久茂：功能安全 风险最小化的系统解决方案

1976年，意大利北部的塞韦索发生了一起严重的有毒气体泄漏事故，推动了我们现今所知的“功能安全”或“安全完整性等级（SIL）”标准的颁布。当时工厂内没有自动冷却系统，也没有警报系统，过热反应过程中释放出大量的二噁英气体，致使200000居民入院治疗，70000头动物因此遭到宰杀。灾难过后，政府加强了保护居民、生物和环境的法律法规。

第一个举措是于1998年颁布的IEC 61508 “电气/电子/可编程电子安全相关系统的功能安全”标准，自2002年以来被作为EN 61508进行应用。该标准首次全面定义了自动化技术的安全要求。

IEC 61508主要针对安全设备的组件制造商，而IEC 61511“功能安全——加工工业部门用安全仪表化系统”标准适用于操作人员和安全设备的生产计划员。IEC 61511标准为评估工厂中的损坏风险提供建议和指导，可用于选择合适、安全的组件。此类标准旨在将风险降至可接受范围。

然而，我们所谈论的“功能安全”或“SIL”究竟是什么呢？功能安全是指系统安全中一个特殊的部分，这个部分主要依赖于与安全相关的子系统及外部设备的正常运作来降低风险。电气安全、消防安全、辐射防护以及机械防护等，均不属于功能安全的范畴。

“SIL”即“安全完整性等级”，主要用于衡量电气或电子控制系统的可靠性或相关安全性能。SIL侧重于对安全链进行评估，安全链也被称为SIF（安全仪表功能）。此安全链通常由安全控制器、驱动器和传感器组成。安全仪表系统（SIS）包含一个或多个安全链。

SIL共分为4个等级用于描述降低风险所需的等级。SIL1级代表所需降低风险的水平为最低，SIL4级为最高。确保功能安全的第一步通常是风险分析。此处的目标包括识别危险，识别运行过程中可能造成危险的事件及相关设备。此外，也需要确定降低必要风险所需的安全功能。

例如，在工厂和工艺工程的管道和仪表图中，当评估一个流程的安全性时，需分别考虑传感器技术的单个组件、评估电子设备和驱动器，才能设计出一种通用的解决方案。

就此而言，传感器测量物理过程中的变量，如温度、液位或压力，并将测量值转换为标准信号。评估电子设备通常包括多种控制单元，这些控制单元能够转换、线性化、保存并根据规则进一步处理过程变量，然后将变量传送到驱动器中进行执行。通过调整各种功能变量，驱动器随后将执行流程中的操作。

在评估电子设备中实施安全变量的方式有两种。用户可使用一种可编程的安全逻辑控制器。该解决方案尤为适合构建设有过程控制系统的特殊系统，这种系统具有综合的功能性应用程序，信号源数目较多，密度较高。然而，这的确需要更多的编程应用程序，输入端和输出端耦合类型，以及多通道特征。投资费用取决于通道数量和软件费用。此外，根据SIL，每个应用程序必须进行单独计算与评估。这使得实施高达SIL4级的解决方案成为可能。

另外一种方式是，使用诸如JUMO safetyM这样的安全监视器或限值器，替代可编程的安全逻辑控制器。它非常适合较小的功能应用程序，如特殊机械以及低密度、低信号源数目的独立应用程序。除了投资费用低之外，其优势还包括：每个应用程序或控制功能的参数化复杂性较低。该解决方案使用通用输入信号，具备一个设有冗余传感器输入端的冗余内部结构。此外，还具有三种不同的功能输出设备（模拟信号/逻辑信号）。这使解决方案级别可达SIL3级或PLe。另外结合指定的久茂传感器技术，整个SIL链已经过计算。当然，它可以便捷连接来自其他制造商的传感器，这样用户就不会受限于某种特定的传感器制造商，尽管使用同一制造商的产品具有一定的优势。

在久茂，我们专为“SIL”和“功能安全”领域，设有市场细分管理部门，我们愿就这些重要话题的所有相关问题为用户提供建议，并制定出用户专属的解决方案。