用于电梯的可编程电子安全相关系统——李新龙

国家电梯质量监督检验中心NationalElevatorInspectionandTestingCenterNETEC用于电梯的可编程电子安全相关系统PESSRALNETEC李新龙2015年6月杭州·成都国家电梯质量监督检验中心NationalElevatorInspectionandTestingCenterNETEC•什么是用于电梯的可编程电子安全相关系统•PESSRAL相关标准•PESSRAL在电梯中的应用•什么是SIL•SIL判定•PESSRAL型式试验简介•PESSRAL例题国家电梯质量监督检验中心NationalElevatorInspectionandTestingCenterNETEC什么是用于电梯的可编程电子安全相关系统（PESSRAL）？GB/T20438.4可编程电子programmableelectronic（PE）可编程电子以计算机技术为基础，可以由硬件、软件及其输入和（或）输出单元构成。（可编程电子装置是一个或多个CPU及相关的存储器等为基础的微电子装置。如：微处理芯片、PLC、专用集成电路ASIC、智能传感器等都是可编程电子装置）FPGA国家电梯质量监督检验中心NationalElevatorInspectionandTestingCenterNETEC•什么是用于电梯的可编程电子安全相关系统（PESSRAL）？GB/T20438.4ISO22201-1:2009（等同国标正在修订中）可编程电子系统（PES）：基于一个或多个可编程电子装置的控制、保护或监视的系统，包括系统中所有单元，如电源、传感器和其他输入装置、数据总线和其他通信路径、执行装置和其他输出装置。GB/T20438.4系统system按照设计相互作用的一组元素，可能包括相互作用的硬件、软件和人等。系统中的某一元素也可自成另外的系统，称为子系统。子系统可以是控制系统也可以是被控制系统。国家电梯质量监督检验中心NationalElevatorInspectionandTestingCenterNETEC1.PES的范围2.输入接口（如A/D转换器）3.输入装置（如传感器）4.通讯5.可编程电子装置（PE）6.输出接口（如D/A转换器）7.输出装置/终端元件（如执行装置）•什么是用于电梯的可编程电子安全相关系统（PESSRAL）？图中所示的PE在中心位置，但是它可以存在于PES的多个位置。基本PES结构国家电梯质量监督检验中心NationalElevatorInspectionandTestingCenterNETEC具有单个可编程电子装置的单个PES（一个PE构成的单通道）PEPEPEPEPE具有按串联方式连接的双可编程电子装置的PES（如利用智能传感器采集、CPU处理，单通道）具有两个可编程电子装置，共享输入子系统、输出子系统的PES（部分双通道）•什么是用于电梯的可编程电子安全相关系统（PESSRAL）？国家电梯质量监督检验中心NationalElevatorInspectionandTestingCenterNETEC•什么是用于电梯的可编程电子安全相关系统（PESSRAL）？电梯的可编程电子安全相关系统programmableelectronicsysteminsafetyrelatedapplicationsforlifts（PESSRAL）ISO22201-1:2009（等同国标正在修订中）基于软件的PES在电梯安全相关系统中的应用。GB7588.1-201X用于表A.1所列安全应用的，基于可编程电子装置的用于控制、防护、监测的系统，包括系统中所有元素（例如：电源、传感器和其它输入装置，数据总线和其他通信路径，以及执行器和其他输出装置）国家电梯质量监督检验中心NationalElevatorInspectionandTestingCenterNETECPESSRAL相关标准IEC61508GB/T20438IEC61800-5-2电驱设备ISO25119农用拖拉机ISO26262汽车ISO15998土方机械IEC51511流程工业领域EN50156熔炉IEC60335家电IEC62061机械DO-178B民用飞机机载软件IEC60601医疗设备EN50126/8/9铁路IEC61513核工业ISO22201电梯、扶梯国家电梯质量监督检验中心NationalElevatorInspectionandTestingCenterNETEC2000年，国际电工委员会正式发布了IEC61508标准，《电气/电子/可编程电子安全相关系统的功能安全》，此标准是由IECTC65提出并制订的，2006年，由机械工业仪器仪表综合技术经济研究所主持转化的等同采用IEC61508的我国国家标准GB/T20438.1~7正式颁布，并于2007年1月1日开始正式实施。由电气和电子部件构成的系统，多年来在许多领域中执行安全功能；以计算机为基础的系统在许多领域中用于非安全目的，但也越来越多地用于安全目的。当前计算机、集成电路等技术的发展已经渗透到所有工业领域，计算能力的极大增加彻底改变了工厂和工业过程的控制，也改变了安全控制策略。对于包含有电子、电气设备，计算机软、硬件的系统，要用于关系到人身财产安全的领域中时，进行规范的安全指导是十分必要的。IEC61508针对由电气/电子/可编程电子部件构成的、起安全作用的PES的整体安全生命周期，建立了一个基础的评价方法。目的是要针对以电子为基础的安全系统提出一个一致的、合理的技术方案，统筹考虑单独子系统(如传感器、通信系统、控制装置、执行器等)中元件与安全系统组合的问题。IEC61508介绍国家电梯质量监督检验中心NationalElevatorInspectionandTestingCenterNETECIEC61508的七个部分内容分别为:第1部分是一般要求，描述了主要概念、组织、生命期、文档编制、引导证据及SIL的定义。