GB/T 16855.1-2008機(jī)械安全控制系統(tǒng)有關(guān)安全部件第1部分：設(shè)計(jì)通則

犐犆犛１３．１１０

犑０９

中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)

犌犅／犜１６８５５．１—２００８／犐犛犗１３８４９１：２００６

代替ＧＢ／Ｔ１６８５５．１—２００５

機(jī)械安全控制系統(tǒng)有關(guān)安全部件

第１部分：設(shè)計(jì)通則

犛犪犳犲狋狔狅犳犿犪犮犺犻狀犲狉狔—犛犪犳犲狋狔狉犲犾犪狋犲犱狆犪狉狋狊狅犳犮狅狀狋狉狅犾狊狔狊狋犲犿狊—

犘犪狉狋１：犌犲狀犲狉犪犾狆狉犻狀犮犻狆犾犲狊犳狅狉犱犲狊犻犵狀

（ＩＳＯ１３８４９１：２００６，ＩＤＴ）

２００８０８２５發(fā)布２００９０４０１實(shí)施

中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局

發(fā)布

中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)

書

犌犅／犜１６８５５．１—２００８／犐犛犗１３８４９１：２００６

目次

前言!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!Ⅲ

引言!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!Ⅳ

１范圍!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!１

２規(guī)范性引用文件!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!１

３術(shù)語、定義、符號(hào)和縮寫!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!１

４設(shè)計(jì)方面的考慮!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!７

４．１設(shè)計(jì)中的安全目標(biāo)!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!７

４．２風(fēng)險(xiǎn)減小策略!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!８

４．３確定所需的性能等級(jí)（ＰＬｒ）!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!１０

４．４ＳＲＰ／ＣＳ的設(shè)計(jì)!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!１０

４．５所需的性能等級(jí)ＰＬ的估計(jì)及其與ＳＩＬ的關(guān)系!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!１１

４．６軟件的安全要求!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!１５

４．７檢驗(yàn)達(dá)到的ＰＬ是否滿足ＰＬｒ!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!１８

４．８設(shè)計(jì)的人類功效學(xué)方面!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!１８

５安全功能!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!１８

５．１安全功能技術(shù)規(guī)范!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!１８

５．２安全功能詳述!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!２０

６類別以及與ＤＣａｖｇ、ＣＣＦ和每個(gè)通道ＭＴＴＦｄ的關(guān)系!!!!!!!!!!!!!!!!!!２２

６．１一般要求!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!２２

６．２類別規(guī)范!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!２２

６．３用于實(shí)現(xiàn)全部ＰＬ的ＳＲＰ／ＣＳ組合!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!２７

７故障考慮和故障排除!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!２８

７．１概述!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!２８

７．２故障考慮!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!２８

７．３故障排除!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!２８

８確認(rèn)!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!２９

９維護(hù)!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!２９

１０技術(shù)文件!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!２９

１１使用信息!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!２９

附錄Ａ（資料性附錄）要求的性能等級(jí)（ＰＬｒ）的確定!!!!!!!!!!!!!!!!!!!３１

附錄Ｂ（資料性附錄）模塊法和有關(guān)安全的模塊圖!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!３３

附錄Ｃ（資料性附錄）單個(gè)元件ＭＴＴＦｄ值的計(jì)算或估計(jì)!!!!!!!!!!!!!!!!!３４

附錄Ｄ（資料性附錄）估計(jì)每個(gè)通道ＭＴＴＦｄ的簡(jiǎn)化方法!!!!!!!!!!!!!!!!!４０

附錄Ｅ（資料性附錄）對(duì)功能和模塊的診斷覆蓋率（ＤＣ）的估計(jì)!!!!!!!!!!!!!!４２

附錄Ｆ（資料性附錄）共因失效（ＣＣＦ）的估計(jì)!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!４４

