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安全仪表系统功能安全分析:一个硬件通道失效时,1oo2和2oo3有何区别

文章出处:河北康吉森 人气:发表时间:2020-7-27 11:08:44

  安全仪表系统功能安全分析:一个硬件通道失效时,1oo2和2oo3有何区别?从安全仪表系统的硬件故障裕度(HFT)来看,1oo2和2oo3的硬件容错能力是一样的。从可用性(availability)来看,2oo3的可用性更高,它的误动作可能性更低。

一、1oo2表示的架构


1oo2表示的架构示意图


   安全仪表系统的1oo2架构包含两个并列的通道,任何一个都能执行安全功能。举个例子,当其中仪表一个通道输出信号是0,而第二个通道输出信号从0变为1时,此时最终的输出信号就会变为1。因此,在不影响安全功能执行的前提下,它能容许一个通道发生失效(HFT=1)。只有当两个通道都发生危险失效时,才会导致安全功能的失效。

二、2oo3表示的架构


2oo3表示的架构示意图


   安全仪表系统的2oo3架构包含三个并列的通道,输出信号设定了一个多数表决机制,即少数服从多数原则。举个例子,当仪表其中两个通道输出信号都是0,而第三个通道输出信号从0变为1时,此时最终的输出信号还是0。多数表决机制的应用,可以防止误动作的发生。因此,在不影响安全功能执行的前提下,它能容许一个通道发生失效(HFT=1)。只有当两个或三个通道都发生危险失效时,才会导致安全功能的失效。

三、概念解释:安全仪表系统的冗余和硬件故障裕度
冗余(Redundancy)
IEC61508:2010-P4:3.4.6
The existence of more than one means for performing a required function or for representing information.


小编的理解:
   冗余的使用,目的一是为了提高可靠性(即一个给定时间段内功能正常执行的可能性),二是为了提高可用性(即在一个给定时刻功能正常执行的可能性)。冗余架构可以表示为MooN-M out of N,N表示总的通道数,M表示执行功能所需要的最少通道数。类似2oo3冗余架构的使用,可以有效的降低误动作的可能性。

硬件故障裕度(HFT-Hardware Fault Tolerance)
IEC61508:2010-P2:7.4.4
A hardware fault tolerance of N means that N+1 is the minimum number of faults that could cause a loss of the safety function. In determining the hardware fault tolerance no account shall be taken of other measures that may control the effects of faults such as diagnostics.


小编的理解:
   HFT值可以通过冗余架构来判断,以上关于冗余的概念中提到,冗余架构可表示为MooN,它的HFT=N-M,即(总的通道数)-(执行功能所需的最少通道数)。

此文关键字:安全仪表系统

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