蟹
A
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o
I 1 2
．
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2 0 0 8
安全仪表功能的实现和验证
使用验证的评估，评估由第三方公司（如ＴＶＭ的专家来完成，０，Ｆ）通常制造商要障率不能用于ＳＬ的验证计算。ｌ
系统与仪表安全
三冗余结构设计
除了通过合适的设备选择以外，还可通过子系统的冗余设计来满足所需要的安全等级。ＡＳ／Ａ８．．１２０ＮＩＳ一４００ —０４Ｉ０（Ｃ１１ｄ中有关现场设备的最小Ｉ６Ｍｏ）Ｅ５１
安全要求规 ~ (S R S ) 每个 S IF 的功能描述目标 S l L 危险降低过程维参数逻辑旁路／护要求响应时间等

安全仪表系统功能安全评估及应用

学术论坛403安全仪表系统功能安全评估及应用刘昊章（广西工联工业工程咨询设计有限公司，广西南宁 530003）摘要：安全仪表系统是当今工业生产过程中的必不可少的保证措施，本文将详细讲述安全仪表系统的功能安全评估，并以实际工作中碰到的项目为例，论证安全仪表系统的功能安全评估的实际应用。

关键词：安全仪表系统；进展；应用在当今工业化生产的过程中生产事故时有发生，这无论是对企业还是对个人等都有着非常不利的影响，而安全仪表系统功能的安全评估可以很大程度的减少事故发生频率。

1 安全仪表系统的简要概述安全仪表系统（简称为SIS，全称为Safety instrumentation System）由1个或者多个安全功能相同的仪表组成的，主要作用是及时的将生产过程中的危险状况以某种形式反映出来，进而保证人员、生产、设备等安全。

安全仪表系统（SIS）主要由3部分组成，分别是逻辑控制器和传感器以及最终执行元件，在投入生产前操作人员会将安全生产的相关参数信息设置到逻辑控制器中，逻辑控制器再进行有效的数据分析，当生产过程中有危险事项发生时逻辑控制器便会做出相应的安全连锁，进而达到控制危险的目的。

2 仪表系统功能安全评估技术 2.1 仪表系统功能安全评估的过程仪表系统功能的安全评估需要遵循2点准则：（1）对危险状况进行确认，并以此进行风险系数分析，对安全仪表系统（SIS）中的每一个安全仪表功能（SIF）所要求的风险降低的水平进行确认。

通常确认的方式为定量或者定性。

（2）对安全仪表功能（SIF）的评估工作进行再次的确认，确定安全仪表功能的评估是可以满足风险降低的具体要求的。

系统安全功能评估的过程主要有8个步骤，（1）对生产工艺的流程资料进行大量的搜集；（2）对生产环境中的安全隐患进行分析；（3）对安全隐患进行风险系数分析；（4）对安全仪表系统的操作模式、结构约束、可靠性数据进行再次检查与确认；（5）计算与评估安全仪表系统的安全完整性（SIL）等级。

安全仪表系统(SIS)的研发和应用方案(二)

