GB T 20438.7-2006 电气 电子 可编程电子安全相关系统的功能安全 第7部分 技术和措施概述.pdf
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1、ICS 25.040 N 10 中华人民共和国国家标准GB/T 20438.7-2006/IEC 61508-7:2000 电气电子可编程电子安全相关系统的功能安全第7部分:技术和措施概述Functional safety of electrical/electronic/programmable electronic safety-related systems-Part 7 :Overview of techniques and measures OEC 61508-7 :2000,IDT) 2006-07-25发布2007-01-01实施中华人民共和国国家质量监督检验桂瘦总局告士中国国家
2、标准化管理委员会. ., GB20438.7-200在IEC61508-7 , 2000 E次前言,.皿引言,.,.凹1 范围.2 统范性引用文伶.3 3 定义和编略语.,盏,.3附录AC资科位戴录)E/E/PES的技术和结施概述2随机硬件失效控秘. 4 A. l 电气.- .,.-. 4 A.2 电子.5 人3处理单元,.6A.4 不可变的存储区,. 7 人5可变的存储区.9 A. 6 I/O单元和接口(外部通信-. 11 人7数据通路(内部通信z.,. 12 人8电源.,.13 人9时序的和逻辑的程序序列监视u.E., . 14 A. 10 通凤和加热,.,H.15A.11 通信和大容量存
3、储器.15 A 12 传感器.a.,. 16 A. 13 最终元件(执行器)A 14 对于实际环境采取的措施.E 17 段录以资料性附录E/E/PES的技术和措施被述z系绞失效的避免,川、,E . 18 B. 1 一般测量和技术. E . 18 丘2E/E/PES安全要求规范.-., 20 战3E/E/PES的设计积开发.23 战4E/E/PES操作和维护统程自.,. 26 总5E/E/PES集成. .比B 6 E/E/PES安全性确认. . . . . . . . . . . . . . 30 附录G资料性附录达到软件安全完整性的技术顽措施的评述,川,. 34 1 一般要求,. . . .
4、34 巳2要求和详细的设计“.,. 34 巳3结构设计.,. . 45 4 开发工具和编程语言.,.”. 49 c. 5 验证和修改. . 54 巳6功能安全评估.,. . . . . . . . . . . . 62 附录D(资斜性附录磷定预开发软件的软件安全完整性的一种概率法.仍认1一般要求. . z . 65 D.2 统计测试公式及其应用举例.,. 65 D 3 参考文献.,、“GB/T 2日438.7-20日6/IEC61508-7 :200号参考文章先.69 索号I.,. 70 图IGB20438的总体框架.,. 2 表c.1 建议的专用编程语言自表D.l 安全完整性等级的置信度的必
5、要历史.65 表D.2低要求操作模式的失效模率,“表D.3两个溅试点的平均距离. . . . . . . 66 表D.4高要求或者连续操作模式对的失效概率.67 表D.5 3理试所有程序属位的被率 . .,们n GB/T 20438.7-2006/IEC 61508-7 ,2000 GB/T 20438由下列7部分构成第1部分般要求;前言第2部分z电气电子巧言自程电子安全相关系统的要求;一第3部分软件要求;一第4部分.主义和缩路语:第5部分z确定安全完整性等级的方法示例;第6部分,GB/T2043昌.2和GB/T20438. 3的应用指南g第7部分z技术秘措施概述。本部分是GB/T20438的
6、第7部分。本部分等同翻译国际标准!EC61508 7 ,2000 03(第1板对电气电子可编程电子安全相关系统剖功能安全第7部分z技术和措施概述以英文版人附录A、附录B、附录C、附录D为资料位附录。本部分与!EC61508 7,2号。在技术内容上没有差异,为便于使用做了下列编辑性修改2a) 将“IEC61508”改为“GB/T20438飞b) 本“国际标准”i司改为“本标准”2c) 删除医际标准中1.2中注2,因为此注所表述的是!EC615”在美画和汹拿大等涅的应用情况,与我国的实际不符,所以删除;d) 用小数点气”代替原标准中作为小数点凶逗号“,”。本部分由中国机械工业联合会提出G本部分出全
7、国工业过程测量和控制标准化技术委员会(SACTC124)归口。本部分E驾机械工业仪器仪表综合技术经济研究所负责起草。本部分主要起草人z欧阳劲松、冯晓升、王莉、蔡延安、马光武、梅?在、郑旭等匮GB/T 20438.7-2006/IEC 61508-7 :2口号。51 言由电气和电子器件构成的系统,多年来在许多领域中执行其安全功能,以计算机为基础的系统般指可编程电子系统(PES)在许多领域中用于非安全目的,但也越来越多地用于安全目的,为使计算筑系统技术更有效安全的使用,有必要送行安全方面剖指导。GB/T 20438针对由电气或电子和可编程电子部件构成的、起安全作用的电气电子可编程电子系统(E吧PE
