路径: 主页 > GB/T > 第379页 > GB/T 30175-2013 | 标准编号 | GB/T 30175-2013 (GB/T30175-2013) | | 中文名称 | 机械安全 应用GB/T 16855.1和GB 28526设计安全相关控制系统的指南 | | 英文名称 | Safety of machinery -- Guidance on the application of GB/T 16855.1 and GB 28526 in the design of safety-related control systems | | 行业 | 国家标准 (推荐) | | 中标分类 | J09 | | 国际标准分类 | 13.110 | | 字数估计 | 17,149 | | 采用标准 | ISO/TR 23849-2010, IDT | | 标准依据 | 国家标准公告2013年第25号 | | 发布机构 | 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局、中国国家标准化管理委员会 | | 范围 | 本标准规定了如何应用GB 28526和GB/T 16855.1设计安全相关控制系统的指南。本标准适用于所有控制系统安全相关部件, 无论其使用何种类型的能源, 例如电力的、液压的、气动的、机械的等。 | GB/T 30175-2013: 机械安全 应用GB/T 16855.1和GB 28526设计安全相关控制系统的指南
GB/T 30175-2013 英文名称: Safety of machinery -- Guidance on the application of GB/T 16855.1 and GB 28526 in the design of safety-related control systems
1 范围
本标准规定了如何应用GB 28526和GB/T 16855.11)设计安全相关控制系统的指南。
1) 本标准考虑的是GB/T 16855.1-2008,而不是已被其代替的GB/T 16855.1-2005。
本标准适用于所有控制系统安全相关部件,无论其使用何种类型的能源,例如电力的、液压的、气动
的、机械的等。
2 概述
2.1 GB 28526和GB/T 16855.1均规定了安全相关控制系统在设计和使用方面的要求。这两项标准
给出的方法虽然不同,但如果正确使用,都可以达到相似的风险减小水平。
2.2 这两项标准都将所执行安全功能的安全相关控制系统根据每小时的危险失效概率进行分级。
GB/T 16855.1分为五个性能等级(PL):a、b、c、d和e,而GB 28526则分为三个安全完整性等级(SIL):
1、2和3。
2.3 产品标准(C类标准)的技术委员会(TC)详细说明安全相关控制系统的安全要求,并建议这些技
术委员会根据PL和SIL明确安全系统的等级。
2.4 机械设计者可根据具体的应用特点选择使用GB 28526或GB/T 16855.1。
2.5 选择和使用哪一项标准可能需要通过以下因素来确定,例如:
---之前设计机械安全相关控制系统的知识和经验是基于GB/T 16855.1-2005中给出的类别
时,则使用GB/T 16855.1-2008更合适;
---安全相关控制系统不是基于电气技术时,则使用GB/T 16855.1-2008更合适;
---客户需要以SIL说明机器安全相关控制系统的安全完整性时,使用GB 28526更合适;
---机器安全相关控制系统用于过程工业等领域时,此时安全相关的系统(如符合GB/T 21109的
安全仪表系统)是以SIL来规定特征的,则使用GB 28526更合适。
3 标准的比较
3.1 根据以下几个方面比较GB/T 16855.1和GB 28526的技术要求:
---术语;
---风险估计和性能分配;
---安全要求规范;
---系统完整性要求;
---诊断功能;
---软件安全要求。
3.2 此外,对根据这两项标准通过简化的数学公式如何确定危险失效概率(PFHD)和 MTTFd 进行了
评价。
3.3 上述工作得出以下结论:
---通过集成分别按照GB 28526和GB/T 16855.1设计的不复杂的安全相关的电气控制系统
(SRECS)子系统或控制系统安全相关部件(SRP/CS),使用两项标准其中一项均可设计出达
到功能安全可接受水平的安全相关控制系统。
---通过集成按照GB/T 20438设计的电气/电子/可编程电子子系统,这两项标准也可用于提供
复杂SRECS和SRP/CS的设计方案。
---目前机械行业的使用者均可利用这两项标准,并且经验表明将得到很大的好处。一定阶段内,
这两项标准实际应用情况的反馈将推动与 GB 28526和 GB/T 16855.1等同的国际标准
IEC 62061和ISO 13849-1的合并。
---目前还存在细节上的差异,一些概念(如功能安全管理)需要进一步研究,以达到各自设计方法
和一些技术要求之间的平衡。
4 风险估计以及所要求性能的指定
4.1 已对确定具体安全功能SIL和/或PLr使用的方法进行比较,并且已明确每项标准的附录A中各
自给出的方法之间存在很好的对应关系。
4.2 不管使用了哪种方法,很重要的一点是注意确保对风险参数进行合适的判断,以确定可能适用于
具体安全功能的SIL和/或PLr。通常,这种判断最好是使相关人员(如设计者、维护人员、操作者)共同
参与,以确保正确理解机械上可能存在的危险。
4.3 关于风险估计和性能确定过程的更多信息可参见GB/T 15706和GB/T 20438.5。
5 安全要求规范
5.1 GB/T 16855.1和GB 28526各自的方法在第一阶段均要求规定由安全相关控制系统执行的安全
功能。