安全仪表系统（SIS）的研发和应用方案一、实施背景随着工业技术的发展，安全生产已成为各行业的首要任务。

传统的安全管理模式已无法满足现代工业生产的需求，因此，研发一种新型的安全仪表系统（SIS）成为当务之急。

安全仪表系统是一种集预防、监控、预警和应急响应于一体的安全管理系统，能够实现对生产过程的安全监控和风险评估，保障企业的安全生产。

二、工作原理安全仪表系统（SIS）的工作原理主要包括传感器监测、数据采集与处理、风险评估与预警、应急响应等功能。

首先，通过分布在生产现场的传感器监测温度、压力、液位等关键参数，并将数据传输至中央控制器。

中央控制器对数据进行采集、处理和分析，根据预设的安全阈值进行风险评估。

当发现异常情况时，系统会立即触发预警机制，并通过执行器采取相应的应急措施，从而实现对危险情况的及时响应。

三、实施计划步骤1.系统规划：明确SIS系统的功能需求、技术路线和实施计划。

2.硬件选型与采购：根据系统规划，选择合适的传感器、执行器、控制器等硬件设备，并进行采购。

3.软件设计与开发：编写控制程序，实现SIS系统的各项功能。

4.系统集成与调试：将硬件设备与软件系统进行集成，并进行调试，确保系统正常运行。

5.用户培训：为用户提供培训，确保他们能够正确使用和维护SIS系统。

6.系统上线运行：在完成所有测试和培训后，SIS系统正式投入运行。

四、适用范围安全仪表系统（SIS）适用于各种涉及危险因素的生产过程，如石油化工、制药、钢铁等行业的生产过程。

同时，该系统也可应用于其他需要安全监控的领域，如电力、交通等。

五、创新要点1.实时监测：通过高精度传感器和高速控制器实现对生产过程的实时监测，及时发现异常情况。

2.智能分析：利用先进的算法对采集的数据进行智能分析，准确识别潜在安全隐患。

3.远程管理：通过物联网技术实现远程监控和管理，方便管理人员随时随地了解生产现场情况。

4.预警机制：当发现异常情况时，系统会自动发出预警信号，并通过执行器采取相应的应急措施。

安全仪表系统及其功能安全

改进生产的操作规程和安全管理程序。
QDRISE © 2008 版权所有 No.2008-PPT-001
安全工程研究院
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安全工程研究院
2005年12月13日中国石油吉林石化分公司双苯厂爆炸
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仅有安全系统是不够的
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安全工程研究院
2005年10月10日
英国Buncefield储油终端爆炸和火灾事故
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安全工程研究院
爆炸和大火从2005年12月11日早6点开始，直至13日的下午才完全扑灭。
联碳(印度)有限公司
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安全工程研究院
2005年8月, >+20,000 人因此死亡
• 泄漏气体：异氰酸甲酯 Methyl Isocyanate • 6套安全系统无一起作用 • > 3000 人因吸入剧毒气体死亡(41吨) • > 500,000 人受到影响 • 没有逃生计划 • 由于没有察觉和准备、没有接受培训，应急响应失效 • > 20,000 人死亡 • > 120,000 人仍然遭受疾病困扰 • 化工厂最为严重的事故
工艺技术规范
44.1%
安装 &开车 5.9%
设计 & 工程实施 14.7 %
基于英国调查的34起事故, HSE
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安全仪表系统(SIS)的研发和应用方案(一)

安全仪表系统（SIS）的研发和应用方案一、实施背景随着工业生产的日益复杂化，安全问题变得越来越突出。

安全仪表系统（SIS）作为保障工业生产安全的关键技术，其研发与应用具有重要意义。

当前，国内SIS技术尚处于发展阶段，亟待进一步的技术创新和产业升级。

为了提高工业生产安全水平，满足日益严格的法规要求，SIS系统的研发与应用成为了紧迫的任务。

二、工作原理安全仪表系统（SIS）是一种基于计算机技术的安全控制系统，它通过实时监测、分析生产过程中的各种数据，及时发现安全隐患，并采取相应的控制措施，确保生产过程的安全。