8、Sl的整体安全生命周期,提出了一个通用的方法a建立统一的方法的吕的是为了针对以电子为基础的安全格关系统提出一种一致的、合理的技术方针,主要目标是促进应用领域标准的制定公在许多情况下,可用多种基于不同技术治防护系统来保证安全付日机械的、液压的、气功的毛电气的、电子的、可编程电子的等等。从安全战略角度不仅要考虑各系绞中元器件的问题如传感器、控制i器、执行器等)哺育言且要考虑构或组合安全相关系统的所有安全德关系统c因此GB/T20438对电气电子可编程电子(E/E/PE)安全相关系统进行了统定。GB/T20438还提出了一个框架在这个框架内,基于其他技术的安全相关系统也丐同时被考虑进去。在各矜应用领
9、域里,存在着许多潜在的危险和风险,包含的复杂性也各不相同,从而需应用不同的E/E/PESo对每个特定的应用,则根据应用的不同而确定所需的安全量。GB/T20438仅是使这些量值规范化eGB/T 20438 考虑了当使用EiE/PES执行安全功能对,所涉及到的整体安全生命周期、E/E/PES安全生命周期以及软件生命周期的各阶段(如初始构思,整个设计、实现、运行和维护到停用)。针对飞速发展的技术,建立一个足够健壮而广泛的能满足今后发展需要约框架。有利于促进E!E/PES安全相关系统在不同领域中格关标准的和j运各应用领域相交叉应用领域相关标准应在GB/T20438的框架下制定,使之具有高水孚的一致性
10、(如基础原理,术语等的致性),并将既安全又经济。为达到E/E/PE安全相关系绞所需的功能安全,提供了编制安全要求规范的方法。使用了个安全完整性等级字比安全完整性等级规定了E/E/PE安全相关系统要实现的安全功能的目标安全完整性等级。采用了一矜可磷定安全完整位等级要求的基于风险的方案企建立了EE/PE安全相关系绞的数值目标失效量这些量都同安全完整性等级指联系c建立了危险失效模式中目标失效量的一个下限,此下限是对单E/E/PE安全极关系统的要求。这是坚系统运行在zI) 低要求操作模式下,为了执行它的设计功能,一旦要求时,就把下限设定成平均失效概率为10万;2) 离要求操作模式或者连续操作模式下,F
11、限设定成危险失效慨率为10勺人注2单AE/E/PE安全捕关系统不定是单遥道结棒。采用f泛的原理、技术和措施以达到E/E/PE安全格关系统的功能安全,但不使用失效安全的概念这个概念是在很好定义了失效模式,并旦复杂性相对较低对的一个数值。由于E/E/PE安全相关系统的复杂性均在GR/T20438范罢之内,因此不适用失效安全的概念。N 1 范嚣GB/T 20438.7-2006/IEC 61508-7 :2000 电气电子可编程电子安全相关系统的功能安全第7部分:技术和措施摄述1. 1 f;B/T 20438的本部分包含了GB.矿T20438. 2和GB/T2038. 3有关的各种安全技术和措施的概
12、述c注参考文革在仅作为各种方法和工具或示例的基本参考,不一定代表当离技术在平。1. 2 GB20438. LGB/T却438.2, GB/T 20438. 3和GB/T20438. 4是基础安全标准虽然它们不适用于简单的E吧PE安全相关系统(见GB20438.420侃的3.4,川,但作为基础安全标准,各技术委员会可以在IEC导则1悦和ISO(IEC导则51的指导下制定格关标准时使用。对于每个技术委员会,都有责任在其制定的标准中使用基础标准。同时,GB/T20438也是一个可独立使用的标准回在适用的情况下,技术委员会在制定其标准对都应使用基础安全标准。也就是说,本基础安全标准涉及的要求、漫试方法
13、或测试条件,只有在相关技术委员会制定标准碍加以引用或包含对,才能得到应用。注只有在满足所有有关要求时,才能实现E/E/PE安全相关系统治功能安全争因此,仔细考虑和适当参考所有有关要求是很重要的。1. 3 图1是GB/T20438的整体框架函,并指出了GB.20438.7在实现毛E/PE安全相关系统功能安全中所起的作用DGB/T 20438.7-2006/IEC 61508-7 :2000 辑龄革的章圭要革攘幸、适F草草昆、定立、盘险和民淦升析(E/E/PE圭圭相关重统,其艳技术安圭相关矗辑且外董事风险辩证设施7. 17 5 E/E/PE圭圭插关系统的主装、试运行租安全性幢虱7口租7.14 E/
