GB Z 29638-2013 电气 电子 可编程电子安全相关系统的功能安全 功能安全概念及GB T 20438系列概况.pdf
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1、ICS 25.040 N 10 远望中华人民共和国国家标准化指导性技术文件GB/Z 29638-2013/IEC/TR 61508-0: 2005 电气/电子/可编程电子安全相关系统的功能安全功能安全概念及G/T 20438系列概况Functional safety of electrical/ electronic/ programmable electronic safety-related systems-Functional safety and GB/T 20438 (IEC/TR 61508一0:2005 , IDT) 2013-07-19发布2013-12-15实施,旬P,也饼,
2、八巳守可归禽才气以J! 号、融._- 铠盹石WJip句句/中华人民共和国国家质量监督检验检亵总局中国国家标准化管理委员会发布GB/Z 29638-2013/IEC厅R61508-0:2005 目次前言.m 引言.NI 范围2 规范性引用文件.3 功能安全3.1 功能安全是什么.1 3.2 安全功能及安全相关系统.2 3.3 功能安全示例3.4 实现功能安全的挑战.2 4 GB/T 20438 E/E/PE安全相关系统的功能安全34.1 目的34.2 E/E/PE安全相关系统4. 3 技术方法.44.4 安全完整性等级.4 4.5 功能安全示例回顾44. 6 GB/T 20438框架4. 7 G
3、B/T 20438作为其他标准的基础.6 4. 8 GB/T 20438作为独立的标准.7 4.9 更多信息.7 附录A(资料性附录)IEC功能安全专区的常见问题列表. 8 I GB/Z 29638-2013月EC厅R61508-0: 2005 前GB/T 20438(电气/电子/可编程电子安全相关系统的功能安全由下列7个部分构成z-一一第1部分E一般要求z一一第2部分E电气/电子/可编程电子安全相关系统的要求;一一第3部分z软件要求z一一第4部分z定义和缩略语:一一第5部分z确定安全完整性等级的方法示例;一一第6部分:GB/T 20438. 2和GB/T20438. 3的应用指南z一一第7部
4、分z技术和措施概述。本指导性技术文件,是对GB/T20438标准的补充。它主要介绍功能安全的概念以及GB/T20438 系列标准的概况,本指导性技术文件可与GB/T20438系列标准配套使用。本指导性技术文件按照GB/T1. 1-2009给出的规则起草。与本文件中规范性引用的国际文件有一致性对应关系的我国文件如下:一-GB/T16499-2008 安全出版物的编写及基本安全出版物和多专业共用安全出版物的应用导则(lECGuide 104:1997 , NEQ) GB/T 20000. 4-2003 标准化工作指南第4部分z标准中、涉及安全的内容(lSO/IECGuide 51: 1999 ,
5、MOD) 本指导性技术文件等同采用IEC/TR61508-0: 2005(电气/电子/可编程电子安全相关系统的功能安全第0部分z功能安全概念及IEC61508系列概况。本指导性技术文件的技术内容与IEC/TR61508-0: 2005等同,为了便于使用,做了如下编辑性修改z一一删除国际标准的前言,按GB/T1. 1-2009重新编写了本文件的前言;正文中,凡是出现IEC61508之处均改为GB/T20438; 一一凡是出现本技术报告之处均改为本文件气一一根据GB/T1. 1-2009进行格式编辑性修改。本指导性技术文件由中国机械工业联合会提出。本指导性技术文件由全国工业过程测量和控制标准化技术
6、委员会(SAC/TC124)归口。本指导性技术文件主要起草单位z机械工业仪器仪表综合技术经济研究所、上海自动化仪表股份有限公司、上海工业自动化仪表研究院、北京和利时系统工程有限公司、深圳市步科电气有限公司、北京市劳动保护科学研究所、斯堪伯奥科技(北京)有限公司、菲尼克斯电气南京研发工程中心有限公司、中国铁道科学研究院、中机生产力促进中心、浙江大学智能系统与控制研究所、皮尔磁工业自动化贸易(上海有限公司、华中科技大学控制系、西门子(中国)有限公司。本指导性技术文件主要起草人z丁露、王春喜、欧阳劲松、史学玲、孟邹清、包伟华、李佳嘉、罗安、池家武、靳江红、王海清、张龙、张萍、张晓飞、冯冬芹、精卫中、