附錄Ｇ（資料性附錄）系統(tǒng)性失效!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!４６

附錄Ｈ（資料性附錄）控制系統(tǒng)有關(guān)安全部件組合的示例!!!!!!!!!!!!!!!!!４８

Ⅰ

書

犌犅／犜１６８５５．１—２００８／犐犛犗１３８４９１：２００６

附錄Ｉ（資料性附錄）示例!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!５０

附錄Ｊ（資料性附錄）軟件!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!５５

附錄Ｋ（資料性附錄）圖５的數(shù)值表示!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!５７

參考文獻(xiàn)!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!５９

Ⅱ

犌犅／犜１６８５５．１—２００８／犐犛犗１３８４９１：２００６

前言

ＧＢ／Ｔ１６８５５《機(jī)械安全控制系統(tǒng)有關(guān)安全部件》由以下３部分組成：

———第１部分：設(shè)計(jì)通則；

———第２部分：確認(rèn)；

———第１００部分：ＧＢ／Ｔ１６８５５．１的應(yīng)用指南。

本部分是ＧＢ／Ｔ１６８５５的第１部分。

本部分等同采用ＩＳＯ１３８４９１：２００６《機(jī)械安全控制系統(tǒng)有關(guān)安全部件第１部分：設(shè)計(jì)通則》（英

文版）。

本部分等同翻譯ＩＳＯ１３８４９１：２００６。為便于使用，本部分做了下列編輯性修改：

———?jiǎng)h除了國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的前言并按照我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)的要求重新起草了前言；

———用“本部分”代替“ＩＳＯ１３８４９的本部分”；

———用小數(shù)點(diǎn)“．”代替作為小數(shù)點(diǎn)的逗號(hào)“，”；

———修改了規(guī)范性引用文件的導(dǎo)語；

———對(duì)ＩＳＯ１３８４９１：２００６引用的其他標(biāo)準(zhǔn)中，用已被等同采用為我國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)代替對(duì)應(yīng)的國(guó)際標(biāo)

準(zhǔn)，未被等同采用為我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)的直接引用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。

本部分代替ＧＢ／Ｔ１６８５５．１—２００５。與ＧＢ／Ｔ１６８５５．１—２００５相比，主要內(nèi)容修改如下：

———增加了術(shù)語：性能等級(jí)（ＰＬ）、所需的性能等級(jí)（ＰＬｒ）、診斷覆蓋率（ＤＣ）、平均危險(xiǎn)失效時(shí)間

（ＭＴＴＦｄ）、危險(xiǎn)失效、共因失效、系統(tǒng)失效、傷害、危險(xiǎn)、危險(xiǎn)狀態(tài)、風(fēng)險(xiǎn)、遺留風(fēng)險(xiǎn)、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)、

風(fēng)險(xiǎn)分析、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)定、機(jī)器的預(yù)定使用、可預(yù)見的誤用、安全功能、監(jiān)測(cè)、可編程電子系統(tǒng)、保護(hù)

措施、任務(wù)時(shí)間、檢測(cè)頻率、要求頻率、維修率、機(jī)器控制系統(tǒng)、安全完整性等級(jí)、有限可變語言、

全可變語言、應(yīng)用軟件、嵌入式系統(tǒng)；

———?jiǎng)h除了術(shù)語：控制系統(tǒng)安全性、控制系統(tǒng)安全功能；

———第４章中增加了確定所需的性能等級(jí)（４．３）、所達(dá)到的性能等級(jí)（ＰＬ）的估計(jì)及其與ＳＩＬ的關(guān)

系（４．５）、軟件的安全要求（４．６）和檢驗(yàn)所達(dá)到的ＰＬ是否滿足ＰＬｒ的要求（４．７）；

———第６章內(nèi)容增加了類別與ＤＣａｖｇ、ＣＣＦ和每個(gè)通道ＭＴＴＦｄ的關(guān)系；

———將原標(biāo)準(zhǔn)中的第１０章細(xì)分為技術(shù)文件（第１０章）和使用信息（第１１章）兩章；

———修改了附錄Ａ、附錄Ｂ、附錄Ｃ和附錄Ｄ，并增加了附錄Ｅ、附錄Ｆ、附錄Ｇ、附錄Ｈ、附錄Ｉ、附錄Ｊ

和附錄Ｋ。

本部分的所有附錄均為資料性附錄。

本部分由全國(guó)機(jī)械安全標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)（ＳＡＣ／ＴＣ２０８）提出并歸口。

本部分起草單位：機(jī)械科學(xué)研究總院中機(jī)生產(chǎn)力促進(jìn)中心。

本部分主要起草人：張曉飛、李勤、寧燕、富銳、付大為、張維、楊嶺、盛曉敏、程紅兵。

本部分所代替標(biāo)準(zhǔn)的歷次版本發(fā)布情況為：

———ＧＢ／Ｔ１６８５５．１—１９９７、ＧＢ／Ｔ１６８５５．１—２００５。

Ⅲ

犌犅／犜１６８５５．１—２００８／犐犛犗１３８４９１：２００６

引言

機(jī)械安全標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)如下：

ａ）Ａ類標(biāo)準(zhǔn)（基礎(chǔ)安全標(biāo)準(zhǔn)），給出適用于所有機(jī)械的基本概念、設(shè)計(jì)原則和一般特征。

