工业控制软件功能安全的实现方法和评估

第47卷 第1期2011年2月

石 油 化 工 自 动 化

AUT OMATION IN PETRO -CH EMICAL INDUSTRY

Vol.47,No.1February,

2011

收稿日期:2010

1213。

作者简介:彭 瑜(1938 ),男,1960年毕业于清华大学动力系,上海工业自动化仪表研究所教授级高级工程师,长期从事工业过程控制系统的研究开发工作,自1996年后,研究开发方向集中在现场总线、工业以太网、M ES ,以及无线短程网的开发和工业应用,1993年起获得国务院特殊津贴,中国自动化学会理事,中国自动化学会仪表和装置专业委员会常务委员,上海市自动化学会荣誉理事,中国仪器仪表学会专家委员会委员,PLCopen 国际组织中国委员会主席。

工业控制软件功能安全的

实现方法和评估

彭 瑜

(上海工业自动化研究院智能仪表与系统研究所,上海 200233)

摘要:从趋势上讲,软件和人为因素导致控制系统失效、事故和停机的比例越来越高。这源于现在对软件的依赖越来越

高,软件也变得越来越复杂,以至于难以在软件的开发过程中有效地控制软件质量、软件的信息安全和软件的功能安全。从介绍控制系统功能安全和安全完整性的基本概念入手,阐述工业控制软件功能安全的概念、安全完整性等级和实现工业控制软件功能安全的流程及方法,包括对编程语言和实时操作系统的要求和选择。还用相当篇幅讨论工业控制软件功能安全的验证和确认的基本方法,指出在软件生命周期的各个阶段都要由第三方进行软件功能安全的验证,为保证最终软件产品的性能,在阶段性验证的基础上最终通过确认来确定它是否满足系统的所有要求。

关键词:工业控制软件的功能安全;软件功能安全的认证和确认;全可变语言;有限可变语言中图分类号:T P273 文献标志码:A 文章编号:10077324(2011)01000107

The Implementation Methods and Evaluation for

the Functional Safety of Industrial Control Software

Peng Yu

(T he Shanghai Industry Autom ation Resear ch Academy,Intelligent Instr um ent and Sy stem Research Institute,Shang hai,200233,China)

Abstract:By trending ,the pr opo rtio n of failures,faults and shutdo w n of control sy stem s,caused by so ftw are and artificial factors,has become higher and hig her.T hat is originated fro m w hich there are mo re and m ore dependent on softw ar e and softw are is becomeing mo re and more complex so that it is har d effectively to handle the quality,security and functional safety of so ftw ar e during softw are development course.It starts w ith introducing the fundam entation process and m ethods of functional safety of industrial contr ol so ftw are and im plementation metho ds,including the r equirements and selection of pr ogram ming languag es and r eal -time oper ating system.It is addressed to discuss verification and validation for functio nal safety o f industrial control softw are in detail.Furthermore it is pointed out that verificatio n o f softw are s functio nal safety should be made by the third party in every phase o f so ftw are lifetime and verification in order to guarantee the perform ance of final softw are products.

Keywords:functional safety of industrial contro l softw are;v er ification and v alidation for functional safety of softw are;full variability language;lim ited variability language 1 控制系统功能安全的基本概念

安全系统从关键性区分可分为以下几个层次:a)安全关键(safety -critical)系统:单个缺陷或失效会造成危险的故障,如核电站原子反应堆的停堆系统,高速轨道交通的安全停车系统。

b)安全相关(safety -r elevant)系统:单个缺陷或失效与第二个缺陷或失效会造成危险的故障,如石化行业的安全仪表系统。

c)非安全相关(interference -free)系统:即使多个缺陷或失效也不致造成危险的故障。