一种安全栅产品功能安全认证过程
P+F安全栅
对比齐纳式和隔离式安全栅的特点和性能后可以看出，隔离式 安全栅 有着突出的优点和更为广泛用途，虽然其价格略高于 齐纳式安全栅，但从设计、施工安装、调试及维护成本来考虑 ， 其综合成本可能反而低于齐纳式安全栅。在要求较高的工 程现场几 乎无一例外地采用了隔离式安全栅作为主要本安防 爆仪表， 隔离式安全栅已逐渐取代了齐纳 式安全栅，在安全 防爆领域得到了日益广泛的应用。
路，给设计及现场施工带来 极大方便。 2.对危险 区的仪表要求大幅度降低，现场无需采用隔离式的 仪表。 3.由于信号线路无需共地，使得检测和控制 回路信号的稳定性和抗干扰能力大 大增强，从而提 高了整个系统的可靠性。 4.隔离式安全栅具备更强 的输入信号处理能力，能够接受并处理热电偶、热 电 阻、频率等信号，这是齐纳式安全栅所无法做到 的。 5.隔离式安全栅可输出两路相互隔离的信号， 以提供给使用同一信号源的两台设备使用，并保证 两设备信号不互相干扰，同时提高所连接设备相互 之间的电气安全绝缘性能。
P+F安全栅的组态主要指对温变式安全栅的 组态，下面我们大概了解一下，温变式安全 栅组态软件的安装与一般组态。
2015.11.16
安装位置：安全栅安装于安全场所，接收来自危险区的信号,输 出安全信号到安全区或危险区。 安全栅的结构形式：常见的分为齐纳式和隔离式安全栅 齐纳式安全栅：电路中采用快速熔断器、限流电阻或限压二 极管以对输入的电能量进行限制，从而保证输出到危险区的 能量。 隔离式安全栅：采用了将输入、输出以及电源三方之间相互 电气隔离的电路结构，同时符合本安型限制能量的要求。
隔离式安全栅
隔离式安全栅：带有电流隔离功能的安全栅，称为隔离式安全栅，简称隔 离栅。 构成：通常由回路限能单元、电流隔离单元、信号处理单元 回路限能单元中最核心的电路为安全栅基本限能电路，辅助有用于驱动现 场仪表的回路供电电路和用于仪表信号采集的检测电路。 电流隔离单元包括变压器隔离组件、模频转换和频模转换电路。 信号处理单元则根据各品种隔离栅的功能要求实施信号处理。
美国优倍 安全栅样本及技术手册
液晶型检测端(输入端)安全栅
单/双通道热电偶输入，单/双路输出··········································23
单/双通道热电阻输入，单/双路输出··········································25
&TECHINCSL BROCHURE
INDUSTRIAL INSTRUMENT BROCHURE
产品样本及技术手册
安全栅、温度变送器、隔离、配电器系列产品
中文版
Chinese Version
Ver.2007.11
C系列仪表
.
catalogue
引言/资质··············································封二
3ue引言资质封二安全栅的基本知识首页第一部分隔离安全栅安全栅的基本知识1安全栅通用技术指标5检测端输入端安全栅单双通道热电偶输入单双路输出6单双通道热电阻输入单双路输出8单双通道二三线制电流输入配电功能单双路输出10单双通道电流输入单双路输出12单双通道电压输入单双路输出14单双通道开关量输入开关量输出16单双通道频率量输入频率量电流输出18操作端输出端安全栅单双通道电流输入单双路输出19单双通道电压输入单双路输出20单双通道开关量输入开关量输出21液晶型检测端输入端安全栅单双通道热电偶输入单双路输出23单双通
液晶型智能配电器············································40
液晶型智能温度变送器··········································42
安全栅基础知识
安全栅基础知识目录一、基本概念 (2)1.1 安全栅的定义 (3)1.2 安全栅的作用 (4)二、工作原理 (4)2.1 电气隔离原理 (5)2.2 信号处理原理 (6)三、类型与结构 (7)3.1 一拖一安全栅 (8)3.2 一拖二安全栅 (9)3.3 四遥安全栅 (10)四、选型与配置 (12)4.1 选择依据 (13)4.2 配置步骤 (14)五、安装与调试 (16)5.1 安装要求 (16)5.2 调试方法 (17)六、维护与故障排除 (18)6.1 日常检查 (19)6.2 常见故障及处理 (20)七、安全规范与标准 (20)7.1 国家标准 (22)7.2 行业标准 (22)八、应用案例 (24)8.1 工业自动化领域 (25)8.2 电力系统领域 (26)九、发展趋势与展望 (27)9.1 技术创新方向 (28)9.2 市场前景分析 (29)一、基本概念也被称为安全隔离栅或者安全防护栅，在现代社会的工业、商业和家庭环境中扮演着重要的安全防护角色。