ｂ）Ｂ類標(biāo)準(zhǔn)（通用安全標(biāo)準(zhǔn)），涉及機(jī)械的一種安全特征或使用范圍較寬的一類安全防護(hù)裝置：

———Ｂ１類，特定的安全特征（如安全距離、表面溫度、噪聲等）標(biāo)準(zhǔn)；

———Ｂ２類，安全裝置（如雙手操縱裝置、聯(lián)鎖裝置、壓敏裝置、防護(hù)裝置）標(biāo)準(zhǔn)。

ｃ）Ｃ類標(biāo)準(zhǔn)（機(jī)器安全標(biāo)準(zhǔn)），對(duì)一種特定的機(jī)器或一組機(jī)器規(guī)定出詳細(xì)的安全要求的標(biāo)準(zhǔn)。

依照ＧＢ／Ｔ１５７０６．１中的規(guī)定，本部分屬于通用安全標(biāo)準(zhǔn)（Ｂ１類）。

對(duì)于按照Ｃ類標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)和制造的機(jī)器，當(dāng)Ｃ類標(biāo)準(zhǔn)中的條款與Ａ類或Ｂ類標(biāo)準(zhǔn)中所述的條款不一

致時(shí)，優(yōu)先采用Ｃ類標(biāo)準(zhǔn)。

本部分的目的是在控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)中給出對(duì)所涉及的控制系統(tǒng)的指南，并為正在準(zhǔn)備制定

希望符合歐盟指令９８／３７／ＥＣ《機(jī)械指令》附錄Ｉ“基本安全要求”的Ｂ２類或Ｃ類標(biāo)準(zhǔn)的各技術(shù)委員會(huì)

（ＴＣ）提供指南。本部分不對(duì)符合其他歐盟指令給出具體指南。

作為機(jī)器全面風(fēng)險(xiǎn)減小策略的一部分，設(shè)計(jì)者通常愿意通過應(yīng)用具有一種或多種安全功能的防護(hù)

裝置來達(dá)到某種程度的風(fēng)險(xiǎn)減小。

用于提供安全功能的機(jī)器控制系統(tǒng)部件稱為控制系統(tǒng)有關(guān)安全部件（ＳＲＰ／ＣＳ），它們由硬件和軟

件組成，既可獨(dú)立于機(jī)器控制系統(tǒng)，也可是與機(jī)器控制系統(tǒng)的組成部分。除了提供安全功能以外，ＳＲＰ／

ＣＳ也能提供操作功能（例如：雙手操縱裝置作為過程啟動(dòng)的一種手段）。

控制系統(tǒng)有關(guān)安全部件在預(yù)期條件下執(zhí)行安全功能的能力分為５級(jí)，稱之為性能等級(jí)（ＰＬ）。這些

性能等級(jí)由每小時(shí)發(fā)生危險(xiǎn)失效的概率來定義（見表３）。

安全功能危險(xiǎn)失效的概率取決于幾個(gè)因素，包括：軟硬件結(jié)構(gòu)、故障檢測(cè)裝置的范圍［診斷覆蓋率

（ＤＣ）］、部件的可靠性［平均危險(xiǎn)失效時(shí)間（ＭＴＴＦｄ）、共因失效（ＣＣＦ）］、設(shè)計(jì)流程、工作壓力、環(huán)境條件

和操作程序等。

為了幫助設(shè)計(jì)者對(duì)所達(dá)到的ＰＬ容易進(jìn)行評(píng)價(jià)，本部分采用了根據(jù)故障條件下具體設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和具

