GB/T 21109.2-2007過程工業(yè)領(lǐng)域安全儀表系統(tǒng)的功能安全第2部分：GB/T21109.1的應(yīng)用指南

犐犆犛２５．０４０

犖１０

中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)

犌犅／犜２１１０９．２—２００７／犐犈犆６１５１１２：２００３

過程工業(yè)領(lǐng)域安全儀表系統(tǒng)的功能安全

第２部分：犌犅／犜２１１０９．１的應(yīng)用指南

犉狌狀犮狋犻狅狀犪犾狊犪犳犲狋狔—犛犪犳犲狋狔犻狀狊狋狉狌犿犲狀狋犲犱狊狔狊狋犲犿狊犳狅狉狋犺犲狆狉狅犮犲狊狊犻狀犱狌狊狋狉狔狊犲犮狋狅狉—

犘犪狉狋２：犌狌犻犱犲犾犻狀犲狊犳狅狉狋犺犲犪狆狆犾犻犮犪狋犻狅狀狅犳犌犅／犜２１１０９．１

（ＩＥＣ６１５１１２：２００３，ＩＤＴ）

２００７１０１１發(fā)布２００７１２０１實施

中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局

發(fā)布

中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會

書

犌犅／犜２１１０９．２—２００７／犐犈犆６１５１１２：２００３

目次

前言!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!Ⅲ

引言!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!Ⅳ

１范圍!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!１

２規(guī)范性引用文件!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!１

３術(shù)語、定義和縮略語!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!１

４與ＧＢ／Ｔ２１１０９的符合性!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!１

５功能安全管理!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!１

５．１目的!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!１

５．２要求!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!１

６安全生命周期要求!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!６

６．１目的!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!６

６．２要求!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!６

７驗證!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!６

７．１目的!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!６

８過程危險和風(fēng)險評估!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!７

８．１目的!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!７

８．２要求!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!７

９給保護層分配安全功能!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!９

９．１目的!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!９

９．２分配過程的要求!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!９

９．３安全完整性等級４的附加要求!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!１０

９．４作為一個保護層的基本過程控制系統(tǒng)的要求!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!１０

９．５防止共同原因失效、共同模式失效和相關(guān)失效的要求!!!!!!!!!!!!!!!!!１１

１０ＳＩＳ安全要求規(guī)范!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!１２

１０．１目的!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!１２

１０．２一般要求!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!１２

１０．３ＳＩＳ安全要求!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!１２

１１ＳＩＳ設(shè)計和工程!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!１３

１１．１目的!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!１３

１１．２一般要求!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!１３

１１．３檢測故障時的系統(tǒng)行為要求!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!１６

１１．４硬件故障裕度要求!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!１６

１１．５選擇部件和子系統(tǒng)的要求!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!１７

１１．６現(xiàn)場裝置!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!１８

１１．７接口!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!１９

１１．８維護或測試設(shè)計要求!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!２０

１１．９ＳＩＦ的失效概率!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!２１

１２應(yīng)用軟件要求，包括工具軟件的選擇準(zhǔn)則!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!２２

Ⅰ

書

犌犅／犜２１１０９．２—２００７／犐犈犆６１５１１２：２００３

１２．１應(yīng)用軟件安全生命周期要求!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!２２

１２．２應(yīng)用軟件安全要求規(guī)范!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!２５

１２．３應(yīng)用軟件安全確認計劃編制!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!２６

１２．４應(yīng)用軟件設(shè)計和開發(fā)!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!２６

１２．５應(yīng)用軟件與ＳＩＳ子系統(tǒng)的集成!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!３１