它是一种特定的设备或系统，用于阻止未经授权的人员或物体进入特定区域，同时允许授权人员安全、方便地通过。
安全栅的主要目的是确保特定区域的安全性和隐私性，防止潜在的风险和危险。
定义与功能：安全栅是一种物理障碍，用于隔离和划分区域，确保只有授权的人员和物体能够进入特定区域。
它通常配备有门禁系统、报警装置和监控设备等，以增强安全性和监控能力。
类型与结构：根据不同的应用场景和需求，安全栅有多种类型和结构。
常见的有围栏式安全栅、通道式安全栅、道路安全栅等。
它们可以是固定的也可以是移动的，可以是电子控制的也可以是机械控制的。
安全性与可靠性：安全栅的核心是其安全性和可靠性。
其设计需符合相关的安全标准，如防火、防撞击、防攀爬等，确保无法轻易被非法入侵。
安全栅还需配备报警系统和监控设备，能够在非法入侵发生时及时发出警报并通知相关人员。
应用场景：安全栅广泛应用于工业厂区、军事设施、监狱、住宅小区、公共设施等需要高度安全保障的场所。
安全栅
2.32什么叫做安全栅？1.简介安全栅是DDZ-Ⅲ(S)系列仪表中的产品，是“本安系统”中危险区电器仪表的关联设备，是构成本安防爆系统中不可缺少的品种，其功能是：用以限制危险场所的电路（在本章中为热电阻、热电偶）能量；加强危险设备的防爆性能；向现场两线制变送器提供电源；将变送器输出信号隔离、并转换成4~20mA DC(或1~5V DC)，送往下级受信仪表；防止控制室高压能量串入危险现场，保证仪表及系统正常工作。
安全栅装于安全场所，分齐纳安全栅和隔离安全栅两种，前者为KN 9000，后者为KN GSL3000，可以实现严格的隔离，起防爆作用。
安全栅又有检测端安全栅和操作端安全栅两类产品，整机为模块结构形式。
2.工作原理当回路发生故障时，安全栅将限制回路能量的积聚，避免短路产生火花点燃周围爆炸性气体，从而达到安全目的。
安全栅内部主要由电流限制回路、电压限制回路和快速熔断器组成。
①过压保护：安全侧的输入电压超过正常工作电压时，安全栅自动关断输入电源，使安全栅处于关闭状态，输出到现场危险侧的电压、电流都为零。
输入电压正常后，安全栅能自动恢复正常工作。
安全栅的输入电压只要不大于250V（直流或交流峰值），安全栅都能起到对自身和对现场同时保护的作用。
②短路保护：危险侧对地短路时，安全栅的输出部分自动关断，输出电压、电流都为零。
短路故障消除后，安全栅自动恢复正常工作。
安全栅外形1、2齐纳安全栅电路安全栅原理图安全栅接线图3.标准安全栅的主要技术指标检测端安全栅输入信号：4~20mADC输出信号：1~5VDC,或4~20 mA负载电阻：0~100Ω(外接电流输出信号时) 配电范围：18.5~28.5VDC基本误差：±0.2%(Ⅲ型)、±0.1%(S型)操作端安全栅输入信号：4~20mA输出信号：4~20mA负载电阻：250~750Ω基本误差：±0.2%(Ⅲ型)、±0.1%(S型) 电源：24V DC±10%防爆标志：(ib)ⅡCT6防爆额定电压：220VDC或220VAC最高开路电压：≤36V最大短路电压：≤30mADC工作条件：环境温度0~50℃相对湿度≤85%功耗：2W/每回路重量：2kg结构形式架装、卡装外形尺寸(mm)44×175×160 (宽×高×深)44×175×360 (宽×高×深)48×48×92 (宽×高×深)。
安全栅的种类和应用
安全栅的种类和应用安全栅是一种用于保护人们的安全的装置，常用于工业设备、建筑物、交通设施等场所。
它们根据不同的应用需求和功能特点，可分为多种类型。
一、机械安全栅：1.固定式安全栅：这种安全栅是指固定在设备上，以阻挡人员接近危险区域，避免发生意外伤害。
它可以是钢制栅栏、防护围栏、护栏等。
应用场所：围绕高危设备、能源系统、危险区域等。
2.旋转门式安全栅：这种安全栅是通过旋转门或转门进行限制人员的进出，从而实现控制人员进入危险区域的目的。
它采用电子感应技术，可与设备或系统进行联动，提高安全性。
应用场所：涉及机械设备、工业生产线等。
二、电子安全栅：1.光幕式安全栅：这种安全栅通过发射红外光束形成一个屏障，当有物体进入屏障时，将触发安全栅停机，避免意外发生。
它具有高精度、高响应速度等优点。
应用场所：用于保护人员在危险区域附近操作设备时的安全，如焊接机床、激光切割设备等。
2.安全光幕：这种安全栅在光束上设置多个感应器，当有物体进入其中的光束时，便会启动安全栅。
