SIL（Safety Integrity Level）-安全完整性等級認證


sil 功能安全

       SIL認證是基于IEC 61508, IEC 61511, IEC 61513, IEC 13849-1, IEC 62061, IEC 61800-5-2等標準，對安全設備的安全完整性等級(SIL)或者性能等級(PL)進行評估和確認的一種第三方評估、驗證和認證。功能安全認證主要涉及針對安全設備開發(fā)流程的文檔管理(FSM)評估，硬件可靠性計算和評估、軟件評估、環(huán)境試驗、EMC電磁兼容性測試等內(nèi)容。

 

       歐洲電工標準化（CENELEC的縮寫）委員會，歐洲三大標準化組織之一 CENELEC負責電子工程領域的歐洲標準化。CENELEC連同電信標準化（ETSI）和CEN（所有其他技術領域的標準化）形成了歐洲標準化體系。

 

       SIL認證一共分為4個等級，SIL1、SIL2、SIL3、SIL4，包括對產(chǎn)品和對系統(tǒng)兩個層次。 其中，以SIL4的要求最高。

SIL認證主要依據(jù)標準

 

1.      IEC 61508:

         電氣/電子/可編程電子安全相關系統(tǒng)的功能安全性

         IEC61508標準規(guī)定了常規(guī)系統(tǒng)運行和故障預測能力兩方面的基本安全要求。這些要求涵蓋了一般安全管理系統(tǒng)、具體產(chǎn)品設計和符合安全要求的過程設計，其目標是既避免系統(tǒng)性設計故障，又避免隨機性硬件失效。

 

          IEC61508標準的主要目標為：

? 對所有的包括軟、硬件在內(nèi)的安全相關系統(tǒng)的元器件，在生命周期范圍提供安全監(jiān)督的系統(tǒng)方法;

? 提供確定安全相關系統(tǒng)安全功能要求的方法;

? 建立基礎標準，使其可直接應用于所有工業(yè)領域。同時，亦可指導其他領域的標準，使這些標準的起草具有一致性(如基本概念、技術術語、對規(guī)定安全功能的要求等);

? 鼓勵運營商和維護部門使用以計算機為基礎的技術;

? 建立概念統(tǒng)一、協(xié)調(diào)一致的標準架構(gòu)和體系。

 

2.      IEC61511:

         過程工業(yè)領域安全儀表系統(tǒng)的功能安全要求

 

          IEC61511是專門針對流程工業(yè)領域安全儀表系統(tǒng)的功能安全標準，它是國際電工委員會繼功能安全基礎標準IEC61508之后推出的專業(yè)領域標準，IEC61511在國內(nèi)的協(xié)調(diào)標準為GB/T 21109。在過程工業(yè)中，儀表安全系統(tǒng)都被用來執(zhí)行儀表安全功能，IEC61511標準解決了儀表應達到怎樣的安全完整性和性能水平的問題。

 

          對于與安全相關的裝置安全功能的確認，SIL等級是全世界廣泛認可的安全完整性定義方法。針對過程控制行業(yè)，與之相關的國際標準主要有IEC 61508 標準（設計和運行安全儀表系統(tǒng)的基礎根據(jù)），IEC 61511 標準主要關注過程控制應用的系統(tǒng)，針對裝置設計人員遵照 IEC 61511 標準并根據(jù) IEC 61508 標準來完成設計。

 

3.      ISO13849-1:

         機械安全.控制系統(tǒng)的相關安全部分.第1部分:設計用一般原理

         新版 ISO13849-1 標準即將在2011年底正式生效實施，這將是機械功能安全領域全新的里程碑。在以往要求系統(tǒng)的確定性上，增加了一些系統(tǒng)故障概率方面的評估，從而可以實現(xiàn)從零部件到系統(tǒng)進行全面性安全評估。同時該標準也為設計人員提供了更多的，可以量化的設計實現(xiàn)方法，如增加了系統(tǒng)安全等級 (PLr)、系統(tǒng)平均無危險故障時間 (MTTFd)、系統(tǒng)診斷檢測范圍 (DC)、共因故障預防 (CCF)等參數(shù)，從而有效的解決了原有 EN954-1 標準無法實現(xiàn)定量化判斷系統(tǒng)安全性的問題。

