安全控制系统（SCS）系列：ABB System 800xA Safety (用于石油和天然气行业)_9.800xA安全系统的功能安全评估.docx

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9.800xA安全系统的功能安全评估

9.1功能安全评估的概述

功能安全评估是确保安全控制系统（SCS）系列：ABBSystem800xASafety在石油和天然气行业中有效运行的关键步骤。该评估过程旨在验证系统的设计、实施和操作是否符合预定的安全要求，以防止潜在的危险事件发生。功能安全评估通常包括以下几个方面：

安全完整性等级（SIL）评估：确定系统的安全完整性等级，并验证系统是否满足该等级的要求。

风险评估：识别和评估潜在的风险，确保风险控制在可接受的范围内。

故障模式和效应分析（FMEA）：分析系统可能出现的故障模式及其对安全的影响。

安全生命周期管理：确保系统的整个生命周期都符合功能安全标准。

9.2安全完整性等级（SIL）评估

安全完整性等级（SIL）评估是功能安全评估的核心部分。SIL评估的目的是确定系统的安全要求，并确保系统的设计和实施能够满足这些要求。ABBSystem800xASafety系统支持多个SIL等级，包括SIL1、SIL2和SIL3。以下是SIL评估的基本步骤：

确定安全功能：识别系统中的每个安全功能及其对应的SIL等级。

评估现有设计：检查现有设计是否满足预定的SIL等级要求。

进行SIL验证：通过计算和测试验证系统的SIL等级是否符合要求。

9.2.1确定安全功能

在石油和天然气行业中，安全功能通常包括紧急停车（ESD）、火气检测（FG）、压力控制等。每个安全功能都需要明确其安全要求和SIL等级。例如，一个紧急停车系统可能需要达到SIL3等级，以确保在最危险的情况下能够可靠地停止生产过程。

9.2.2评估现有设计

评估现有设计是否满足SIL等级要求通常涉及以下几个方面：

硬件选择：选择符合SIL等级要求的硬件组件。

软件开发：确保软件开发过程符合功能安全标准。

系统架构：设计符合SIL等级的系统架构。

9.2.2.1硬件选择

硬件选择是SIL评估的重要环节。ABBSystem800xASafety提供了一系列符合不同SIL等级的硬件组件。例如，对于SIL3等级，可以选择具有三重冗余的控制器和输入输出模块。

#选择符合SIL3等级的控制器

controller={

model:AC800F,

redundancy:TripleRedundancy,

SIL:SIL3

}

#选择符合SIL3等级的输入输出模块

io_module={

model:FM801,

redundancy:TripleRedundancy,

SIL:SIL3

}

9.2.2.2软件开发

软件开发过程必须符合IEC61508标准。这包括需求分析、设计、编码、测试和验证等环节。以下是一个简单的Python代码示例，展示了如何在软件开发过程中进行SIL验证。

#定义SIL验证函数

defverify_sil(sil_level,system):

验证系统是否符合指定的SIL等级

:paramsil_level:指定的SIL等级

:paramsystem:系统配置字典

:return:验证结果

required_sil=system.get(SIL)

ifrequired_sil==sil_level:

return系统符合SIL等级要求

else:

return系统不符合SIL等级要求

#配置系统

system_config={

model:AC800F,

redundancy:TripleRedundancy,

SIL:SIL3

}

#验证系统

result=verify_sil(SIL3,system_config)

print(result)

9.2.2.3系统架构

系统架构的设计需要考虑冗余、故障隔离和自诊断功能。以下是一个简单的系统架构设计示例，展示了如何实现三重冗余的控制器架构。

#定义控制器类

classController:

def__init__(self,model,redundancy,sil):

self.model=model

self.redundancy=redundancy

self.sil=sil

defis_sil_compliant(self,