體行為來進(jìn)行結(jié)構(gòu)分類的方法。這些類別分為５類，稱之為Ｂ類、１類、２類、３類和４類。

性能等級(jí)和類別適用于如下控制系統(tǒng)有關(guān)安全部件，例如：

———保護(hù)裝置（例如：雙手操縱裝置、聯(lián)鎖裝置）、電敏保護(hù)裝置（例如：光柵）、壓敏裝置；

———控制單元（例如：控制功能、數(shù)據(jù)處理、監(jiān)測(cè)等的邏輯單元）；

———?jiǎng)恿刂圃ɡ纾豪^電器、閥門等）。

以及所有機(jī)械上執(zhí)行安全功能的控制系統(tǒng)———從簡(jiǎn)單裝置（例如：小型廚房炊機(jī)具或自動(dòng)門等）到

復(fù)雜制造業(yè)設(shè)備（例如：包裝機(jī)械、印刷機(jī)械、壓力機(jī)等）。

本部分的目的是提供明確的基礎(chǔ)用以評(píng)價(jià)應(yīng)用ＳＲＰ／ＣＳ（以及機(jī)器）的設(shè)計(jì)和性能，例如：第三方評(píng)

價(jià)、自我評(píng)價(jià)或獨(dú)立實(shí)驗(yàn)室評(píng)價(jià)。

應(yīng)用ＩＥＣ６２０６１和本部分時(shí)推薦的信息

ＩＥＣ６２０６１和本部分規(guī)定了設(shè)計(jì)和執(zhí)行機(jī)器控制系統(tǒng)有關(guān)安全部件的要求。根據(jù)這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的范

圍，采用其中任何一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)都可假定滿足了相關(guān)的基本安全要求。表１概括了ＩＥＣ６２０６１和本部分的

范圍。

Ⅳ

犌犅／犜１６８５５．１—２００８／犐犛犗１３８４９１：２００６

表１犐犈犆６２０６１和本部分的應(yīng)用推薦

執(zhí)行有關(guān)安全控制功能的技術(shù)ＧＢ／Ｔ１６８５５．１ＩＥＣ６２０６１

Ａ非電，例如：液壓Ｘ沒有包括

Ｂ機(jī)電，例如：繼電器和（或）簡(jiǎn)單電子器件限制在指定結(jié)構(gòu)ａ內(nèi)且最大為ＰＬ＝ｅ所有結(jié)構(gòu)，最大為ＳＩＬ３

Ｃ復(fù)雜電子器件，例如：可編程的限制在指定結(jié)構(gòu)ａ內(nèi)且最大為ＰＬ＝ｄ所有結(jié)構(gòu)最大為ＳＩＬ３

ＤＡ與Ｂ組合限制在指定結(jié)構(gòu)ａ內(nèi)且最大為ＰＬ＝ｅＸｃ

ＥＣ與Ｂ組合限制在指定結(jié)構(gòu)內(nèi)且最大為ＰＬ＝ｄ所有結(jié)構(gòu)最大為ＳＩＬ３

ＦＣ與Ａ組合，或Ｃ與Ａ、Ｂ組合ＸｂＸｃ

Ｘ表示此項(xiàng)由該欄標(biāo)題中所示的標(biāo)準(zhǔn)處理。

ａ指定結(jié)構(gòu)在６．２中規(guī)定，目的是給出量化性能等級(jí)的簡(jiǎn)單方法。

ｂ對(duì)于復(fù)雜電子器件：采用按照本部分的指定結(jié)構(gòu)，且最大為ＰＬ＝ｄ，或者ＩＥＣ６２０６１中的任意結(jié)構(gòu)。

ｃ對(duì)于非電技術(shù)，采用本部分中的部件作為子系統(tǒng)。

Ⅴ

犌犅／犜１６８５５．１—２００８／犐犛犗１３８４９１：２００６

機(jī)械安全控制系統(tǒng)有關(guān)安全部件

第１部分：設(shè)計(jì)通則

１范圍

本部分提供了包括軟件設(shè)計(jì)在內(nèi)的控制系統(tǒng)有關(guān)安全部件（ＳＲＰ／ＣＳ）設(shè)計(jì)和集成的安全要求和指

導(dǎo)原則。對(duì)于這些ＳＲＰ／ＣＳ的部件，本部分規(guī)定了包括執(zhí)行安全功能所需的性能等級(jí)在內(nèi)的特征。本

部分適用于所有種類機(jī)械的ＳＲＰ／ＣＳ，不管其采用的何種技術(shù)和能量（電、液壓、氣動(dòng)、機(jī)械等）。

本部分未規(guī)定特殊應(yīng)用中的安全功能或性能等級(jí)。

本部分提供了采用可編程電子系統(tǒng)的ＳＲＰ／ＣＳ的具體要求。

本部分未提供設(shè)計(jì)ＳＲＰ／ＣＳ的部件的具體要求。然而，可使用已給出的原則，例如：