安全光幕可以通过调整感应器的高度实现不同高度的屏障，提高了应用的灵活性。
应用场所：物流运输线、包装线等。
三、光电安全栅：光电安全栅基于光电传感技术，能够通过感应机构实时检测设备周围的人员，并及时发出安全信号，将危险源与人员隔离开来，从而保证人员的安全。
应用场所：包括生产线、机械设备等。
四、编码器安全栅：编码器安全栅通过集成编码器和位置检测系统，可实现设备的位置监控和人员的保护。
当设备运动时，如果有人靠近危险区域，将触发安全栅，保障人员的安全。
应用场所：数控机床、自动化生产线等。
除了上述几种类型外，还有多功能安全栅、安全帘等。
它们都旨在提供人员安全保护、降低事故风险，并与其他设备或系统进行联动，实现安全可靠的生产环境。
综上所述，不同类型的安全栅根据应用需求和场景不同有不同的特点和适用范围。
选择合适的安全栅种类和功能，可以为人员提供更高的安全性，降低事故风险，提高生产效率。
安全栅的基础知识详解
安全栅的基础知识详解一、安全栅的作用本质安全（IS）是仪表系统采用的防爆技术，安全栅设置在安全区域的控制室设备与危险区域的本安设备之间，传输信号或能量。
安全栅利用电路限流限压，从而约束安全区域传递能量给危险区域设备。
处于危险场所的本安设备在这样的能量下能够正常工作，但这样的能量不足以引燃爆炸环境，即使本安设备自身发生故障，也不会产生任何足以引燃的电火花或发热表面。
因此，无论是安全场所的控制室设备还是危险场所的本安设备发生故障，只要安全栅的限流限压电路正常工作，整个系统都会处于安全状态，不会产生爆炸。
二、安全栅的种类安全栅分为齐纳式安全栅和隔离式安全栅两类。
齐纳式安全栅是最早出现的安全栅。
它的核心元件是齐纳二极管，限流电阻及快速熔断丝，原理图如下图所示。
齐纳式安全栅原理图齐纳管电流简单，在现场使用时容易出现系统电源波动、干扰，导致设备损坏，并且由于其需要本安接地，因此在实际应用中较少。
隔离式安全栅不仅能够限压限流，还能电流隔离。
隔离室安全栅主要由限能单元、信号及电源隔离单元、信号处理单元组成。
隔离式安全栅原理图与齐纳式安全栅相比，隔离式安全栅在性能上大大优于齐纳式安全栅：①采取三方隔离方式，不需使用隔离式仪表；②降低危险区的仪表要求，现场不需使用隔离式仪表；③运行过程中稳定性和抗干扰能力大大增强，使整个系统的可靠性大幅提高；④有强大的信号处理能力，可以接受并处理多种信号，例如热电偶、热电阻、频率等信号；⑤为同一信号源的两台设备提供两路相互隔离的信号，并且两设备信号无干扰，同时所连接设备互相之间的电气安全绝缘性能也有所提高。
1.齐纳式安全栅齐纳式安全栅的核心元件为齐纳二极管，限流电阻及快速熔断丝。
它的原理简单、电路实现容易，价格低廉，但因由于其自身原理的缺陷使其应用中的可靠性受到很大影响，并限制了其应用范围，其原因如下：（1）安装位置必须有非常可靠的接地系统，并且该齐纳式安全栅的接地电阻必须小于1Ω，否则便失去防爆安全保护性能，显然这样的要求是十分苛刻并在实际工程应用中难以保证。
安全栅基础知识
P+F安全栅（温度）组态步骤
第三步:再次点击“Device”菜单，添加”HiD2081或 KF*-UT2-*FDT”设备，即添加所需组态的安全栅。
P+F安全栅（温度）组态步骤
第四步:右键点击“P2P RS232 FDT”的“参数 (Parameter)”选项，communication port设置为COM1。
P+F安全栅的组态
P+F安全栅
的组态主要指对
温变式安全栅的
组态，下面我们
大概了解一下， 温变式安全栅组 态软件的安装与 组态操作。
P+F安全栅（温度）组态步骤
安装软件
插入光盘，光盘
自动运行出现下面的
画面，共有13个安装
项。点击每一项右侧
会有安装提示，根据
说明安装自己需要的 软件。
注意：一般情况下，只需要安装 第一项，第二项和第四项即可。
P+F安全栅（温度）组态步骤
设备组态
第一步，将 K-ADP-USB 电缆插入 计算机COM 口后，在系统的“设备管理器”中会显示”K-ADPUSB-P2P”,如下图。
P+F安全栅（温度）组态步骤
第二步：打开 pactware 4.1 软件，点击 Device 菜单中添 加设备(Add device)，选择“P2P RS232 FDT”点OK， 添加这根数据线。
P+F安全栅的基础知识
仪表四车间
陈高科
P+F安全栅的基础知识
1.安全栅的定义
2.齐纳式安全栅
主要 内容
3.隔离式安全栅 4.常用隔离式安全栅的接线 5.温变式安全栅的组态 6.安全栅的常见故障及处理方法
安全栅定义
ECXI-1D11安全栅
开关量放大器ECXI-1D11
双路开关、接近开关输入 双路继电器输出