１２．６ＦＰＬ和ＬＶＬ軟件修改規(guī)程!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!３１

１２．７應(yīng)用軟件驗證!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!３２

１３工廠驗收測試（ＦＡＴ）!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!３３

１３．１目的!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!３３

１３．２建議!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!３３

１４ＳＩＳ安裝和調(diào)試運行!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!３３

１４．１目的!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!３３

１４．２要求!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!３３

１５ＳＩＳ安全確認!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!３３

１５．１目的!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!３３

１５．２要求!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!３３

１６ＳＩＳ操作和維護!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!３４

１６．１目的!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!３４

１６．２要求!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!３４

１６．３檢驗測試和檢查!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!３４

１７ＳＩＳ修改!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!３５

１７．１目的!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!３５

１７．２要求!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!３５

１８ＳＩＳ停用!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!３５

１８．１目的!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!３５

１８．２要求!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!３５

１９信息和文檔要求!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!３６

１９．１目的!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!３６

１９．２要求!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!３６

附錄Ａ（資料性附錄）計算一個儀表安全功能要求時的失效概率的技術(shù)示例!!!!!!!!!３７

附錄Ｂ（資料性附錄）典型的ＳＩＳ結(jié)構(gòu)開發(fā)!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!３８

附錄Ｃ（資料性附錄）安全ＰＬＣ的應(yīng)用特征!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!４２

附錄Ｄ（資料性附錄）ＳＩＳ邏輯解算器應(yīng)用軟件開發(fā)方法的示例!!!!!!!!!!!!!!４４

附錄Ｅ（資料性附錄）開發(fā)安全配置的ＰＥ邏輯解算器的外配診斷程序的示例!!!!!!!!４８

圖１ＧＢ／Ｔ２１１０９的整體框架!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!Ⅴ

圖２ＢＰＣＳ功能和誘發(fā)原因的獨立性說明!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!１１

圖３軟件開發(fā)生命周期（Ｖ模型）!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!２３

圖Ｂ．１實現(xiàn)ＳＩＬ使用的模型!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!３９

圖Ｃ．１邏輯解算器!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!４２

圖Ｅ．１ＥＷＤＴ定時圖!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!４９

表１典型的安全手冊編排方式和內(nèi)容!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!３０

表Ｂ．１典型的ＳＩＳ生命周期步驟!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!３８

Ⅱ

犌犅／犜２１１０９．２—２００７／犐犈犆６１５１１２：２００３

前言

ＧＢ／Ｔ２１１０９《過程工業(yè)領(lǐng)域安全儀表系統(tǒng)的功能安全》分為三個部分：

———第１部分：框架、定義、系統(tǒng)、硬件和軟件要求；

———第２部分：ＧＢ／Ｔ２１１０９．１的應(yīng)用指南；

———第３部分：確定要求的安全完整性等級的指南。

本部分為ＧＢ／Ｔ２１１０９的第２部分，等同采用ＩＥＣ６１５１１２：２００３《過程工業(yè)領(lǐng)域安全儀表系統(tǒng)的功

能安全第２部分：ＩＥＣ６１５１１１的應(yīng)用指南》（英文版）。為便于使用，對ＩＥＣ６１５１１２：２００３做了下列

編輯性修改：

———刪除國際標(biāo)準(zhǔn)的前言，按ＧＢ／Ｔ１．１—２０００重新編寫了本部分的前言；

———凡是出現(xiàn)“ＩＥＣ６１５１１”之處均改為“ＧＢ／Ｔ２１１０９”，“ＩＥＣ６１５１１１”均改為“ＧＢ／Ｔ２１１０９．１”，

“ＩＥＣ６１５１１２”均改為“ＧＢ／Ｔ２１１０９．２”，“ＩＥＣ６１５１１３”均改為“ＧＢ／Ｔ２１１０９．３”；

———凡是出現(xiàn)“本國際標(biāo)準(zhǔn)”之處均改為“ＧＢ／Ｔ２１１０９”；

———用小數(shù)點“．”代替作小數(shù)點的逗號“，”；

———根據(jù)ＧＢ／Ｔ１．１—２０００進行編輯性修改。

本部分的附錄Ａ、附錄Ｂ、附錄Ｃ、附錄Ｄ、附錄Ｅ為資料性附錄。

本部分由中國機械工業(yè)聯(lián)合會提出。

本部分由全國工業(yè)過程測量和控制標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會歸口。

本部分主要起草單位：機械工業(yè)儀器儀表綜合技術(shù)經(jīng)濟研究所、上海自動化儀表股份有限公司技術(shù)