SIS系统的工作原理主要包括数据采集、数据处理、风险评估和安全控制四个环节。

数据采集是SIS系统的第一步，通过各种传感器和监测设备获取生产过程中的温度、压力、液位等关键参数。

数据处理是对采集到的数据进行处理和分析，提取出与安全相关的信息。

风险评估是根据数据处理的结果，对生产过程的安全性进行评估，判断是否存在安全隐患。

安全控制是根据风险评估的结果，采取相应的控制措施，如切断、报警等，以消除或减轻安全隐患。

三、实施计划步骤1.需求分析：明确SIS系统的功能需求和性能指标，包括监测范围、测量精度、响应时间等。

2.系统设计：根据需求分析结果，进行系统架构设计和功能模块划分，确定系统的硬件和软件组成。

3.硬件选型与配置：选择合适的硬件设备，如传感器、PLC、HMI等，并进行配置和连接。

4.软件编程：编写SIS系统的控制程序和算法，包括数据采集、数据处理、风险评估和安全控制等功能模块。

5.系统集成与测试：将硬件和软件集成在一起，进行系统测试和调试，确保系统正常运行和满足性能要求。

6.现场安装与调试：将SIS系统安装到工业现场，进行实地调试和优化，确保系统与实际生产过程的匹配度。

7.用户培训：为用户提供SIS系统的操作和维护培训，确保用户能够正确使用和维护系统。

8.售后服务：提供系统的售后服务和技术支持，解决用户在使用过程中遇到的问题。

安全仪表系统功能安全评估工作探析

安全仪表系统功能安全评估工作探析作者：李彦文来源：《山东工业技术》2015年第11期摘要：安全仪表系统在企业生产中应用越来越广泛，但其本身也可能在使用的过程中发生故障，从而无法正确反映生产状况，为企业带来不必要的损失。

因此，必须对安全仪表系统功能进行安全评估。

本文就阐述安全仪表系统功能安全评估工作的必要性与具体内容，为安全评估工作提供一定的理论参考。

关键词：安全仪表系统；功能安全评估；评估工作1 安全仪表系统功能安全评估工作的必要性1.1 保障我国的安全生产安全生产事故会为企业的生产和国家的经济发展带来极其重大的损失，对于我国的国际形象、对外贸易以及社会发展的稳定性、国家经济等各个方面都会造成极为不利的影响。

功能安全评估对于我国的市场经济发展有着重要的作用，它能为我国的安全生产管理提供极大的帮助。

而安全仪表系统功能安全评估工作，则能够及时发现安全仪表系统中的各类问题，并且分析其产生的原因，从而使管理人员能够及时地解决这些问题，使安全仪表系统恢复正常的工作，从而保障安全生产的进行。

1.2 突破相关产业发展受限的状况在过去的一段时间内，由于我国安全生产系统技术发展比较落后，其安全保障作用受限，限制了我国安全生产系统的发展。

而安全仪表系统功能安全评估，则为我国的安全系统发展提供了一条崭新的道路。

通过利用更为可靠的功能安全评估技术，能够及时对安全仪表系统的功能进行更为全面的监控与评估，从而找出其中存在的问题，并及时进行调整与改进，使安全系统相关技术能够不断地进步，从而改变我国在这一方面发展受限的状况。

1.3 打破发达国家的技术贸易壁垒功能安全技术标准对于工业生产的影响力非常大，一些发达国家率先掌握了更为先进的功能安全相关技术，并且以此为基础设立了更为严苛的技术标准，这种技术标准的存在也就催生了技术性贸易壁垒。

由于我国在这一方面的发展水平还不够，使得我国在对外贸易方面处于不利的地位，造成了我国的产品、系统出口中的一些严重的问题，也造成了一些贸易摩擦和矛盾的发生。

仪表系统功能安全评估

仪表系统功能安全评估
仪表系统功能安全评估是评估仪表系统在执行其预期功能时的安全性能。

它主要包括以下几个方面的评估：
1. 功能漏洞评估：评估仪表系统是否存在功能上的漏洞，例如功能逻辑错误、功能冗余、功能缺失等。

2. 功能访问控制评估：评估仪表系统的功能是否受到适当的访问控制，例如是否存在未经授权的访问、功能权限过大等问题。

3. 功能异常处理评估：评估仪表系统在功能异常情况下的处理能力，例如对非法输入的处理、对功能错误的处理等。

4. 功能完整性评估：评估仪表系统是否具备完善的功能完整性保护措施，例如数据完整性校验、功能一致性检查等。

5. 功能性能评估：评估仪表系统在执行功能时的性能表现，例如反应时间、响应速度、并发处理能力等。

6. 功能日志审计评估：评估仪表系统是否具备足够的日志记录功能，并能够对功能日志进行审计和分析。

在进行仪表系统功能安全评估时，通常需要借助相关工具和技术，如静态代码分析工具、黑盒测试工具、漏洞扫描工具等，以全面检测和评估系统的功能安全性能。

评估结果将有助于发现和修复仪表系统中的功能安全漏洞，提高系统的安全性能。

安全仪表系统的功能安全设计

安全仪表系统的功能安全设计[摘要]：随着经济的发展以及科学技术水平的不断提高，我国的安全仪表系统取得一定程度的发展并逐步完善，但目前状况下仍然存在着一些不足，需要加强系统分设计并采取相应办法对其进行有效的解决。