将来自危险区的有源或无源开关量信号，通过隔离安全栅传输到安全场合，仪表具有开关断线检测功能，输出方式为双路继电器输出，同时可进行正、反作用选
择。
•本质安全输入回路 EEx ia •输入、输出回路与电源之间完全电隔离•双路集电极输出
•应用区域符合ATEX ： II （1）GD ，II 3G
•2
通道隔离开关放大器，带可拆卸端子块
ECXI-1D11
防爆标志： ［Exia］ⅡC
双输入双输出:
危险区允许输入信号：
无源输入信号：机械开关或继电器触点
有源信号： 输入信号>2.1mA,表示为“开”（ON）
输入信号<1.2mA,表示为“关”
供电电压： 8V(开路电压)
短路电流： 约8mA
向安全区输出信号：
响应时间： <50ms
继电器常闭(常开)接点输出，允许(阻性)负载: AC125V 0.5A,DC24V 1A
开关频率： ≤5KHz
电流输出： ≤40mA
短路电流： <100mA
线路故障检测（LFD）：如果输入电流<50uA(断线)或>6mA（短路），输出开路。
注意：如果防止误触发LFD,开关类传感器必须接上电阻或组件开关，可设置成 无LFD功能。
功耗（24V供电时）: 0.8W（双路继电器输出）
连接的现场设备及所属区域：符合DAN9234的NAMUR接近开关、开关等现场设备（包括：本安型的压力开 关、温度开关、越位开关等）。
信号安全栅简介及基础知识
信号安全栅简介及基础知识第一部分安全栅的基本知识本安型安全栅介绍本安型安全栅应用在本安防爆系统的设计中,它是安装于安全场所并含有本安电路和非本安电路的装置,电路中通过限流和限压电路限制了送往现场本安回路的能量,从而防止非本安电路的危险能量串入本安电路,它在本安防爆系统中称为关联设备见术语解释,是本安系统的重要组成部分;由于安全栅被设计为介于现场设备与控制室设备之间的一个限制能量的接口,因此无论控制室设备处于正常或故障状态,安全栅都能确保通过它传送给现场设备的能量是本质安全的;中国国家仪器仪表防爆安全监督站是中华人民共和国地区监督生产安全防爆产品的权威机构,对本安型安全栅产品有着严格、科学、详细的规定,只有通过该监督站认证的企业及其所开发生产的产品才具备符合标准的安全性能,否则可能会给使用方的设备、人员和生产造成无可估量的损害;术语解释：关联设备一种安装在安全场所,本安电气设备与非本安电气设备之间的相连的电气设备;安装位置安全栅安装于安全场所,接收来自危险区的信号,输出安全信号到安全区或危险区.安全栅的结构形式常见的安全栅结构形式分为齐纳式和隔离式.齐纳式安全栅结构原理:电路中采用快速熔断器、限流电阻或限压二极管以对输入的电能量进行限制,从而保证输出到危险区的能量;它的原理简单、电路实现容易,价格低廉,但因由于其自身原理的缺陷使其应用中的可靠性受到很大影响,并限制了其应用范围,其原因如下：1、安装位置必须有非常可靠的接地系统,并且该齐纳式安全栅的接地电阻必须小于1Ω,否则便失去防爆安全保护性能,显然这样的要求是十分苛刻并在实际工程应用中难以保证;2、要求来自危险区的现场仪表必须是隔离型,否则通过齐纳式安全栅的接地端子与大地相接后信号无法正确传送,并且由于信号接地,直接降低信号抗干扰能力,影响系统稳定性;3、齐纳式安全栅对电源影响较大,同时也易因电源的波动而造成齐纳式安全栅的损坏;隔离式安全栅采用了将输入、输出以及电源三方之间相互电气隔离的电路结构,同时符合本安型限制能量的要求;与齐纳式安全相比,虽然价格略高,但它其它方面的突出优点却为用户应用带来了更大的受益：1.由于采用了三方隔离方式,因此无需系统接地线路,给设计及现场施工带来极大方便;2.对危险区的仪表要求大幅度降低,现场无需采用隔离式的仪表;3.由于信号线路无需共地,使得检测和控制回路信号的稳定性和抗干扰能力大大增强,从而提高了整个系统的可靠性;4.隔离式安全栅具备更强的输入信号处理能力,能够接受并处理热电偶、热电阻、频率等信号,这是齐纳式安全栅所无法做到的;5.隔离式安全栅可输出两路相互隔离的信号,以提供给使用同一信号源的两台设备使用,并保证两设备信号不互相干扰,同时提高所连接设备相互之间的电气安全绝缘性能;因此,对比齐纳式和隔离式安全栅的特点和性能后可以看出,隔离式安全栅有着突出的优点和更为广泛用途,虽然其价格略高于齐纳式安全栅,但从设计、施工安装、调试及维护成本来考虑,其综合成本可能反而低于齐纳式安全栅;在要求较高的工程现场几乎无一例外地采用了隔离式安全栅作为主要本安防爆仪表,隔离式安全栅已逐渐取代了齐纳式安全栅,在安全防爆领域得到了日益广泛的应用.