5.2 宜对控制电路执行的每种安全功能进行评估,如使用GB/T 16855.1的附录A或GB 28526的附
录A。宜确定需要机器每种特定的安全功能减小多少风险,然后确定执行安全功能的控制回路需要的
等级。
5.3 以PL和/或SIL规定的等级与具体的安全功能有关。
5.4 下面给出了宜由产品标准(C类标准)给出的与安全功能相关的信息。
由控制电路执行的安全功能:
安全功能的名称
功能的描述
符合GB/T 16855.1所需的性能等级:PLra~e
和/或
符合GB 28526所需的安全完整性等级:SIL1~3
6 性能目标指定:PL与SIL
表1给出了基于每小时平均危险失效概率的PL和SIL之间的关系。然而,除了这些同样适用于
安全相关控制系统的概率目标之外,两项标准都规定了其他要求(如系统安全完整性等级)。这些要求
的严格程度与各自的PL和SIL有关。
表1 基于每小时平均危险失效概率的PL和SIL之间的关系
性能等级(PL) 每小时平均危险失效概率(1/h) 安全完整性等级(SIL)
a ≥10-5~< 10-4 无特殊的安全要求
b ≥3×10-6~< 10-5 1
c ≥10-6~< 3×10-6 1
d ≥10-7~< 10-6 2
e ≥10-8~< 10-7 3
7 系统设计
7.1 使用GB 28526和GB/T 16855.1进行系统设计的一般要求
在设计SRECS和SRP/CS时,宜考虑以下几个方面:
---当在两项标准各自限定范围内使用时,可采用任意一项标准设计具有可接受安全功能的安全
相关控制系统,用达到的SIL或PL表示。
---根据GB/T 16855.1相关的 PL设计的不复杂安全相关部件可作为子系统集成到按照
GB 28526设计的SRECS中。任何按照GB/T 16855.1相关的PL设计的复杂安全相关部件
可集成到按照GB/T 16855.1设计的SRP/CS中。
---任何按照 GB 28526相关的SIL设计的不复杂子系统都可作为安全相关部件集成到按照
GB/T 16855.1设计的SRP/CS组成中。
---根据 GB/T 20438相关的 SIL 设计的复杂子系统都可作为安全相关部件集成到按照
GB/T 16855.1设计的SRP/CS中,或者作为子系统集成到按照GB 28526设计的SRECS中。
7.2 PFHD 与 MTTFd的估计以及故障排除的使用
7.2.1 PFHD 与 MTTFd
7.2.1.1 GB/T 16855.1中的 MTTFd值只有在与不带诊断的单通道SRP/CS相关时,才是GB 28526
中PFHD 的倒数。
7.2.1.2 MTTFd是一个或多个组件和/或不考虑任何给定因素(如诊断和结构)的单通道的一个参数,
而PFHD 是考虑了多种因素(如诊断和依赖于设计构架的结构)的子系统的一个参数。
7.2.1.3 GB/T 16855.1的附录K给出了按照类别和诊断覆盖率(DC)分类的不同结构的SRP/CS的
MTTFd与PFHD 之间的关系。
7.2.1.4 对于符合GB/T 16855.1的串联SRP/CS的组合,其PFHD 的估计也可按照GB 28526中子系
统的类似方式,即通过累加每个SRP/CS的PFHD 值(如来自GB/T 16855.1的附录K中的值)来完成。
7.2.2 故障排除的使用
7.2.2.1 两项标准都允许故障排除,见GB 28526的6.7.7和GB/T 16855.1的7.3。对于要求达到SIL3
且不带硬件故障裕度的SRECS,GB 28526不允许故障排除。
7.2.2.2 故障排除的正确性和有效性对于SRP/CS或SRECS的预期寿命是非常重要的。
7.2.2.3 通常,当SRP/CS或SRECS执行的安全功能规定为PLe或SIL3时,单独依靠故障排除达到
该性能等级是不正常的。这取决于所使用的技术和预定的使用环境。因此,在PL或SIL提高时,设计
者需要特别注意故障排除的使用。
7.2.2.4 设计SRP/C或SRECS时,为了达到PLe或SIL3,故障排除通常并不适用于机电位置开关和
手动开关(如急停装置)的机械部分。可应用于特殊机械故障情况下(如磨损/腐蚀、破裂)的故障排除在
GB/T 16855.2中给出。
7.2.2.5 例如,由于通常不能对开关执行器损坏等故障进行故障排除,因此为了达到PLe或SIL3,已实
现PLe或SIL3的门联锁系统需要的最低故障裕度为1(如两个常规的机械位置开关)。然而,在按照相
关标准设计的控制面板内,对线路短路等故障的排除可能是可接受的。
7.2.2.6 更多关于使用故障排除的信息将在修订后的GB/T 16855.2中给出。
7.3 使用符合GB 28526或GB/T 16855.1的子系统或SRP/CS进行系统设计
7.3.1 在任何情况下,按照GB/T 16855.1或GB 28526设计的子系统或SRP/CS,只有满足了所有系
统级(相关的)标准的要求,才能声明符合相应的系统级标准。
7.3.2 设计子系统或SRP/CS的部件时,应分别满足GB 28526或GB/T 16855.1。假如每项标准都得
到完全满足,则应完全遵循这些标准。
7.3.3 设计子系统或SRP/CS的部件时,不允许混合使用这两项标准的部分要求。
7.4 使用按照其他标准设计的子系统或SRP/CS进行系统设计
7.4.1 在设计过程中,可能需要选择满足其他标准的子系统,这些子系统符合相关产品标准以及
GB/T 20438、GB 28526或GB/T 16855.1的中的任意一个,例如电敏防护装置。这类子系统的销售商
宜提供必要的信息,以便于将这些系统集成到符合 GB 28526或 GB/T 16855.1的安全相关控制系
统中。
7.4.2 根据GB 28526(也可见GB 28......
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