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第六期

关于安全要求的分配

郑威

在功能安全领域中，无论是对于安全仪表系统来说（国内往往称为安全仪表系统技术规格书）抑或是对于安全仪表产品，安全要求规范都具有提纲挈领的规范性作用，通俗点说是必须被满足的要求。

安全要求是有关于两大核心概念“安全功能和安全完整性等级”的一系列条目。安全要求的确立、分配、设计、实现、验证与确认贯穿于整个安全生命周期。

本文通过两个例子来阐述安全要求的分配过程，包括两个方面的分配：

1.安全仪表系统链路的安全要求分配；

2.安全仪表产品的安全要求分配。

上图为某化工反应釜工作示意图，图中绿色控制系统表示基本过程控制，红色控制系统代表安全仪表系统。当反应釜中的压力与温度无法被基本过程控制系统稳定在临界危险状态数值以下时，安全仪表系统便会立即启动并通过执行机构驱动阀门切断进料管道，使反应釜（EUC）进入安全状态。

不妨假设经由数学建模与现场经验得到，安全仪表系统从响应到动作完成必须在5秒钟之内才能保证反应釜安全。为使安全仪表系统的响应时间（5秒）要求得到满足，需要将要求分配给串联链路上的每个仪表，包括：变送单元（变送器），运算单元（处理器），执行单元(执行器)。假设将整体安全要求分配给各单元，如下图所示：

依据该安全要求分配进行的产品选型就能够满足关于响应时间这一安全要求。系统集成商可以根据分配完成的安全要求进行仪表的选型与集成，从而完成符合要求的安全仪表链路（系统）。当然就易于采购或者经济效益等方面考量，安全要求是可以进行再分配的。例如已有一台安全控制系统，其响应时间等于3秒，那么为了经济考量可以把多出来的时间要求压缩在即将新采购的变送单元或者执行单元上，目的就是为了在能够保障其总体安全要求得到满足的情况下，尽可能使资源最优化。

上一节描述了链路安全要求的分配概念，本节阐述一下产品级的安全要求分配。依然拿上一节的响应时间举例，上文说到分配给变送器的处理时间应小于1秒，也就是对于变送器这款产品来说1秒钟的响应时间成为其系统级或者说整机级别的安全要求，分配到产品的响应时间往往会涉及到信号采集的时间，门电路传输时间，软件运算时间。假设其安全要求分配情况参考下图所示：

图中将产品整机安全要求分配给了产品中的各个功能单元，根据分配的要求进行单元设计。当然在各功能单元中仍然可以分配给各个子级，例如运算处理就可以包含模数，数模，滤波等各个子级功能所需要占据的时间。在设计过程中也会根据软硬件的实际情况再分配安全要求，以使得产品能够更合理有效的达到整机安全要求。

综上所述，本文就功能安全学科中的安全要求概念在安全仪表链路与安全产品两个方面举例介绍了其分配方法以及再分配的概念。

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郑威