本安设备标志定义其中：Ex —防爆标志ia—防爆等级ⅡC—气体组别本公司产品防爆级别：Ex iaⅡC防爆等级ia：在正常工作状态下,1个故障或2个故障状态下都不会点燃危险气体,回路必须保证在两个故障同时出现时仍然保证安全特性;“ia ”类电气设备对易受干扰的元器件必须采用“三重化”设计;“ib”类电气设备只能保证在1个故障状态下不会点燃危险气体;气体组别Ⅰ组电气设备：用于易受甲烷影响的煤矿环境中;Ⅱ组电气设备：可用于除煤矿以外的爆炸危险环境中;Ⅱ组电气设备根据易燃性物质的不同点燃能量进一步细分;各子组用大写英文子母区分,从下表中可以看出,C子组所需要的点燃能量最少,即在该组电气设备中,C组设备具备通用性;常见易燃性物质的分组爆炸性危险场所的区域划分在安全防爆系统的设计及防爆产品的选型中,除了需要对爆炸性环境中存在的气体进行分级、分组外,还应根据爆炸性气体出现的频繁程度和持续时间对爆炸性气体危险场所进行区域划分：本公司产品适用于0区,同时适用1区和2区;色标黄色端非本安侧接线通往安全区.蓝色端本安侧接线通往危险区安装方式参见本手册中外形及安装安装中的注意事项1.安全栅应安装在安全场所,并环境条件能满足本手册通用技术指标中的“使用条件”的要求;2.隔离式安全栅本安端蓝色标记和非本安端电路的接线导线在汇线槽中应分开铺设,各自采用独立的保护套管;本安侧的配线套管内不允许有其它电源线,包括其本安电路使用的电源线;3.通往危险场所的导线应选用有蓝色标记的本安导线,导线线的软铜面积必须大于0.5mm2,绝缘强度应大于500V;4.在对隔离式安全栅进行通电调试前,必须注意隔离式安全栅的型号、接线方法、线路极性等,是否符合设计及产品要求中的规定,否则可能对人身及设备造成伤害;5.严禁用兆欧表测试隔离安全栅端子之间的绝缘强度;如要检查系统的绝缘强度,应先断开全部的接线,否则可能引起安全栅内部快速熔断器熔断;6.在现场对安全栅进行编程前,必须先将所有接线断开再接入编程器,然后通电编程,否则可能引起不良后果;7.与隔离式安全栅相连的现场仪表,均应通过经国家认定的防爆检验部门的防爆试验、并取得防爆合格证的仪表;8.在设计、安装、使用、维护隔离式安全栅时,应同时遵守本产品手册中的说明及爆炸性气体环境用电气设备第十五部分：危险场所电气安装煤矿除外、GB50058-1992 爆炸和火灾危险环境电力设置设计规范;第二部分本公司隔离安全栅产品产品介绍司生产的隔离式安全栅符合爆炸气, 体环境用电气设备第1部分：通用要求和爆炸气体环境用电气设备第4部分：本质安全型“i”中的要求,并通过国际电工委员会IEC标准的电磁兼容性EMC试验,取得中国国家仪器仪表防爆安全监督检验站的防爆认证;本产品广泛适用于化工、石油、冶金、天然气、电力等要求本质安全型仪表产品的安全防爆系统,可与各类国产、进口的二、三线制变送器、电流传感器、测温元件等及其它仪表连接,作为安全防爆系统的关联设备使用;术语解释检测端安全型：允许输入信号来自危险区,输出信号到安全区;操作端安全型：输出信号到危险区,输入信号来自安全区;主要性能SMT表贴生产工艺,一体化结构,标准导轨安装;智能芯片设计,数字化处理,性能稳定可靠;具备检测端、操作端、检测和操作端安全栅,品种齐全．产品涵盖电流、电压、热电偶、热电阻等多种输入信号;软件校准,自动零点补偿,无任何可调部件,性能稳定可靠;具备对二线制变送器的配电回路供电功能;先进的软件抗干扰算法,有效抑制工业现场干扰;检测端安全型安全栅最多具有两路相互隔离的模拟量输出功能;。
安全栅工作原理是什么
安全栅工作原理是什么？什么是安全栅：安全栅是本质安全型防爆仪器仪表的关联设备，在正常情况下不影响测量系统的功能。
它设置在安全场所的一侧，当本安防爆系统发生故障时，能将窜入危险场所的能量（电能）限制在安全值以内，从而保证现场生产安全。
安全栅用于连接安全区与非安全区的电气信号传输,使非安全区内的仪表设备工作在相应的电气安全环境中,根据防爆区安全等级的不同,选用不同等级的安全栅.一般分为隔离式安全栅，和本安型安全栅，由于隔离式安全栅比本安型安全栅有较大技术优势，比本安型更安全，所以市场占有率比本安型要大的多．安全栅工作原理是什么？隔离式安全栅的工作原理：安全栅的主要功能就是限制安全场所的危险能量进入危险场所，及限制送往危险场所的电压和电流。
齐纳管Z用于限制电压。
当回路电压接近安全限压值时，齐纳管导通，使齐纳管两端的电压始终保持在安全限压值以下。
电阻R用于限制电流。
当电压被限制后，适当选择电阻值，可将回路电流限制在安全限流值以下。
与齐纳安全栅相比，隔离式安全栅除具有限压与限流的作用之外，还带有电流隔离的功能。
隔离栅通常由回路限能单元、电流隔离单元和信号处理单元三部分组成，基本功能电路如图2所示。