7、周纯杰、李佳。而且GB/Z 29638-20 13/IEC/TR 61508-0: 2005 51 本指导性技术文件的目的是介绍功能安全的概念,并提供GB/T20438系列标准的概述。当您有如下需求时可阅读本指导性技术文件z一一判断GB/T20438是否适用于您;一一参与可能涉及安全的电气/电子/可编程电子系统的开发;一一起草功能安全相关的任何其他标准。本指导性技术文件的第3章给出功能安全的非正式定义,描述了安全功能、安全完整性和安全相关系统之间的关系、给出如何得出功能安全要求的示例,并列出了一些用电气/电子/可编程电子系统实现功能安全将遇到的挑战斗第4章介绍了GB/T20438的具体内容,提
8、供了实现功能安全的方法,并描述了GB/T20438的目的、技术方法和框架。它阐述了GB/T20438可广泛地用于不同行业,并可作为许多其他标准的基础N 1 范围GB/Z 29638-2013月EC/TR61508-0 :2005 电气/电子/可编程电子安全相关系统的功能安全功能安全概念及GB/T 20438系列概况本指导性技术文件介绍了功能安全的概念及GB/T20438系列的概况。2 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T 20438. 1一2006电气/电
9、子/可编程电子安全相关系统的功能安全第1部分z一般要求(lEC 61508-1: 1998 , IDT) GB/T 20438. 2-2006 电气/电子/可编程电子安全相关系统的功能安全第2部分z电气/电子/可编程电子安全相关系统的要求(lEC61508-2:2000 ,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。EC61508-3: 1998 , IDT) 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定义和缩略语(lEC61508-4: 1998 ,IDT) GB/T 204
10、38. 5-2006 电气/电子/可编程电子安全相关系统的功能安全第5部分z确定安全完整性等级的方法示例(lEC61508-5: 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和GB/T20438. 3的应用指南(lEC61508-6: 2000 , IDT) 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z技术和措施概述(lEC61508-7 :2000 ,IDT) IEC Guide 104 安全出版物的编写及基本安全出版物和多专业共用安全出版物的应用导
11、则(Thepreparation of safety publications and the use of basic safety publications and group safety publica tions) ISO /IEC Guide 51安全方面在标准中引人安全条款的指南(Safetyaspects-Guidelines for their inclusion in standards) 3 功能安全3. 1 功能安全是什么安全是指避免会造成人体健康损害或人身损伤的不可接受风险,而这种风险是由于对财产或环境的破坏而直接或间接地导致的。功能安全是整体安全的一部分,它依赖于一
12、个系统或设备对其输入的正确响应。例如,在电机绕组上装一个热传感器,可以在电机过热前实现断电的过热保护装置是功能安全的一个例子。但用特殊的隔热材料来抵御高温就不是功能安全的例子(虽然这也是实现安全的一个例子,并GB/Z 29638-20 13/IEC/TR 61508-0: 2005 能抵御同样的危险)。安全或功能安全的确定需将各个系统视为一个整体,并且考虑各系统所处的交互环境。3.2 安全功能及安全相关系统一般来说,设备及相关的所有控制系统在特定环境下的重大危险必须由专业人员或开发人员通过危险分析来识别。该分析确定是否需要通过功能安全对每个重大危险提供足够的保护。如果需要,则应考虑在设计中采取
