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图文+视频,专家大白话详解功能安全设计

ADI_Amy 員工 在 2016-4-12 建立的討論區
最後回覆由微醺岁月於2016-4-12提供

功能安全是依赖于系统或设备对输入的正确操作,它是全部安全的一部分。当每一个特定的安全功能获得实现,并且每一个安全功能必需的性能等级被满足的时候,功能安全目标就达到了。

 

特别整理由咱们同事Tommy Lee的一场技术研讨会演讲的精彩分享,为大家简要介绍下功能安全,尤其是工业应用的功能安全。大白话演讲,高大上的技术话题瞬间搞明白有木有~

 

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关于功能安全的通用标准IEC61508明确定义了什么是功能安全,其中说明,功能安全是电子系统正常工作时赖以实现安全的特性。

 

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什么是安全?

安全就是免于发生不可接受的风险,我们永远无法保证绝对安全,关键在于为了获得使用某种系统的好处,人们愿意接受多高的安全度。例如,多数人都会使用汽车,但汽车也许是我们能用到的最危险的东西之一,不过,使用汽车好处多多,因此我们愿意接受一定的风险。再举一个风险较低的例子,比如热咖啡,很多人喜欢热咖啡,热咖啡也有危险,可能会溅出,烫伤您自己,但多数人愿意承担该风险,因为他们喜欢喝热咖啡。

 

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安全有各种各样的形式,某个东西如果没有锋利的边缘,不会伤人,那么它在物理上可能是安全的,也可能是机械安全,运动部件不会乱转,砸伤人们的肩部或头部,还可能是电气安全,不会触电,本质上安全意味着能量和系统受到限制,即使存在最差的气体浓度,也没有足够的能量来点燃气体或粉尘。

 

功能安全,正如我在开始时所说,依赖于停止开关、护板和其它检测装置正确运作,防止发生伤亡事故,如果随机错误、系统性错误和共因失效不会导致系统出故障,不会引起人员伤亡、环境受损或生产损失,那么认为该系统在功能上是安全的。

 

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功能安全的关键是什么?

安全保护功能是功能安全的关键,安全功能通常包括三个方面:传感器、逻辑和执行器。

传感器检测高温等条件;逻辑判定温度是否超过安全阀值;执行器用于将系统带到安全状态。如果所有这三方面都具备,那么可能意味着系统具有安全功能。安全功能的好坏程度可以用SIL等级来表示,SIL代表“安全完整性水平”。

 

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如何决定系统需要什么样的安全功能呢?

这要从危害分析开始,您需要观察系统,了解哪些方面可能出问题,例如危险之一可能是电机表面,表面过热会点燃环境中预期存在的气体,因此,根据危害分析可得出安全功能的要求。然后,为了确定安全功能必须达到何种水准,便需要执行风险评估,风险评估关注的内容包括:人员暴露在危险中的频率;如果发生不幸事件,人员会受到多大的伤害;如果出现危险情况,人员逃出的概率是多少……如此等等,风险评估有很多方法,它提出的是安全完整性要求。

 

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为什么说在功能安全领域,IEC61508几乎是所有相关标准之母?

因为由IEC61508衍生出许多针对特定行业的所谓B级标准。例如:IEC61131-6是可编程逻辑的功能安全标准,61800-5-2是变速驱动的功能安全标准,针对机器的是62061,针对汽车的是ISO26262,还有这里列出的其他标准,有些标准不是从IEC61508直接衍生出来,但一般来说,如果您看任何一个标准的目录,可以发现内容大同小异,因为它们要实现的目标是相同的。

 

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为什么有些人从未听说过功能安全,却突然交给他去做?为什么我们感觉采用功能安全标准的情况越来越多?

其中一个原因是人们想给系统增添额外的特性,这些额外的特性需要使用复杂的电子器件,如微控制器、微型转换器等,挑战之一是要证实系统是安全的,需遵循61508之类的功能安全标准,您就能够证明其安全性。

 

安全包括两方面:

1、您必须实现安全;

2、您必须能够证明您开发的东西可以实现安全。

 

此外还有人们希望提高工厂生产率之类的因素,这可能意味着您会希望增加IEC61800-5-2中的“安全转矩关闭”功能,而不是禁用整个变速驱动系统,您只希望停止给输出电路供电,以便在人员离场后,能够快速恢复,还有协作机器人、已培训人员数量、新标准可用性之类的事情。

 

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ADI公司如何帮助您实现功能安全呢?

ADI可以发布或开发具有相关特性的IC,使客户更容易实现系统级功能安全,一个例子是ADI2015年发布了一款ADC AD7124

 

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现在我们可以通过一个在线视频来介绍这款ADC,它有许多诊断功能,可帮助您满足安全失效率和各种容错要求。

 

观看视频>> http://www.analog.com/cn/education/education-library/videos/4757554111001.html

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