回路限能单元为安全栅的核心部分。
此外，辅助有用于驱动现场仪表的回路供电电路和用于仪表信号采集的检测电路。
信号处理单元则根据安全栅的功能要求进行信号处理。
工业现场一般需要采用两线制传输方式的配电器，既要为诸如压力变送器等一次仪表提供24V配电电源，同时又要对输入的电流信号进行采集、放大、运算、和进行抗干扰处理后，再输出隔离的电流和电压信号，供后面的二次仪表或其它仪表使用。
但一些特殊的工业现场不但需要两线制传输，既提供配电电源又有信号隔离功能，同时还需要具有安全火花型防爆的性能，可靠地防止电源高压与信号之间的混触，利用电流、电压双重化限制回路，把进入危险场所的能量限制在安全定额以下的具有特殊功能的配电器—安全栅。
隔离式安全栅，基本有检测端安全栅和操作端安全栅两种类型。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第２４卷第７期 ２０１ ７年７月 仪器仪表用户
ＮＳＴＲＵＭＥＮＴＡＴ１０Ｎ ＥＩＣ Ｖｏ１．２４
２０１７ Ｎｏ．７
一种安全栅产品功能安全认证过程 张红云 （南京优倍电气有限公司，南京２１ｌ１００）
摘要：以取得莱茵ＴｕＶ功能安全认证的安全栅产品为例子，介绍了基于ＩＥＣ ６１５０８标准的功能安全认证的过程，并 对认证过程中各步骤顺序、各阶段主要工作、德国认证审核工程师最新要求变化等核心步骤进行了详细的介绍。为 用于过程测试和控制装置等产品取得功能安全认证提供参考。
关键词：安全栅；功能安全；认证
中图分类号：ＴＨ８９ 文献标志码：Ａ ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉ ｓｓｎ．１６７１—１０４１．２０１ ７．０７．０２９ 文章编号：１ ６７１－１ ０４１（２０１ ７）０７－０１ ０２－０４ Ａ Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ Ｓａｆｅｔｙ Ｃｅｒｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ Ｓａｆｅｔｙ Ｂａｒｒｉｅｒ ＺｈａｎｇＨｏｎｇｙｕｎ （Ｎａｎｊｉｎｇ Ｎｅｗ Ｐｏｗｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｎａｎｊｉｎｇ，２１ １ １００，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｓａｆｅｔｙ ｂａｒｒｉｅｒ ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ ｓａｆｅｔｙ ｃｅｒｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＩＥＣ ６１５０８ ｓｅｒｉｅｓ ｓｔａｎｄａｒｄｓ ｉｓ ｉｎｔｒｏ— ｄｕｃｅｄ，ａｎｄ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ ｏｆ ｅａｃｈ ｓｔｅｐ ｉｎ ｔｈｅ ｃｅｒｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ，ｔｈｅ ｍａｉｎ ｗ０ｒｌ【ｓ ｏｆ ｅａｃｈ ｓｔａｇｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｌａｔｅｓｔ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｇｅｒｍａｎ ｃｅｒｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ａｕｄｉｔ ｅｎｇｉｎｅｅｒ ａｒｅ ｒｅｖｉｅｗｅｄ．Ａｎｄ ｏｔｈｅｒ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｓｔｅｐｓ ｗｅｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｉｎ ｄｅｔａｉｌ．Ｆｏｒ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｔｅｓｔｉｎｇ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｄｅｖｉｃｅｓ ａｎｄ ｏｔｈｅｒ ｐｒｏｄｕｃｔｓ ｔｏ ｏｂｔａｉｎ ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ ｓａｆｅｔｙ ｃｅｒｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｔｏ ｐｒｏｖｉｄｅ ａ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｓａｆｅ￣ｂａｒｒｉｅｒ；ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ ｓａｆｅｔｙ；ｃｅｒｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ
０ 引言 大约２０１０年左右，很多中石油、中石化单位选用设备 时，在标书中明确要求需要提供功能安全认证证书。因没 有功能安全认证，公司错失了很多参与机会，大家逐渐认 识到了功能安全认证的重要性，开始积极准备功能安全认 证。相信有人也是一样，刚接触认证时很茫然，不知从哪 做起。本文结合本司开关量输入安全栅功能安全认证实际 经历，介绍认证要求、认证流程和注意事项。 功能安全认证对于现代工业的安全作用这里就不班门 弄斧了，网上有许多专业文章阐述功能安全的作用。本文 主要以优倍开关量输入安全栅为例，基于ＩＥＣ ６１５０８标准进 行功能安全认证的过程介绍。
１ 防爆认证 安全栅作为防爆产品，若想进入国际市场，必须符合 强制性国际防爆认证要求，在功能安全认证之前需取得相
关防爆认证。很多认证机构都会提供ＩＥＣＥＸ防爆认证流程 的介绍。 １）申请单位向ＩＥＣＥＸ体系授权的认证机构以书面形式 提出认证的申请，及相关产品文件资料。机构受理后，申 请单位与认证机构签订委托认证合同。 ２）认证机构对申请认证产品进行防爆型式检验（包括 图纸文件防爆审查和样机试验）；审核防爆检验报告。 ３）认证机构对申请认证的制造单位进行工厂质量条件 检查。 ４）认证机构对型式检验结果和工厂检查结果进行评 价，评价合格颁发ＩＥＣＥＸ认证证书。 ５）认证机构对申请单位实施年度监督。 实际上，因功能安全认证审核需进行产品安全完整性 的评估，有可能改动电路，影响防爆参数；或防爆认证审 核时要求电路调整，产品的安全完整性需重新评估，所以 推荐防爆认证和功能安全认证同步进行，以免造成时间、 人员、费用等不必要的浪费。根据本司以往经验，建议
收稿日期：２０１７－０５－１６ 作者简介：张红云（１９８２一），女，江苏连云港人，本科，研发部副部长，主要从事本安产品的国际防爆认证和功能安全认证。 第７期 张红云・一种安全栅产品功能安全认证过程 １Ｏ３ 先行提交防爆认证原理图纸和功能安全认证概念阶段的审 核，等防爆相关网纸审核通过后，可转向功能安全认证的 ＦＭＥＡ分析、ＦＩＴ测试、ＥＭＣ／环境测试等工作。待以上完 成，原理图和电路图可基本确定，可继续防爆认证后继的 文件定稿、样机测试、Ｔ厂审核等Ｔ作。
２功能安全认证 功能安全认证流程大致可分为概念阶段审核、主检阶 段审核、１．厂审核和德国复审及发证；再细分的活主要＿＿［ 作义可分为设计开发文档管理评估，硬件可靠性计算和评 估、ＥＭＣ电磁兼容性测试、环境测试等。 优倍开关量输入安全栅为纯硬件电路设计，无需软件 安全完整性的审核评估。 ２．１概念阶段 ◆安全计Ｊ￣ＩＪ（ＳＰ） 安全计划中确定项目组织、项目人员及资质、安全生 命周期划分、故障避免措施计划、变更处理程序、配置管 理等信息。
图１项目组织图 Ｆｉｇ １ Ｐｒｏｉｅｃｔ ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎａｌ ｃｈａｒｔ
◆验证确认计４２ Ｊ（ＶＶＰ） 验证确认计划中确定安全生命周期各阶段验证活动、 确认的输入、输出文件和验证人。 ◆安全需求规范（ＳＲＳ） 安全需求规范中确定安全功能、安全状态、输入／输Ｈ｛
描述和参数、故障响应时间、ＳＩＬ安全完整性等级、安全栅 在整个安全回路中所占比例（ＴＵＶ推荐值ｌ（）％）、安全失 效分数ＳＦＦ、硬件故障裕度、检验测试间隔、操作模式、环 境要求等。 ◆安全概念（ｓｃ） 安全概念中确定可靠性框图，功能框 （非功能安全 部分用不同颜色区分）、各功能块的功能、各功能块使用 的诊断措施（需满足对应ＳＩＩ 等级）、各功能块诊断测试间 隔、诊断后各功能块如何进入安全状态。 实际上，为确保安全失效分数满足ＳＩＬ等级，减少后期 义档调整，本司认证的安全栅首先进行简单降额￣［ＩＦＭＥＡ分 析摸底，尽可能排除严重的设计缺陷。 ◆需求追踪表（ＲＴ） 另外还有一非常重要文档贯穿整个认证，『吉Ｊ期，那就是 需求追踪表：安全需求规范（ｓＲｓ）、安全概念（ｓｏ）以及测试 计￣ＩＪ（ＴＰ）、测试报告（ＴＲ）等文档中每个安全相＿炎项均使片Ｊ序 号（如ｓＲ１、ＳＣｌ、ＴＰ１、ＴＲ１等）进行排序，体现各文档问 安全相关项的关系，方便各个文档问的相互追踪。 