第2部分是对电气/电子/可编程电子安全系统的要求，包括对设备和系统的要求，它的很多内容与第7部分的技术与措施的应用有关，这些方法解决了随机或系统失效问题。第3部分是对软件的要求，描述避免失效的方法，引用的技术与措施第7部分的附录相关。第4部分是定义和缩略语。第5部分给出一些确定安全完整性等级（SIL）的方法示例。第6部分包括第2和第3部分的应用指南。第7部分给出技术与措施测试方法，简短的注释并提供部分参考书目。国家电梯质量监督检验中心NationalElevatorInspectionandTestingCenterNETECPESSRAL相关标准《ISO13849-1机械安全控制系统安全相关部件第一部分：设计通则》系统实现的安全等级PLr、结构约束、系统平均危险故障时间MTTFd、系统诊断覆盖率DC、共因失效因子CCF、包含对液压、气动元件的分析。《IEC62061机械安全-安全相关电气、电子和可编程电子控制系统功能安全》IEC61508标准在机械安全方面的具体要求，针对的是非便携式机械设备。国家电梯质量监督检验中心NationalElevatorInspectionandTestingCenterNETEC两者是不同的组织依据不同的架构和考虑颁布的标准。IEC62061是IEC（国际电工委员会）颁布的标准；ISO13849是ISO（国际标准化组织）颁布的标准。IEC62061更适合用来评估比较复杂的电子系统，其根据相关计算得出每个控制通道的PFH（每小时的危险失效概率）将元件或者系统分为了三个SIL等级。ISO13849侧重于分析控制电路的结构，按照电路结构，将电路分成B,1,2,3,4共5个类别，再辅以适当MTTF值和DC值，来达到预期的PL(performancelevel)等级a,b,c,d,e这5个等级。国家电梯质量监督检验中心NationalElevatorInspectionandTestingCenterNETEC由此可以看出，如果只是有断路器，接触器，继电器，行程开关，按钮，急停等组成的简单设备控制系统来讲，使用ISO13849来对其安全电路进行评估，会比较方便。但如果其中使用了未做过安全评估的集成电路和软件，ISO13849就不如IEC62061更适用。一般来讲，当对低复杂度的机械设备进行功能安全评估时，一般采用ISO13849；而对于高复杂度的机械设备进行功能安全评估时，一般采用IEC62061。有消息，两个标准要合并，两个组织在协商。国家电梯质量监督检验中心NationalElevatorInspectionandTestingCenterNETECISO22201电梯、自动扶梯和自动人行道——安全相关的可编程电子系统的应用该标准是执行电梯安全功能的含有可编程电子部件的系统和可编程电子系统（PES）产品的具体要求。目的在于对电梯安全相关的可编程电子系统（PESSRAL）的技术一致性、性能要求和合理性作出具体规定。对应的国标正在报批阶段。国家电梯质量监督检验中心NationalElevatorInspectionandTestingCenterNETECIEC61508系列标准IEC62061ISO13849/GB/T16855ISO22201电气/电子/可编程电子安全相关系统的功能安全机械安全-控制系统安全相关部件电梯扶梯安全相关应用中的PES的设计、开发和维护GB7588/GB16899PES的应用国家电梯质量监督检验中心NationalElevatorInspectionandTestingCenterNETECPESSRAL在电梯中的应用GB7588.1-201x中表A.1电气安全装置表中列出了电梯中电气安全装置的SIL等级，也就是说所有表A.1中列出的功能都可以用pessral来实现。条款号所检查的装置最低安全完整性等级（SIL）5.2.1.5.1a)底坑停止装置35.2.1.5.2c)滑轮间停止装置35.2.2.4检查底坑梯子的存放位置15.2.3.3检查通道门、安全门及检修门的关闭位置25.2.5.3.1c）检查轿门的锁紧状况25.2.6.4.3.1b）检查机械装置的非工作位置35.2.6.4.3.3e）检查检修门和活板门的锁紧位置25.2.6.4.4.1d）检查所有进入底坑的门的打开状态25.2.6.4.4.1e）检查机械装置的非工作位置35.2.6.4.4.1f）检查机械装置的工作位置35.2.6.4.5.4a）检查工作平台的收回位置3。。。国家电梯质量监督检验中心NationalElevatorInspectionandTestingCenterNETEC5.9.2.5.4交流或直流电动机用静态元件供电和控制应采用下列方法中的一种：a）用两个独立的接触器来切断电动机电流……b）由以下元件组成的系统：1）切断各相（极）电流的接触器……2）用来阻断静态元件中电流流动的控制装置；和3）用来验证电梯每次停靠时电流流动阻断情况的监测装置c）符合5.11.2.3要求的电路。该装置是安全部件，应按照GB7588.2-201X中5.6的要求进行验证；d）具有符合GB/T12668.502-2013中4.2.2.2的SIL3要求的安全力矩切断（STO）功能的可调速电力驱动系统，至少有一个硬件容错措施。[YLQW1]需落实表述，查询GB/T12668.502-2013。国家电梯质量监督检验中心NationalElevatorInspectionandTestingCenterNETEC目前常见的应用pessral来实现的电梯功能：•检测门开启情况下轿厢的意外移动•检查平层、再平层和预备操作•检查减行程缓冲器的减速状况已经投入使用的应用pessral的新产品：•电子限速器、安全钳产品•电子门锁产品•无主接触器控制装置•TWINS电梯防撞装置•电气安全装置状态监控装置pessral未来可能的应用电子极限限位（井道信息）无线安全领域国家电梯质量监督检验中心NationalElevatorInspectionandTestingCenterNETEC•什么是SI