14、E/PE主圭相关矗绕豹运行、蛙护、量改事型、停用或赴理7 15 7 17 G 回1GB/T 20438的总体框架2 定且和缩略语GB/T 20438.7-2006/IEC 61508-7 :2000 2 规范性引用文件下列文件中的条款通过GB20438的本部分的引用而成为本部分的条款。凡是注目翔的引用文件其随后庆有的修改单(不包括勘误的内容或修订极均不适用于本部分,然而,鼓励根据本部分达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注目织的引用文件,其最新版本适用于本部分。GB/T 20438. 1 2006 电气电子J可编程电子安全相关系统的功能安全第1部分一锻要求OEC 61508
15、J,1998,IDT) GB/T 20438. 2 2006 电气f电子可编程电子安全相关系统的功能安全第2部分电气r电子jjJ编程电子安全相关系统的要求。EC61508-2 ,2000 ,IDT) GB/T 20438. 3 2006 电气电子可编程电子安全相关系统的功能安全第3部分z软件要求OEC 61508 3:198,!DT) GB/T 20438. 4 2006 电气;电子可编程电子安全相关系统的功能安全第4部分z定义和缩疆各i吾OEC61508 4:1998,lDTl GB/T 20438. 5 2006 电气电子可主章程电子安全相关系统前功能安全第5部分确定安全完整性等级的方法示
16、俩口EC61508 5:1998,IDT) GB/T 20438. 6 2006 电气电子可编程电子安全相关系统的功能安全第6部分zGB/T 20438. 2辛苦GB/T2号438.3的应用指离(EC61508-6: 2000, IDT) IEC导到104:1997安全出版物的编写及基本安全出版物和分类安全出版物的应用ISO/IEC导则51,1”。安全方面在标准中引人安全条款的指离3 定义和缭略语GB/T 20438的本部分的定义和缩童基语已在GB20438.4中绘出。3 GB/T 20438.7-2006/IEC 61508-7 ,2000 附录A资料性辩录E/E/PES的技术和措施概述:随
17、机硬件失效控制参看GB/T2日438.2)A. 1 电气整体吕标z控制机电元件中的失效。A. 1. 1 利用在线监视捡到l失效注g在GBIT20438. 2 2006鹅表A.2、表A.3.表A.7剥表A14及表A.19中引用了本技术措施E吕的:通过监视EIE/PE安全相关系统在响应受控设备(EUC)正常(在线)运行时的行为来检测失效Dt毒述z在某些条件下,可用(例如)EUC约时间行为信息来检泌失效,例如,一般是由EUC启动UE/PE安全相关系统组成部分的一只开关,如果在预定的对间开关并不改变状态,)Ill将检测到一次失效,通常要测定失效部位是不可能主号。A. 1. 2 继电器触点监挠注s在GB
18、IT20438. 2 2006刻表A.2辛苦表A.15中引用了本技术结施。远的:治测三撞电器触点的失效伊j奴被熔接。描述z强制接触(或者可靠的导向接触)继电器可使它们的她点刚性地接在一起,假定有两组转换触点分别为a和,a是常开触点,是常闲最主点,被熔接时,滔继电器线圈断电,a不能商合,因此,当络电器线自重新电时,监视常陈章虫点的吸合可用来证明常开触点a己打开。常陪她点闭含的失效表现触点a的一次失效所以对任何受触点a控制的机器而言,监视电路应保证安全天札或保持关机状态e参考文献zZusammenstel!ung und B凹NertungelektromechaniscerSichrheitss
19、chaltungn f i主rVerriegelung semrichtungen. F. Kreutzkampf, W. Hertel, Sicherheits臼chmschesInformations und Arbeitsblatt 330212,BIA Handbuch.17,Lfg. X/91,Eric仨Scnmid乞Verlag,Bielefeld.An la在ensicherungm且1i口elnder MSR Technik. G. Strorman,Oldenburg. 183. A. 1. 3 比较器注在GB!T20438. 2 2006约表A.2.衰A.3,表A.4中引黑
20、了丰技术措施。吕的:为f尽早检测个独立处理单元或者比较器中前(非同时的)失效。描述E利用一个硬件比较器周弱性地或者连续地比较独立处理单元的信号。可以在外部吉普试比较器,或者它本身I使用自监视技术。监测到的处理器行为主号差异将产生一条失效报文eA. 1. 4 多数表决器注2在GB/T2043在22006约表A.2,表A.3和表A.4中引用了本技术矿措施a目的:为了检测和防护至少三个硬件通道之一中必失效c播述z使用多数原理(3个中有2个、3个中有3个、或者n个中m个)的个表决单元被用来检测和防止失效。可在外部深试表决苦苦,也可使用自监视技术。参考文章文z化学过程的安全自动化指南,CCPS.AICh
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