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IEC 61511過程工業(yè)安全儀表系統(tǒng)的功能安全作為功能安全在過程工業(yè)領(lǐng)域的具體應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，詳細(xì)地規(guī)定了安全儀表系統(tǒng)（SIS）的集成、安裝、調(diào)試以及應(yīng)用程序的開發(fā)等技術(shù)和管理要求。SIS多年來一直被用于執(zhí)行過程工業(yè)中的安全儀表功能（SIF）。SIS包括執(zhí)行每個SIF所需的從傳感器到最終元件的所有裝置。若想有效地用于安全儀表功能，則該儀表必須達到一定的最低標(biāo)準(zhǔn)和性能水平。IEC 61511系列標(biāo)準(zhǔn)闡述了要進行的過程危害和風(fēng)險評估（H&RA），介紹了過程工業(yè)中普遍使用的安全評價和分析技術(shù)，通過HAZOP，事件樹等半定性的分析方法可以有效統(tǒng)計和分析系統(tǒng)現(xiàn)有的安全措施和水平，并指明需要加強的部分。通過定性的分析方法，可以對SIS進行分析，預(yù)計其可達到的安全完整性等級（SIL）。

原標(biāo)準(zhǔn)中的“應(yīng)用軟件”被改寫為了“應(yīng)用程序”。這從根本上提高了系統(tǒng)集成過程中對于軟件評估的重視，在考慮SIS的SIL時，編程過程，即軟件質(zhì)量成為一個不容忽視的重要過程。

并對應(yīng)用程序規(guī)則及限制提出了明確規(guī)定，如不能使用JUMP函數(shù)、NOT函數(shù)、間接尋址以及不能自定義庫函數(shù)等，詳見附錄E.3。

應(yīng)用程序安全生命周期的各個階段應(yīng)根據(jù)其基本活動、目標(biāo)、所需輸入信息和輸出結(jié)果以及驗證要求進行定義。

我們知道，安全需求規(guī)范(SRS)在整個SIS安全生命周期中極為重要。Ed2.0更加細(xì)化了SRS尤其是應(yīng)用程序(AP)的 SRS。AP SRS需考慮SIS系統(tǒng)架構(gòu)。AP架構(gòu)還應(yīng)該由供應(yīng)商提供的SIS子系統(tǒng)的底層架構(gòu)來確定。AP架構(gòu)不應(yīng)該破壞硬件冗余。系統(tǒng)架構(gòu)定義了嵌入式軟件和AP的主要設(shè)備和SIS子系統(tǒng)，它們是如何互聯(lián)的，以及所需的屬性(尤其是安全完整性)是如何實現(xiàn)的。

當(dāng)下進行概率計算時缺乏能反應(yīng)操作環(huán)境的可靠性數(shù)據(jù)是經(jīng)常遇到的瓶頸，為提高該標(biāo)準(zhǔn)的可實施性，新版本中提出了新要求：

• 可靠性數(shù)據(jù)應(yīng)包括用戶收集的數(shù)據(jù)、供應(yīng)商/供貨商/用戶從硬件上收集到的數(shù)據(jù)而衍生出的數(shù)據(jù)、來自現(xiàn)場反饋的綜合可靠性數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)，等等。

• 收集的失效數(shù)據(jù)要求應(yīng)是可靠的、可追溯的、有文檔記錄的、合理的，并應(yīng)基于在類似操作環(huán)境中使用的類似設(shè)備的現(xiàn)場反饋。

• 在計算失效時應(yīng)考慮可靠性數(shù)據(jù)不確定性的影響并對其進行評估，可根據(jù)現(xiàn)場反饋的次數(shù)（現(xiàn)場反饋越少，不確定性越強），還可根據(jù)專家的工程經(jīng)驗、參照已頒布的標(biāo)準(zhǔn)（如IEC 60605-4）、貝葉斯方法、工程判斷技術(shù)等方法來進行評估。

• 計算失效概率可采用置信度、蒙特-卡洛等方法。

• 對于未達到目標(biāo)失效概率的SIF，識別出對失效概率影響最大的硬件或參數(shù)，對其采取改善措施，如更換更可靠的硬件，針對共因失效增設(shè)防護，增加診斷或驗證測試覆蓋率，增加冗余，減少驗證測試間隔等。

在SIL計算中，表F.15中列出了每種類型的SIF裝置及其可靠性參數(shù)。這些參數(shù)由先前的使用數(shù)據(jù)、供應(yīng)商數(shù)據(jù)和行業(yè)數(shù)據(jù)庫形成，重點強調(diào)現(xiàn)場數(shù)據(jù)。

共因失效問題通過第F.18章中描述的技術(shù)進行說明。將多個因素加入到每個SIF的故障樹中，從而說明剩余的共同原因失效。這些因素以工廠經(jīng)驗為基礎(chǔ)。對于閥門和電磁閥來說，估計共同原因失效為全部未檢出危險失效的1%；對于變送器來說，共同原因失效為全部未檢出危險失效的2%（即對于變送器來說，由于共同原因失效造成的未檢出危險失效率等于0.02×（1/60）；對于閥門來說，由于共同原因失效造成的危險未檢出失效率等于0.01×（1/60）；對于電磁閥來說，由于共同原因失效造成的未檢出危險失效率等于0.01×（1/35）），見圖F.19：

Figure F.19-SIF S-3 fault free

使共因失效降至最低的技術(shù)包括：

• 物理分離（如單獨熔合的I/O電路、獨立的龍頭、單獨的管道等）；

• 增加冗余；

• 設(shè)計多樣性（如通過使用不同的設(shè)備、使用不同設(shè)計執(zhí)行一項共同功能以及不同的嵌入式應(yīng)用程序和程序員來實現(xiàn)）；

• 同行復(fù)審。

詳情可參見F.19中定義的用于解決共因失效和系統(tǒng)失效問題的設(shè)計。

對每個SIF而言，執(zhí)行它的SIS應(yīng)具有最低的硬件故障裕度（HFT）。HFT要求代表著最小的系統(tǒng)或SIS子系統(tǒng)的冗余度。為滿足SIF的SIL對應(yīng)的失效量，需要考慮應(yīng)用、裝置失效率和檢驗測試間隔，增加冗余等。舉例包括：

• 備用設(shè)置（例如，分析冗余，將失效的傳感器的輸出由其他傳感器的物理計算結(jié)果代替）；

• 使用更多的可靠的同一技術(shù)；

• 變更使用更多的可靠的技術(shù)；

• 使用多樣性技術(shù)減少共因失效的影響；

• 提高設(shè)計裕度；限制環(huán)境條件（例如，電子組件）；

• 通過收集更多反饋或?qū)＜遗袛鄿p少不確定性。

故障裕度是提高架構(gòu)可靠性的首選方法。新版標(biāo)準(zhǔn)對執(zhí)行某個具有特定SIL的安全儀表功能的SIS（或它的SIS子系統(tǒng)）的最小HFT要求作出了更新，見表6：

表6  SIL對應(yīng)的最低HFT要求

有木有感覺標(biāo)準(zhǔn)難理解，如何應(yīng)用無從下手？莫急！新版中增加了很多例子，提供了更多實用實踐指導(dǎo)，真的是超貼心哦！

Annex B：使用功能框圖開發(fā)SIS邏輯解算器應(yīng)用程序的示例。

Annex D：給出了如何從管道與儀表圖（P&ID）演變成應(yīng)用程序的示例。

Annex F：幾種常見LOPA場景實例描述。