 

         新版 ISO13849-1 標準針對一些新型的控制方法，提供了更有效的安全評估解決方案?？商嵘刂葡到y(tǒng)越來越復雜的機械設備的安全等級，保證生產(chǎn)安全性和高效率，并且結(jié)合新技術和設計經(jīng)驗，幫助企業(yè)在總體效率、生產(chǎn)力和靈活性方面得到提升，保證連續(xù)性生產(chǎn)，減少意外停機時間，并降低開發(fā)、操作和維護成本。盡快執(zhí)行該項標準，可保證機械制造商在激烈競爭中搶得市場先機。

 

4.      IEC62061:

        機械安全.與安全有關的電氣、電子和可編程序電子控制系統(tǒng)的功能安全

        IEC/EN 62061與EN ISO 13849-1:2008標準均包含了與安全有關的電氣控制系統(tǒng)。采用這兩種標準后，可獲得同樣等級的安全性能與安全完整性。每種標準采用的方法存在差異，但都適于各自的讀者。EN ISO 13849-1:2008在其說明部分的表1中給出一種限定情況。當采用復雜的可編程技術時，應將最高PL性能等級定義為PLd。

 

       為了能夠采用復雜的、可由先前非傳統(tǒng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)執(zhí)行的安全功能，IEC/EN 62061標準提供相應的方法。為了提供采用傳統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)執(zhí)行更傳統(tǒng)的安全功能所需的更直接、更簡單的路徑，EN ISO 13849-1:2008標準也給出了相應的方法。這兩種標準的重要區(qū)別是適用于不同的技術領域。IEC/EN 62061標準僅限于在電氣系統(tǒng)領域。EN ISO 13849-1:2008標準則適用于啟動、液壓、機械以及電氣系統(tǒng)。主要定義的參數(shù)為PFH、MTTF、DC、SFF等。

 

5.      IEC61326-3-2:

        測量、控制和實驗室用電氣設備.電磁兼容性(EMC)的要求：與安全相關的系統(tǒng)和用于與執(zhí)行安全相關功能(功能安全)。

 

         IEC 61326-3-1和IEC 61326-3-2標準已經(jīng)發(fā)布，其中規(guī)定了安全相關設備的抗擾度水平的附加要求，包括概率非常低的可能發(fā)生在任何場所的極端情況。試驗模擬設備工作狀態(tài)下嚴酷的電磁現(xiàn)象，如瞬時脈沖是模擬數(shù)字電路或者數(shù)字信號傳輸?shù)乃沧儬顟B(tài)。為了增加安全完整性等級（SIL）的電磁抗擾度的可置信度，在進行抗電磁現(xiàn)象性能試驗時相對于基礎標準要施加更多數(shù)量的脈沖或者加長試驗的時間以及提高試驗等級。例如對用于SIL3的設備，電快速瞬變試驗的等級為4kV，試驗持續(xù)時間應為基礎標準規(guī)定時間的5倍。

 

6.      ISO26262:

        道路車輛系統(tǒng)設計功能安全

 

        制定ISO 26262標準的目的是使得人們對安全相關功能有一個更好的理解，并盡可能明確地對它們進行解釋。ISO 26262是從電子、電氣及可編程器件功能安全基本標準IEC61508派生出來的，主要定位在汽車行業(yè)中特定的電氣器件、電子設備、可編程電子器件等專門用于汽車領域的部件，旨在提高汽車電子、電氣產(chǎn)品功能安全的國際標準。此標準一經(jīng)提出，即受到了各大汽車制造商、汽車零部件商的高度重視，并積極推動該標準在產(chǎn)品開發(fā)中的執(zhí)行。

 

        基于IEC 61508標準基礎上，ISO 26262標準定義了電氣、電子系統(tǒng)的使用安全性。汽車設計中的一大難點是如何預先評估潛在的危害和風險，并且采取適當?shù)姆椒▉頊p小這些風險。為了促進這一過程，ISO規(guī)定在開發(fā)工作的開始必須要進行“危害和風險分析”。

 

