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按IEC61511标准选择安全仪表系统的传感器
摘要
        用于过程控制部分的国际标准IEC61511已于2003年发布,它详细叙述了安全仪表系统(SIS)生命周期里的要求。制造商已经生产出支持这一新技术的产品,可供设计者选择的传感器满足安全要求,遵从新标准,降低整个生命周期的成本。
        本文叙述了SIS应用中的传感器选择,符合IEC61511标准,最小化生命周期的成本。
关键词
        安全仪表  传感器  经过认证   使用经验    检验测试    故障裕度
Abstract:
       The international standard for safety instrumented systems for the process control
        sector (IEC 61511) was published in 2003 and details the lifecycle requirements for Safety Instrumented Systems (SIS).  New technologies and support from manufacturers are now available that will allow designers to select "sensors" that meet safety requirements in compliance with these new standards while reducing overall lifecycle costs.
This paper will outline the selection of sensors for SIS applications that meet the requirements of IEC 61511 while minimizing lifecycle costs.
Key word
 safety instrumented systems   Sensor  Certified Prior-use Proof-test    Fault Tolerance
概述
        这篇文章将讨论SIS应用中传感器的分类,这类传感器满足IEC61511规范,最小化生命周期中的成本。先讨论SIS标准的历史,然后讨论SIS应用中选择传感器的标准过程。传感器选择包括对两种选项的深入讨论:经过认证使用经验。文章还讨论了选择SIS传感器其他要考虑的问题,诸如产品能力和限制,检验测试,安全精度和安全响应时间。
新国际标准-对过程工业的运行增加了价值
        1996年,发布了用于安全的国际标准IEC61508。这个国际标准为所有的安全行为建立了一个通用方法。颁布这个通用标准的目的是为今后建立一系列的行业安全国际标准奠定基础。
        2003年,过程工业标准IEC61511颁布。这个标准由代表20多个国家用户的国际联盟所起草制定的。这个标准的目的是定义一套用于整个SIS生命周期里的功能规范(标识,设计,安装,运行、维护和退役),满足全球过程工业的需求。这个标准有三个部分组成:
        IEC 61511-1 框架、定义、系统、硬件和软件要求;
        IEC 61511-2 应用指南;
        IEC 61511-3 确定要求的安全完整性等级的指南。
 
        这个标准为过程工业的使用者和集成商提供了非常重要的价值。因为多数全球标准委员会和/或权威机构都期盼采用这个标准,用于他们各自的国家,很多公司现在能够开发使用安全仪表系统的标准化流程,满足所有标准提出的要求。这个标准还伴随有“生命周期”的方法,帮助用户确保SIS的设计,从概念到退役,满足工厂运行降低风险的要求。

图1:IEC61508可以用于任何工业行业,也可以满足制造行业对SIS的安全要求。IEC61511特定用于过程工业,给出了针对最终用户和集成商的要求大纲。

图2:IEC61511-IEC61511和IEC61508的关系
 
        在IEC61511中,提供了大量的陈述,进一步描述使用这两个标准的证据和应用。
        IEC61511列出了用户和集成商的要求。这个标准要求用于SIS应用的设备制造商和供应商遵循IEC61508部分2(硬件/软件)和部分3(指南)的要求大纲。这是非常重要的特性。IEC 61511 中陈述: 
         范围b):这个标准)适用于把满足IEC61508或IEC61511(使用经验或经过认证)部分中11.5要求的设备集成到可用于过程领域应用的整体系统中时,但不适用于希望声明装置适用于过程领域的安全仪表系统的制造商;”
        范围d):“(这个标准)适用于开发使用有限可变语言或固定程序语言的系统的应用软件,而不适用于开发嵌入式软件(系统软件)或使用全可变语言的制造商、安全仪表系统设计师、集成商和用户;”
        IEC61511清楚地表明用于SIS设备制造商必须遵循IEC61508部分2和3的要求,除非用户满足了部分11.5中的“使用经验”的要求。注意,制造商不能声明满足“使用经验”这个标准,这是用户的职责。制造商需要遵循IEC61508的“使用经验”的要求。
对用于安全仪表系统传感器的要求
        IEC61511文件定义了用于SIS的硬件规范要求。硬件分为两个组,一组仅由可编程电子逻辑解算器(PE逻辑解算器)组成;另一组由非PE设备,传感器和最终控制部件构成。这是本文讨论的重点。根据IEC61511部分11.5.2的内容选择传感器和最终控制部件,用户有两个选项:
   ·对于SIL1~SIL3的应用而言,安全仪表系统部件和子系统适合的条件,应符合IEC61508部分2和部分3或者
   ·符合IEC61511部分11.4和部分11.5.3到11.5.6的要求,基于使用经验选择部件和子系统的要求。
 

图3:IEC61511的两个选项,用于选择SIS的传感器
 
        设计时选择IEC61508或者IEC61511使用经验的不同之处是:对传感器或者最终部件功能是否适合于SIS应用的需求,由谁负责证据的提供,证据的分界和证据的采用。
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(罗克韦尔自动化(中国)有限公司 华镕)

  
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