13、适当方法实现。功能安全只是应对危险的方法之一,同时其他消除或降低危险的方法,如通过设计实现固有安全,是至关重要的。术语安全相关用来描述这样的系统,该系统执行一个或多个特定功能以确保将风险保持在一个可接受的水平。根据定义,这样的功能就是安全功能。为实现功能安全,下面两种要求是必要的z一一安全功能要求(功能用来做什么).一一安全完整性要求安全功能按要求执行的可能性)。安全功能要求由危险分析确定,安全完整性要求由风险评估确定。安全完整性的等级越高,危险失效发生的可能性越低。无论采用什么技术执行安全功能的系统,就是安全相关系统。安全相关系统可独立于设备控制系统,或者设备控制系统本身可实现安全功能。后者
14、中,设备控制系统就是一个安全相关系统。安全完整性的等级越高,安全相关系统的工程实施要求越严格。3.3 功能安全示曹;Ij设想一台机器,其旋转叶片由钱接硬质防护罩来保护。需要打开防护罩进行例行清洁时,可能触及叶片。防护罩是联锁的,在防护罩打开时电机断电、启动剧车,使叶片在可能伤害到操作员前停止旋转。为了保证安全,有必要进行危险分析和风险评估。a) 通过危险分析识别清洁叶片可能出现的危险。对此机器,在启动刹车并使叶片停止前,镜接防护罩的开度不能超过5mm。进一步分析显示,使叶片停止的时间不应超过1s。以上这些描述了安全功能的要求。b) 通过风险评估确定安全功能的性能要求。其目的是保证安全功能的安全
15、完整性足够保证危险事件不会使人处于不可接受的风险环境中。安全功能失效导致的伤害可能是操作人员的手被切断或仅仅是擦伤,风险还取决于防护罩打开的频率,可能是一天多次或少于一月一次。所要求的安全完整性等级随着伤害的严重程度和暴露于危险环境频率的增加而提高。安全功能的安全完整性取决于正确执行安全功能所需的所有设备,即联锁、相关电路、电机和刹车系统等。安全功能及其安全完整性规定了在特定环境下各系统作为一个整体所要求的行为。总之,危险分析识别如何避免与叶片相关的危险事件发生。风险评估给出为使风险可接受的联锁系统所要求的安全完整性。如下两个因素产哪些安全功能必须执行即安全功能要求,和执行安全功能所必需的确定
16、性程度如何即安全完整性要求,是功能安全的基础。总之,危险分析识别如何避免与叶片相关的危险事件发生。3.4 实现功能安全的挑战安全功能越来越多地由电气、电子或可编程电子系统执行。这些系统通常很复杂,不可能在实际中完全确定其每种失效模式或测试所有可能的行为。尽管测试是必要的,但很难预测其安全性能。2 防止危险失效或出现危险失效时对其进行控制,是系统设计时面对的挑战。危险失效来自z错误的系统、硬件或软件规范s一一安全要求规范的遗漏(例如,未明确在不同操作模式下所有相关安全功能); GB/Z 29638-20 13/IEC/TR 61508-0: 2005 一一随机硬件失效机制z系统硬件失效机制;一一
17、软件错误;一一共因失效z一一人因错误s一一环境影响(例如电磁、温度、机械因素); 一一供电系统的电压扰动(例如断电、欠压、供电恢复)。GB/T 20438包括最大眼度地减少这些失效的要求,详见第4章。4 GB/T 20438 E/E/PE安全相关系统的功能安全4. 1 目的GB/T 20438的目的是z一一发挥E/E/PE技术的潜在优势,提高安全性和经济性F一一在整体安全的框架内推动技术的发展;一一提供技术上完整的、基于系统的方法,为未来提供充分的灵活性;一一提供基于风险的方法,确定安全相关系统的性能要求;一一-提供可以在工业中直接使用的通用标准,也可用来帮助制定各领域标准(例如机械、化工、医
18、疗或铁路)或产品标准(例如动力驱动系统); 一一在使用基于计算机的技术时,为用户和管理当局提供一种增强信心的手段;一一提供基于共同基本原则的要求,以促进2 为不同领域的子系统和器件的供应商提高供应链效率; 改善交流和要求(更清晰地描述需要规定的内容); 开发可跨领域使用的技术和措施,增加可用的资源; 需要的情况下,开发一致性评估服务。GB/T 20438不包括那些可能是必要的预防措施,这些措施用以防止未授权的人员对E/E/PE安全相关系统实现功能安全的破坏,和/或其他负面影响。4.2 E/E/PE安全相关系统GB/T 20438针对安全相关系统实现的功能安全,而这些系统主要采用电气/电子/可编
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