       汽車工業(yè)均使用高性能的電子器件進行車輛的安全控制，全球知名各大汽車廠商所共同制定并認可的 ISO 26262 功能安全標準即針對車輛用電子零件、軟硬件產(chǎn)品設計的要求進行規(guī)范。隨著 ISO 26262 的頒布和實施，未來亦能夠降低車輛可能發(fā)生的風險及意外發(fā)生時的危害程度，近而使國內(nèi)的車輛工業(yè)提升國際未來的適應力與競爭能力。

 

7.      IEC61800-5-2:

        可調(diào)速的電動設備標準.第5-2部分: 功能安全要求

         IEC61800-5-2定義了集成安全驅(qū)動器的安全功能，其中定義了一系列停車功能（Stop），即：

      ? 安全斷開的力矩/安全中斷扭距(STO- Safe Torque Off)；

      ? 安全停車1/SS1(Safety Stop1)/ 安全停車2/SS2(Safety Stop2)

      ? 安全操作停止(Safety Operation Halt)

 

         IEC61800-5-2同樣定義了一些監(jiān)控功能，這些監(jiān)控功能方面有:加速度安全限制；步程安全限制；運動方向安全限制；速度安全限制；矩/力安全限制；位置安全限制；電動機溫度安全限制。

 

         IEC61800-5-2標準主要針對安全編碼器，安全解碼器，交流伺服系統(tǒng)，伺服驅(qū)動器，伺服馬達等系統(tǒng)提出了功能安全要求。例如，符合功能安全技術要求的馬達控制器將支持安全扭矩停止（STO）以及安全停止 1 ( SS1 ) 等安全功能，防止意外啟動的發(fā)生，產(chǎn)品設計必須符合 EN 61800-5-2 標準中的要求。IEC61800-5-2標準已經(jīng)轉(zhuǎn)化成為國標，標準號為GB/T 12668.5.2，國內(nèi)對口的標委會為全國電力電子學標準化技術委員會調(diào)速電氣傳動系統(tǒng)半導體電力變流器分技術委員會(TC60/SC1)。

 

8.      EN50156

         測量和控制數(shù)字數(shù)據(jù)通信 第三部分 工業(yè)網(wǎng)絡功能安全行規(guī)

       該標準主要定義了如下內(nèi)容：

       1, 執(zhí)行IEC 61508種安全相關數(shù)據(jù)通訊的要求基本原則，包含潛在的錯誤傳輸，應對措施和影響數(shù)據(jù)完整性方面的規(guī)定

       2. 各種技術實現(xiàn)的通用內(nèi)容

       3. 各種通訊行規(guī)簇的功能安全行規(guī)的獨立描述

       4. 規(guī)定了幾種安全通訊層,作為IEC61784-1和IEC61158系列標準中通訊服務行規(guī)部分。

 

9.      EN50126

        鐵路應用：可靠性、可用性、可維護性和安全性（RAMS）規(guī)范和說明

 

        該標準定義了系統(tǒng)的RAMS（reliability, availability, maintainability和safety），即可靠性、可用性、可維護性和安全性，并且規(guī)定了安全生命周期內(nèi)各個階段對RAMS的管理和要求，RAMS作為系統(tǒng)服務質(zhì)量衡量的一個重要特征，是在整個系統(tǒng)安全生命周期內(nèi)的各個階段通過設計理念、技術方法而得到的。

 

10.   EN50128

        鐵路應用：鐵路控制和防護系統(tǒng)的軟件

 

       對鐵路控制和防護系統(tǒng)的軟件進行了安全完善度等級(SIL)的劃分，針對不同的安全要求制訂了相應的標準，按不同等級對整體軟件開發(fā)、評估、檢測過程中，包括對軟件需求規(guī)格、測試規(guī)格、軟件結(jié)構(gòu)、軟件設計開發(fā)、軟件檢驗和測試、軟硬件集成、軟件確認評估、質(zhì)量保證、生命周期、文檔等提出相應的程序制定初相應的規(guī)范與要求。

 

11.   EN50129

       鐵路應用：安全相關電子系統(tǒng)

 

       對于安全管理，引入IEC61508提出的安全生命周期概念，就是說對于安全相關系統(tǒng)的安全部分，在設計時按照該步驟進行設計，并且需要進行全程的安全評估


和驗證，目的是進一步減少和安全相關的人為失誤，進而減少系統(tǒng)故障風險。


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