仪器仪表产品功能安全评估测试技术研究与分析.pdf

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1、2014年7月25日第31卷第4期通镌电潦技术TelecomPowerTechnology文章编号：10093664(2014)04005204仪器仪表产品功能安全评估测试技术研究与分析l鞠嘲麟陶丞(中煤科工集团上海研究院，上海201401)摘要：文中分析工业控制领域中仪器仪表特点和功能安全标准，并横向比较研究安全相关领域，包括核电、铁路、汽车等对于功能安全评估的要求。研究进行评估过程中采用的测试技术，包括EMC试验方法和软件验证和确认方法。功能安全产品的试验不同于普通产品型式试验要求，因此部分EMC试验指标与

2、基础试验标准的试验指标相比，主要在试验时间、范围以及次数上针对功能安全提出要求。同时，在软件验证和确认过程，针对功能安全产品进行软件验证和确认过程，包括文档评审、编码规则检查、单元测试和集成测试。最后就已完成项目，对功能安全评估测试技术进行小结，提出今后研究主要内容。关键词：功能安全；SIL；EMC；软件测试；验证和确认中图分类号：TP274文献标识码：A随着人民生活水平提高，对于安全的要求也越来越高。近年来，在电子元器件技术、软件工程技术上不断有重大技术突破，同样在可靠性研究的基础上，对产品设备提出了功能安全

3、的要求。功能安全指的是故障导向安全，前身是可靠性基础。IEC61508功能安全系列标准是一个总体标准，从1998年IEC65委员会出版第一版开始，伴随着工业发展与更新，不断融入新的开发技术、评审技术以及测试方法，目前已是第二版，适用于包含有一个或多个E／E／PE，即电气／电子／可编程电子装置的安全相关系统，针对该安全相关设备或系统失效将对人和环境安全产生影响的E／E／PE安全相关系统。1标准介绍IEC61508功能安全系列标准涵盖了整个安全相关的产品或系统全生命过程，包括了功能安全管理、功能安全硬件评估分析、功

4、能安全软件验证与确认以及收稿日期：20140504作者简介：陶丞(1985)，男，汉族，上海人，2006年7月毕业于上海科学职业技术学院，现从事矿用产品安全检测工作。项目运行和退役全生命周期过程。功能安全的对象包括防爆隔离栅、带软件的智能变送器、机柜控制系统等范围。IEC61508功能安全标准由7部分构成，结构如下：第1部分：一般要求；第2部分：电气／电子／可编程电子安全相关系统的要求；第3部分：软件要求；第4部分：定义和缩略语；第5部分：确定安全完整性等级的方法示例；第6部分：应用IEC61508—2和IEC

5、61508—3的指南；第7部分：技术和措施概述。之后，为便于IEC61508标准推广，又出版第0部分，介绍IEC61508以及功能安全的典型应用。功能安全(functionalsafety)在标准中定义如下：与EUC和EUC控制系统有关的整体安全的组成部分，它取决于E／E／PE安全相关系统，其它技术安全相关系统和外部风险降低设施功能的正确行使。同时，IEC61508功能安全标准还提出以下几个一～一一～一一一一一砌删篙．篡黧竺一一一一～一一一一一．{

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7、攀蛐一一譬眦舶一～～一一～一～～一一一旧～1l：黧一鼍I一嘶砌h1l～1l■一邳_i一Ⅵ～一一一一～一一一一～一一一一一一一一一～、∞僦啊_莹兰：引．m№一曲一～一一一一一一一一一一通缱电泺技术2014年7月25日第31卷第4期陶丞：仪器仪表产品功能安全评估测试技术研究与分析TelecomPowerTechnologyJuly25，2014，V01．31No．4关键概念。(1)安全相关系统(safety—relatedsystem)所指的系统包括：a．必需要能实现要求的安全功能以达到或保持EUC的安全状态；b．

8、自身或与其它E／E／PE安全相关系统、其它技术安全相关系统或外部风险降低设施一道，能够达到要求的安全功能所需的安全完整性。(2)安全完整性等级(safetyintegritylevel(SIL))指一种离散的等级(1至4)，用于规定分配给E／E／PE安全相关系统的安全功能的安全完整性要求，在这里，安全完整性等级4是最高的，安全完整性等级1是最低的。该SIL指标不仅包括硬件设备，同时包括整个系统的SIL指标。(3)安全生命周期(safetylifecycle)指安全相关系统实现过程中所必需的生命活动，这些活动发生

9、在从一项工程的概念阶段开始，直至所有的E／E／PE安全相关系统，其它技术安全相关系统，以及外部风险降低设施停止使用为止的一段时问内。考虑到功能安全作为一个基础标准，而同时核电领域对安全性的高要求，因此早期应用IEC61508对整个系统分类和软件分类进行借鉴和参考，并发布了IEC61513—2001核电厂安全重要的仪表和控制系统总体要求、IEC61226核电厂安全重要仪表和控制功能分类、