我们研究的课题是：安全仪表系统的功能安全设计。

本文首先对安全仪表系统的相关内容进行了一定程度的介绍，然后在这一基础之上，对安全仪表系统的功能安全设计方法进行了具体的分析与研究。

主要是从两个方面来进行研究的，分别是整体安全生命周期以及产品的功能安全设计。

[关键词]：安全仪表系统功能安全设计安全完整性等级中图分类号：c976.2 文献标识码：c 文章编号：1009-914x（2012）32- 0622-011、引言早在2000年，相关部门就颁布了与功能安全相关的标准规定，这也意味着功能安全已经成为一项具有独立性的安全学科。

到目前为止，欧美国家对于功能安全的研究已经逐步深入，且取得了一定的成绩。

在研究者的不断研究之下，很多产品都已经获得了安全认证，而且范围正在逐步扩大。

然而对于我国来说，对于功能安全的研究尚处于初级阶段，虽然功能安全在工业控制领域有了一定程度上的发展，但是人们对于功能安全的认识仍然不够全面与深入。

不仅如此，目前状况下我国仅仅存在着少数的电气仪表产品获得了功能安全的认证。

而在安全仪表系统之中发挥核心作用的逻辑运算器则是尚未开先河。

我国面临的这种严峻的形势，对我国的经济发展以及国家战略安全带来了一定程度上的消极影响。

2、安全仪表系统对于安全仪表系统sis（ safety instrument system ）来说，其主要功能是对一个或者多个安全功能进行实现。

它可以进行一定程度上的编程控制，其主要运作步骤以及运作原理如下：当相关的生产装置或者生产设备出现一定的故障而可能会引发一定程度上的风险之时，安全仪表系统能够及时的采取紧急措施对其进行解决。

同时，如果情况进一步的恶化，安全仪表系统也能够对其进行响应，并能够使其进入一个预定义的安全停车工况。

安全仪表系统的功能安全测试研究

安全仪表系统的功能安全测试研究作者：陆晓鹏王晨平洋来源：《城市建设理论研究》2013年第04期【摘要】随着经济的发展以及科学技术水平的不断提高，我国的安全仪表系统取得一定程度的发展并逐步完善，但目前状况下仍然存在着一些不足，本文对安全仪表系统的相关内容进行了一定程度的介绍，并针对安全仪表系统的各种安全评估方法适用性不明确的问题，有目地的对功能安全测试进行了系统分析和探讨。

【关键词】安全仪表系统；功能安全；测试中图分类号：P624.8 文献标识码：A 文章编号：引言近年来，生产事故的频发使得安全生产受到广泛关注，安全仪表系统也越来越多地得到重视与应用。

