安全仪表系统通信功能的可靠性评估.pdf

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1、2016正仪表技术与传感器2016第5期InstrumentTechniqueandSensorNo．5安全仪表系统通信功能的可靠性评估丁龙，王宏(1．中国科学院沈阳自动化研究所网络化控制系统实验室，辽宁沈阳110016；2．中国科学院大学，北京100039)摘要：安全仪表系统通信功能的可靠性评估需要量化功能安全通信的残余错误概率和残余错误率。论文发现了一些残余错误，在目前的量化模型的基础上加以扩展，从通信报文结构组成的角度，提出了一个更全面、更合理的量化模型，把文中发现的这一部分残余错误也考虑进去。结果表明，这一部分残余错误对功能安全通信的残余错误率量化和

2、安全完整性等级验证会有很大的影响。在评估功能安全通信的可靠性时，应该认真对待这一部分残余错误。关键词：安全仪表系统；安全完整性等级；残余错误概率；残余错误率中图分类号：TP23文献标识码：A文章编号：1002—1841(2016)05—0084—05lliabilityAssessmentforCommunicationFunctionofSafetyInstrumentedSystemDINGLong一，WANGHang(1．LabofNetworkedControlSystems，ShenyangInstituteofAutomation，Chinese

3、AcademyofSciences，Shenyang110016，China；2．UniversityofChineseAcademyofSciences，BeUing100039，China)Abstract：Residualerrorprobability(RP)andresidualerrorrateoffunctionsafetycommunicationwerequantifiedtoassessthereliabilityofsafetyinstrumentedsystem(SIS)．Someresidualerrorswerefoundinth

4、ispaper．Onthebasisofthequantitativemodeltobeextended，fromcommunicationmessagecompositionpointofview，amorecomprehensiveandreasonablequantificationmethodwaspresentedtotakethefoundresidualerrorsintoaccount．Theresulmturnouttheseresidualerrorsmayhaveagreatin—fluenceonquantificationofres

5、idualerrorrateandsafetyintegritylevel(SIL)verificationoffunctionalsafetycommunication，andtheyshouldbetreatedseriouslyforreliabilityassessmentoffunctionalsafetycommunication．Keywords：safetyinstrumentedsystem；safetyintegritylevel；residualelTorprobability；residualerrorrate0引言安全功能功能安全国

6、际标准IEC61508_1发布之后，安全仪表系统(SafetyInstrumentedSystem，SIS)也随之问世。SIS的开发严格按照IEC61508的要求，采用安全生命周期的技术框架执行。安全生命周期中一个必需的步骤就是SIS的安全完整性等级(SafetyIntegrityLevel，SIL)验证，也就是计算SIS在要求时的平安全功能豹PDF，PFH均危险失效概率(PFD)或者每小时的平均危险失效频率图1典型的SIS框图(PFH)。以低要求情况为例，SIL与PFD的对应关系如表1所超过SIS安全功能最大总失效率的1％，即1％rule。安全通信示。的可

7、靠性由残余错误率参数进行度量，也就是说，通信功能的表1SIL与PFD的对应关系残余错误率不超过SIS安全功能的最大PFD或最大PFH的安全完整性等级(SIL)要求时的平均危险失效概率(PFD)1％。以高要求情况为例，残余错误率与SIL，PFH的对应关系SIL410≤PFD<10一如表2所示。SIL31O一≤PFD<10一表2残余错误率与SIL，PFH的对应关系SIL210一≤PFD<10—2SILl10一≤PFD<10一图1是一个典型的SIS。在SIS中，通信功能执行安全数据的传输。通信功能的可靠性对于SIS的安全功能是至关重要的。IEC61784—3是功能

8、安全通信国际标准，通信功能作为SIS安全功能的一部分