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第1章 功能安全概述1

1.1功能安全的重要性和国内外研究概况1

功能安全的重要性1

国外研究概况2

国内研究概况4

1.2术语（缩略语）和定义5

1.3安全生命周期概念12

目的15

要求16

第2章 可靠性和环境适应性技术基础17

2.1可靠性和环境适应性的基本概念17

可靠性的基本概念17

环境适应性的基本概念18

2.2可靠性特征量和常见的失效分布19

可靠性特征量20

产品的寿命特征30

几种常见的失效分布33

2.3可靠性技术40

可靠性试验及其数据统计处理40

可靠性预计和可靠性分析技术55

2.4环境适应性技术78

概况78

工业自动化仪表工作条件80

工业自动化仪表环境试验技术要求85

第3章 危险和风险评估技术和方法96

3.1危险和风险的基本概念96

危险和风险96

安全与风险96

风险降低的一般概念96

3.2危险和风险评估的目的98

3.3危险和风险评估的要求99

3.4风险评估技术和方法102

安全完整性与风险降低102

允许风险和ALARP模型103

安全完整性等级的定量确定方法106

第4章 E／E／PE安全相关系统的设计和开发126

4.1目的126

4.2要求126

4.3SIS在检测故障时的系统行为要求135

4.4制定E／E／PE安全相关系统的安全要求规范136

制定目的136

制定SIS的安全要求136

制定机械的安全相关控制功能（SRCFs）的要求规范140

4.5E／E／PE安全相关系统中硬件功能安全的实现和功能安全评估步骤141

E／E／PE安全相关系统中硬件功能安全评估步骤141

安全相关电气控制系统（SRECS）硬件功能安全的实现步骤142

4.6SIS的安全功能分配144

分配目的144

分配要求145

安全完整性等级4的附加要求147

作为一个保护层的基本过程控制系统（BPCS）的要求148

防止共同原因失效的要求及量化共同原因失效效应的方法148

4.7硬件安全完整性要求152

硬件故障裕度要求152

硬件安全完整性的结构约束152

硬件随机失效概率的计算160

4.8选择部件和子系统的要求178

4.9软件的要求181

目的181

软件安全生命周期的要求181

软件安全生命周期各阶段的实现182

4.10 SIS的现场设备要求183

4.11 SIS的接口要求183

操作员接口要求183

维护／工程接口要求184

通信接口要求185

4.12 SIS的操作、维护和测试185

操作和维护的要求185

集成测试和功能检验测试187

4.13 SIS的安全验证、确认和评估192

安全验证192

安全确认192

功能安全评估196

第5章 SIS应用软件安全生命周期的实现阶段198

应用软件安全生命周期的要求198

应用软件安全要求的规范200

应用软件安全确认的计划203

应用软件的设计和开发要求204

应用软件与SIS子系统的集成217

固定程序语言（FPL）和有限可变语言（LVL）软件修改规程218

应用软件的验证219

安全软件的评估221

第6章 安全生命周期的管理227

目的227

要求227

功能安全认证模式、认证过程和认证方法235

第7章 特殊场合用安全装置及其安全相关系统的功能安全要求和SIL的评估236

7.1概述236

7.2爆炸性气体环境用安全装置的功能安全要求和SIL的评估236

概况236

爆炸性气体环境用安全装置的阻燃要求237

爆炸性气体用安全装置的功能要求238

爆炸性气体用安全装置中安全部件的特殊要求239

爆炸性气体用安全装置的功能安全要求240

爆炸性气体用安全装置的型式试验和例行试验242

爆炸性气体环境用安全装置安全完整性等级（SIL）的评估243

7.3有毒有害气体探测系统的功能安全要求和SIL的评估244

概况244

固定式气测系统的安全功能要求244

模块与元件的特性和要求248

安全功能特性263

固定式气体探测系统SILC的确定程序269

第8章 功能安全的应用278

8.1功能安全评估的应用实例278

防爆隔离式安全栅功能SIL的评估278

某化工厂合成分离净化CO和H2装置中的SIS功能安全和SIL的评估280

8.2 SIEMENS SIMATIC S7分布式安全装置在机床安全保护系统中的应用286

机床及其安全相关控制系统的特征和安全相关控制功能286

风险分析和判定SRCF要求的SIL287

制定机床SRECS的SRCF规范289

SRECS的结构设计289

SRECS子系统的实现291

结论299

附录300

附录A 现场工作报告300

附录B 计划维修级别分类301

附录C 失效分析报告301

附录D 定数截尾MTBF双侧（或单侧）置信限系数CL、CU302

附录E 定时截尾MTBF双侧（或单侧）置信限系数CL、CU303

附录F x2分布分位数表304

附录G 中位序表306

附录H 可靠性预计分析汇总表307

附录I 可编程电子或传感器或最终元件的评分307

附录J Z的值：可编程电子311

附录K Z的值：传感器或最终元件312

附录L β和βD的计算312

附录M 检验测试时间间隔为6个月，平均恢复时间为8h时要求的平均失效概率313

附录N 检验测试时间间隔为1年，平均恢复时间为8h时要求的平均失效概率316

附录O 检验测试时间间隔为2年，平均恢复时间为8h时要求的平均失效概率319

附录P 检验测试时间间隔为10年，平均恢复时间为8h时要求的平均失效概率322

附录Q 检验测试时间间隔为1个月、平均恢复时间为8h时每小时的平均失效概率（高要求或连续操作模式下）325

附录R 检测测试时间间隔为3个月，平均恢复时间为8h时每小时的平均失效概率（高要求或连续操作模式下）328

附录S 检验测试时间间隔为6个月，平均恢复时间为8h时每小时的平均失效概率（高要求或连续操作模式下）331

附录T 检验测试时间间隔为1年，平均恢复时间为8h时每小时的平均失效概率（高要求或连续操作模式下）334

附录U 电源指示设备中电子元器件失效模式及其比率的例子337

参考文献341