中心、北京華控技術(shù)有限責(zé)任公司、中科院沈陽自動化研究所、浙江中控技術(shù)有限公司、上海工業(yè)自動化

儀表研究所、國營７５９廠。

本部分主要起草人：王春喜、梅恪、包偉華、王麟琨、劉丹、陳小楓、魏劍嵬、史學(xué)玲、譚平、李佳嘉、歐

陽勁松、蔡廷安、馬光武。

本部分為首次制定。

Ⅲ

犌犅／犜２１１０９．２—２００７／犐犈犆６１５１１２：２００３

引言

在過程工業(yè)（ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｄｕｓｔｒｙｓｅｃｔｏｒ）中，用來執(zhí)行儀表安全功能的安全儀表系統(tǒng)已使用了多年。

如要使儀表能有效地用于儀表安全功能，最重要的是該儀表應(yīng)達到某些最低標(biāo)準(zhǔn)和性能水平。

ＧＢ／Ｔ２１１０９闡述了過程工業(yè)安全儀表系統(tǒng)的應(yīng)用。ＧＢ／Ｔ２１１０９還要求執(zhí)行一次過程危險和風(fēng)

險評估，來處理安全儀表系統(tǒng)和其他安全系統(tǒng)間的接口。安全儀表系統(tǒng)包括傳感器、邏輯解算器和最終

元件。

ＧＢ／Ｔ２１１０９包含了作為應(yīng)用基礎(chǔ)的兩個概念：安全生命周期和安全完整性等級。安全生命周期

形成了核心框架，從而將本部分的大多數(shù)概念連接在一起。

安全儀表系統(tǒng)邏輯解算器包括電氣（Ｅ）／電子（Ｅ）／可編程電子（ＰＥ）技術(shù)。在邏輯解算器使用其他

技術(shù)的情況下，須應(yīng)用ＧＢ／Ｔ２１１０９的基本原則。ＧＢ／Ｔ２１１０９還涉及安全儀表系統(tǒng)的傳感器和最終元

件，而不管它們所使用的技術(shù)。ＧＢ／Ｔ２１１０９在ＧＢ／Ｔ２０４３８—２００６的框架范圍內(nèi)專用于過程領(lǐng)域（見

ＧＢ／Ｔ２１１０９．１—２００７附錄Ａ）。

ＧＢ／Ｔ２１１０９提出了達到這些最低標(biāo)準(zhǔn)的安全生命周期活動的方法。為了使用合理和一致的技術(shù)

策略，已采納了此方法。本部分的目的是提供如何符合本部分的指南。

為了方便ＧＢ／Ｔ２１１０９的使用，提供的章、條號與ＧＢ／Ｔ２１１０９．１（附錄除外）中對應(yīng)的規(guī)范性內(nèi)容

相一致。

在大多數(shù)情況下，固有（ｉｎｈｅｒｅｎｔｌｙ）安全過程設(shè)計就能很好地實現(xiàn)安全性。必要時，還可結(jié)合一個

或一些保護系統(tǒng)，以便處理任何已發(fā)現(xiàn)的殘余風(fēng)險。保護系統(tǒng)可依靠不同的技術(shù)（化學(xué)的、機械的、液壓

的、氣動的、電氣的、電子的、熱力學(xué)的（如滅火器）、可編程電子的）。任何安全策略都需要將每個單獨的

安全儀表系統(tǒng)放在其他保護系統(tǒng)環(huán)境下進行考慮。為促成該方法，ＧＢ／Ｔ２１１０９要求：

———執(zhí)行一次危險和風(fēng)險評估以便確定整體安全要求；

———給安全功能和相關(guān)安全系統(tǒng)（如安全儀表系統(tǒng)）分配安全要求；

———應(yīng)在一個適用于所有用儀表實現(xiàn)功能安全的方法的框架內(nèi)進行工作；

———詳述了適用于實現(xiàn)功能安全的所有方法的某些活動（如安全管理）的使用。

關(guān)于過程工業(yè)的安全儀表系統(tǒng)的ＧＢ／Ｔ２１１０９：

———涉及從初始概念、設(shè)計、實現(xiàn)、運行和維護直到停用的所有安全生命周期階段；

———能使現(xiàn)有的或新的國家專用的過程工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)同本標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)一致。

ＧＢ／Ｔ２１１０９致力于在過程工業(yè)領(lǐng)域