安全仪表系统能在故障状态下，能够迅速、正确对事故做出响应，使生产装置在安全模式下停车，避免事故发生，减少事故造成的危害。

在工业控制领域，安全仪表系统是过程控制的重要组成部分，是企业实施风险管理与降低风险的重要手段。

目前，我国在安全仪表系统测试方面不足，缺乏针对SIS的具体测试的规范指导，测试的要求也不明确，无法满足SIS 的测试要求和整体功能安全要求。

因此合理、有效地设置安全仪表系统，实现安全仪表系统的功能安全，已经成为目前迫切需要解决的问题。

一、安全仪表系统的分析安全仪表系统，简称SIS，又称为安全联锁系统。

其作用是对控制系统中检测的结果实施报警动作或调节或停机控制，是工厂企业自动控制中的重要组成部分。

1、安全系统的构成SIS系统由可编程控制系统、继电器检测仪表、开关、电磁阀等组成。

SIS系统既独立于DCS系统，又可与DCS系统进行单向通信，同时本身须具有时间记录功能，以便于系统地更好的维护和分析。

2、安全仪表系统的作用采集下层所有机组级/车间级控制系统的生产实时数据，实现厂级的状态监测、故障诊断、优化运行、操作指导、生命周期管理等功能；将机组状态信息和性能信息发送给上层的MIS系统。

SIS处于具有高可靠性、高精度、高速度要求的DCS系统与实时性要求不高的MIS 系统之间，是信息自动化架构中的过渡层面，起到隔离作用。

安全仪表功能的安全完整性等级选择与验证方法

开展分析。
图２ＳＩＦ与其他功能的关系
２ＳＩＦ的ＳＩＬ选择方法ＳＩＦ的ＳＩＬ选择方法有很多，有风险矩阵、安
全层矩阵、风险图、保护层分析（与ＨＡＺＯＰ等配
合使用）及事件数分析（ＥＴＡ）等。保护、流女｝、液位等）
工业一般的应用场合，ＳＩＬ３是最高等级。在工程
实践中，当过程危险和风险分析确认需要ＳＩＬ３以
安全仪表功能的仪表系统。而ＳＩＦ被定义为由ＳＩＳ执行的、具有特定ＳＩＬ的安全功能，特指由ＳＩＳ实现的安全功能，用于应对特定的危险事件，达到或保持过程的安全状态。物理结构上由传感器、逻辑控制器和最终元件组成，如图１所示，其最根本的特征是 “ 应对特定的危险事件 ” 并实现必要的风险降低 … 。根据安全仪表功能失效产生的后果和风险，
ＩＥＣ６１５１１将ＳＩＦ划分为不同的安全完整性等级
（ＳＩＬｌ～ＳＩＩＡ），但除了极罕见的特殊应用，在过程
作者简介：贾英超（１９８４一），工程师，从事仪表及自动控制的研究和管理工作，ｊｉａｙｃｈ＠ｃｎｏｏｅ．ＣＯＩＩ１．ｃａ。
化
工
自动
化及

安全仪表系统的功能安全评估方法性能分析

ＳＬ［Ｉ
。
分析方法，把系统故障状态或故障事件作为故它
障树的顶点，然后找出导致故障或事件的全部因素，依此类推，至找到故障机理或概率分布都是直
已知的因素为止。２２２可靠性框图法．．可靠性框图是用图形的方式来表示系统内部
间、一定条件下，安全相关系统执行其所规定的安全功能的可能性。选择安全完整性水平的目的是
方法在何种情况下具有较高的置信度。
２安全评估方法简介安全仪表系统的生命周期中，分析阶段为在安全仪表功能选择适当的ＳＬ水平，Ｉ在实现阶段
基于专家经验的方法主要是基于具有一定专业知识的技术人员依据个人经验，以往类似系与
统进行对比分析后确认安全仪表功能是否达到设
计的ＳＬ水平。Ｉ
２１５失效模式和影响分析．．失效模式和影响分析（ａｌｅＭｏｅｎＦｉｒｄｓａｄｕ
ｃ．在测试和维修时，故障树和马尔可夫模型
对上述获得ＳＬ方法的处理过程进行对比分Ｉ
析（２，２中序号表示各项工作在每种方法表）表的顺序，允许风险频率，是ＳＬ的要求率。Ｆ为ＦＩ
表２处理步骤对比
失效量，即某一安全功能的ＰＤ值。Ｆ目前有关ＳＬ采用的ＩＣ６５８ＩＣ６５１ＩＥ１０、１１、Ｅ