认证机构的审核意见会以ＬＯＰ义档形式发给叶｛请单 位，经过几轮修改，ＬＯＰ中认证机构意见全部父闭．就表 示安全栅通过了认证机构概念阶段的审核评估，认证进入 了主检阶段。Ｉ，Ｉ ２．２主检阶段 主检阶段任务：进一步的功能、安全和环境测试，验 证是否达到定义的安全功能和ＳＩＬ等级。 ◆降额报告 莱菌ＴＵＶ要求器件降额，在２／３原则和ＧＪＢ／Ｚ ３５—９３巾的 ２级降额中选择严酷的一种要求执行；本安器件保险丝、齐 纳管等降额参照闰标ＧＢ ３８３６要求执行。 如有器件降额 满足降额要求，则需重新选择合适器件 ◆ＦＭＥＡ分析报告 １）确定产品结构，按照可靠性框 ，将整机拆为多个 功能块。 ２）选取合适的可靠性数据库，器件失效率基准值 ｒｅｆ 可通过查阅西门子数据库ＳＮ ２９５００获得，也可通过厂家获 得；参与计算的置信度要求为７０％，如果厂家提供的置信 度为６０％，需折算：
表１降额 Ｔａｂｌｅ １ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｄｅｒａｔｉｎｇ １０４ 仪器仪表用户ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴＡＴＩＯＮ 第２４卷 表２失效率 实际值折算 Ｔａｂｌｅ ２ ＡｃｔｕａＩ ｖａｌｕｅ ｆａｉｌｕｒｅ ｒａｔｅ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ
器件ＳＮ２９５００，ｐａｔ ｃｌａｓｓ ｒｅｆ ０ １ ｉｎ ｏＣ Ｕｒｅｆ／ＵａｃｔｕａｌＵｍａｘＵａｃｍａｌ／０２ 盯ｕ—— 亍－－— ———— 一 Ｃ６２，４’ｒｕｂｌｅ３ １ ２（Ｉ￣４ｔａｂｌｅ１）（ｐａｔ４ｔａｂｌｅ１）Ｕｍａｘ Ｕｒｎａｘ ４诅ｂｋ ５）（ｐａｒｔ４ｔａｂｌｅ６） ４诅ｂｋ ９） 心盯Ｕ★叮Ｔ 叮ＴＱ（４１） ＣＡ３ 电ｒ谷 Ｙ５Ｖ ５ ４０ ０．５ １２ ２５ ０．４８ ６０ １ ２．２ ２ ２２
表３功能块安全失效分数计算 Ｔａｂｌｅ ３ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｂｌｏｃｋｓ ｓａｆｅ ｆａｉｌｕｒｅ ｆｒａｃｔｉｏｎ ｃａｌｃｕｌａｌｉｏｎ
Ｕ６ １ ＭＡＸ１３２５６全桥 开路 无影响或输出失电，进入安全状态 任意两端短路无影响或输出失电，进入安全状态 卡阻 无影响或输出失电，进入安全状态 输出寄生振荡 安全功能丢失 值改变 Ｃ６２，２ ０６０３ ５％滤波 开路 Ｃ４３ ＣＬ１０Ｆ１０１ 短路 值改变 无影响或输出失电，进入安全状态 无影响 Ｆ３开路输出失电，进入安全状态 无影响
１６．４ ３．２８ （） ３－２８ （】 ３－２８ （） ｆ） ３．２８ ３．２８ ｆ） ４４ １４．６７ ０ １４．６７ Ｏ ｌ４．６７ （）
７０％＝ ６０％ｘ １．２０４，０．９ｌ ７ ３）确定环境条件（如温度、压力等）：ＦＭＥＡ分析 时，需根据器件实际使用的电压、电流、温度等数据，参 照西门子数据库，计算失效率 实际值。 ４）参照ＩＥＣ ６２０６１附录Ｄ中器件失效模式以及各失效模 式所占比例，分别计算各功能块的失效率总和、安全失效 分数ＳＦＦ，要求每个功能块的ＳＦＦ值均满足相应ＳＩＬ等级。 失效率 失效率 黎 ● 图２故障模式分类 Ｆｉｇ．２ Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｆａｉｌｕｒｅ ｍｏｄｅｓ 表４安全相关参数 Ｔａｂｌｅ ４ Ｓｅｃｕｒｉｔｙ－ｒｅｌａｔｅｄ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ 所有安全失效 ： ｓ＋ Ｄ 危险失效 Ｄ＝入ＤＤ＋ Ｄｕ 诊断覆盖率 ＤＣ 入ＤＤ／ Ｄ 安全失效分数 ＳＦＦ （ ｓ＋ ＤＤ）／ 要求时的失效概率 ＰＦＤ（ｔ） 入Ｄ ｔ １ＯＯ１结 要求时的失效概率平均值 ＰＦＤＡＶ（Ｔ１） Ｄ １／２ 构 每小时危险失效概率 ＰＦＨ Ｄ ◆ＤＣ一诊断覆盖率１２】 诊断覆盖率依赖于采取的措施，它的值约为６０％、９（】％ 和９９％。ＩＥＣ ６１５０８—２的表Ａ．２一表Ａ．１５为诊断测试推荐的技 术和措施。 开关量输入双路输出安全栅可靠性框罔如图３所示。 根据德国认证工程师最新要求，继电器需作为单独功能 块进行考核，参与ＦＭＥＡ分析。因电源和输入存在共因失 效，ＰＦＤ和ＰＦＨ计算过程如下：