安全联锁系统的可靠性及可用性分析_可靠性分析的基本步骤_系统可靠性可用性mtbf(8)

根据EN/ISO13849-1，确定PFH值必须要有以下关键参数：MTTFd——平均无危险故障时间Cztegory——（安全）等级DC-Diagnostic Coverage——诊断覆盖率CCF-Common Cause Failure——共因故障3.2 MTTFd——平均无危险故障时间该参数的单位为年。通常元器件厂商会提供此参数，如本例中的电磁锁开关S1，其MTTFd的值由Pilz提供，为1381年。但是对于一些磨损器件，如本例中的机械式开关S2，厂商会提供B10d这个参数，意指该元器件在操作B10d次数后，该元器件中10%部分出现危险故障 （3-3） （3-4）其中0.1为校正系数，nop为该元器件每年的操作次数。对于目标子系统（传感器和触发器）：，，，3.3 Category——等级根据输入、控制和输出构成的传输链的结构确定等级。等级可以分为B、1、2、3、4，由低至高。等级的确认可以借鉴老的标准EN954-1。次系统的结构符合Category4。3.4 DC-Diagnostic Coverage——诊断覆盖率诊断覆盖率指，由自诊断测试而产生的危险硬件故障可能性的减少。 （3-5） （3-6）DC数值的确定需要参照标准。

对于目标子系统（传感器和触发器）：（3-7）3.5 CCF-Common Cause Failure——共因故障共因故障是由一个或多个事件导致的，并且引起1个多通道系统中2个或多个独立通道的同时故障，从而导致一个系统的故障。如过电压、电磁兼容故障都可以成为共因故障。针对目标子系统（传感器和触发器），已经获得以下关键参数的信息：MTTFd为180（年），Category为4级，DC值为99%，CCF分数值为75（通过一定的措施减少共因故障，如信号通道物理隔离、过压过流保护、EMC防护等）。这样，通过对照表，可以得到 最终可以得到这个安全PLC相关安全系统的PFH值为4.727E-8。参照表1-1之后，此安全PLC相关安全系统符合EN/ISO13849-1 Ple。相比EN/ISO 13849-1的PL等级确定，根据EN/IEC 62061确定系统的SIL等级要复杂一些。SIL等级的确定不仅需要参照PFH或PFD值，还需要参考SFF安全失效分数。同时，在PFH或PFD值的计算中，所需要的关键参数也与EN/ISO 13849-1中的要求有所不同。总结在什么情况下一个PLC才能被称为安全PLC呢？总的来说，安全PLC是一种专门为条件苛刻的任务或是安全相关应用而设计的可编程控制器；如果一台安全PLC失效了，它不会对人员安全或过程安全带来危险。

在应用任何安全技术时，人们都需要理解可用的安全标准。现在由于很多应用都同时结合了自动化要求和安全要求，因此SIL等级这个在过程控制领域已经很熟悉的概念看起来很自然地也将会在机械设备的安全应用中得到使用。安全系统设计要点就是实现把所有的事情都规划好。在实际使用中有半数的实效和故障都可以归结为设计原因。一个优秀的设计可以显著提高系统的总体安全性。一个安全PLC需要利用各种水平的冗余结构、利用安装在不同区域的芯片来设计和结构成事故安全的PLC，它还需要经过第三方的认证达到IEC61508标准。如果安全PLC的编程和接口能够同它所有PLC一致，那将是最好的结果。因为这样就可以避免混淆或可以减少出错的可能性。采用安全PLC的行业包括油/气行业、石油化工行业、炼业、危险化学行业、船舶、电厂、焚烧处理、机械行业、锅炉控制和燃烧控制、高压应用等。此外还要加上非传统的安全应用，在这应用中如果失去控制就会造成巨大的经济损失。还有一些远程遥控的、无人值守的以及维护费用十分昂贵的应用场合，例如大型储蓄罐。在许多应用中，各种安全网络控制器或安全I/O模块可以控制足够数量的安全输入/输入通道，但是它的价格却比安全PLC便宜数千美元。

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