安全仪表系统的功能安全分析

监测功能：实时监测生产过程中的危险因素，如温度、压力、流量等报警功能：当监测到异常情况时，及时发出报警信号控制功能：通过控制逻辑，对生产过程进行干预，确保生产安全记录功能：记录生产过程中的关键数据，为后续分析提供依据
按照功能划分：安全控制、安全监测、安全保护按照危险程度划分：高风险、中风险、低风险按照使用场所划分：工业生产、交通运输、公共场所按照结构划分：单一型、冗余型、混合型
功能安全分析的步骤：明确分析目标、识别潜在风险、制定安全策略、实施安全措施、验证安全效果
功能安全分析的工具：故障树分析（FTA）、事件树分析（ETA）、风险矩阵法、风险指数法等
功能安全分析的关键要素
识别潜在危险和风险：对系统进行全面分析，找出可能存在的危险和风险
评估危险和风险等级：根据潜在危险和风险的性质和严重程度，进行评估和分类
取适当措施
功能安全分析过程：对系统进行风险评估、功能安全评估、故障树分析等
明确功能安全目标：确定系统需要达到的安全性能指标和安全要求。
识别潜在风险：对系统可能存在的潜在风险进行识别和分析。
设计功能安全方案：根据潜在风险，制定相应的功能安全方案，包括硬件、软件、人员等方面的措施。
实施功能安全措施：将功能安全方案具体化，进行实际操作和实施。
功能安全分析的重要性
功能安全是系统安全的重要组成部分功能安全分析有助于识别潜在的安全风险功能安全与系统安全相互关联，共同保障系统安全功能安全分析在工业领域具有广泛应用价值
识别潜在的安全风险和隐患
确定安全仪表系统的功能安全要求添ຫໍສະໝຸດ 标题添加标题添加标题
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评估现有安全仪表系统的功能和性能

安全仪表系统的功能安全分析

安全仪表系统的功能安全分析背景介绍在汽车、火车、飞机等运输工具中，安全仪表系统是至关重要的一环。

安全仪表系统包含速度表、转速表、油压表、水温表等仪表，可以显示车辆的运行状态，提醒驾驶员进行正确的操作，避免因驾驶员操作不当或系统故障导致事故的发生。

因此，安全仪表系统的可靠性和安全性是至关重要的。

为了保障安全仪表系统的功能安全，需要进行功能安全分析，以评估系统的安全性并采取相应的措施提高系统的安全性。

功能安全分析概述功能安全分析是指对系统的设计、结构、操作等进行评估，确定可能的危险并采取相应的安全措施保障系统的安全性。

通常包括以下几个方面：风险评估风险评估是对系统进行评估，确定可能的危险情况，包括人员、设备、环境等方面，同时评估每个危险情况的严重程度和概率，并根据风险程度进行优先级排序。

安全目标安全目标是针对每个风险评估结果制定的针对性措施，它旨在确保系统在各种风险情况下的安全性。

安全目标包括系统提供可靠的自我监控和故障诊断功能、提供适当的反馈信息以及确保系统与其他系统的相互作用。

安全需求安全需求是安全目标的具体化，用于明确规定具体的措施和要求，以确保系统在设计、生产、测试、部署和使用的过程中满足安全目标。

安全需求包括安全配置、安全功能、安全性能等方面。

安全验证安全验证是对系统的安全需求进行验证，评估系统的功能和安全性能是否符合安全需求。

安全验证通常包括模型验证、仿真验证、测试验证等方式。

安全仪表系统的功能安全分析风险评估安全仪表系统的风险评估通常包括以下几个方面：•硬件故障：例如仪表指针失灵、显示屏损坏、电路板短路等。

•车辆故障：例如引擎故障、刹车故障、漏油等。

•驾驶员操作不当：例如超速、疲劳驾驶、酒后驾驶等。

•外部环境因素：例如天气恶劣、道路障碍等。

根据风险评估结果，对应地制定安全目标和安全需求。

安全目标安全仪表系统的安全目标通常包括以下方面：•提供可靠的自我监控和故障诊断功能：例如检测到仪表指针失灵或显示屏损坏时提醒驾驶员进行检查和更换。

安全仪表系统的功能安全测试研究

和维护等各阶段活动提供参考。
２ＳＳ投入运行前的测试及要求Ｉ
加。安全仪表系统作为保障生产安全的重要措施，
需要在危险发生时正确地执行其安全功能，系统
投入运行前和运行后严格而有效的测试验证是维持所需安全完整性等级（Ｉ）ＳＬ和保证系统功能安全的关键。虽然ＩＣ１１Ｅ６５１对安全仪表系统的分析、设
确，无法满足ＳＳ的测试要求和整体安全生命周期的Ｉ功能安全管理要求。因此，研究安全仪表系统投入运
“ 黑盒 ” 的测试设计方法，从而无需使用系统内部结构知识，有时又称为行为测试、能性测试、功密封盒测试）性能测试（时、、定可靠性、可用性、完整性、安全目
了详细的分析和讨论。所提出的系统和各部件的测试内容、试要求以及测试流程和技术方法等为规划和管理测
安全仪表系统ＳＦ整体安全生命周期的功能安全测试与验证提供有力的指导，Ｉ也为安全仪表系统的分析、计、设开发、运行和维护等各阶段活动提供参考。关键词：安全仪表功能；工厂验收测试；离线测试；在线测试；测试流程
在ＳＳ安装到企业现场前需要对逻辑演算器和Ｉ相关软件一起进行测试，这种测试称为工厂验收测试（Ａ）有时也称为集成测试，ＦＴ，目的是确保逻辑演算器及相关软件满足安全要求规范中定义的要求，
ＦＴ测试可以较容易地将错误尽早地辨识出来进行Ａ校正。进行ＦＴ测试前，Ａ需要编制计划确定实施测试的类型、测试用例、测试描述和测试数据、与其他系统或接口的独立性、测试环境和工具、逻辑演算器配置、

浅谈关于安全仪表系统的功能安全

浅谈关于安全仪表系统的功能安全摘要：本文根据国内外安全仪表系统功能安全防护的研究基础，强调切实有效的进行安全完整性评估，提出了设备全生命周期防护的理念。

并简要介绍安全完整性相关概念，风险分析的方法与思路，以及安全完整性定级和验证的基本流程。

关键词：安全仪表系统;安全防护;功能安全;安全是工业控制系统的灵魂，谈到工业控制系统安全，安全仪表系统是工业控制系统的重要组成部分，承担安全防护的重要职责。

但国内工业控制系统安全防护仍处于起步阶段，功能安全概念的出现，从根本上阐述了工业控制系统安全防护的必要性及可行性[1]。

1 安全仪表系统与安全防护基本介绍1.1 安全仪表系统现状安全仪表系统（简称SIS）是由电气（Electric）、电子（Electronic）和可编程电子技术构成的仪表化的安全系统。

SIS由传感器、逻辑控制最终控制元件，以及电源等支持系统构成，用于当工艺参数超越预定的正常工况时，将工艺过程置于安全状态。

在石油化工生产装置生产正常时，SIS处于休眠或静止状态，生产装置或设施出现可能导致安全事故的情况时，能够瞬间准确动作，使生产过程安全停止运行或自动导入预定的安全状态[2]。

1.2 安全防护的相关概念工业控制系统安全建设的难点在于其系统天然存在安全脆弱性，同时其应用的环境具有特殊性，集中应用在关键基础设施、重点行业上。

2 安全仪表系统的安全防护现状2.1 国内外安全仪表系统安全防护研究国际上对安全仪表系统安全的研究起步早，标准多，形成了相对成熟的技术规范和标准体系，包括 ISA制定的用于制造业和控制系统安全标准ISA-99;国际电工委员会IEC/TC65/WG10制定的IEC61508电气/电子/可编程电子安全相关系统的功能安全、IEC61511过程工业领域安全仪表系统的功能安全;NS/ISA-S84.01（1996）安全仪表系统在过程工业中的应用;AICHE-1993化学过程的安全自动化导则。