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確定所需的性能等級（PLr）檢測

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發(fā)布時間：2025-08-16 14:48:58 更新時間：2025-08-15 14:48:58

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作者：中科光析科學(xué)技術(shù)研究所檢測中心

確定所需的性能等級（PLr）檢測：全面解析檢測項(xiàng)目、儀器、方法與標(biāo)準(zhǔn)

在現(xiàn)代工業(yè)自動化與安全控制系統(tǒng)中，確定所需性能等級（Performance Level required, PLr）是確保設(shè)備安全運(yùn)行的核心步驟。PLr 是根據(jù)風(fēng)險評估結(jié)果，為實(shí)現(xiàn)特定安全功能而必須達(dá)到的系統(tǒng)可靠性水平，直接關(guān)系到人員安全、設(shè)備保護(hù)以及生產(chǎn)連續(xù)性。因此，進(jìn)行PLr檢測不僅是符合國際安全標(biāo)準(zhǔn)的重要環(huán)節(jié)，更是企業(yè)履行安全責(zé)任的關(guān)鍵措施。PLr檢測通常涉及對安全相關(guān)系統(tǒng)的功能安全評估，涵蓋硬件故障概率、軟件可靠性、系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)、冗余配置等多個維度。該檢測過程需依據(jù)國際通用標(biāo)準(zhǔn)，如ISO 13849-1《機(jī)械安全—安全相關(guān)電氣、電子和可編程電子控制系統(tǒng)的功能安全》以及IEC 61508《電氣/電子/可編程電子安全相關(guān)系統(tǒng)的功能安全》，以確保評估的科學(xué)性與權(quán)威性。通過科學(xué)的檢測項(xiàng)目設(shè)計(jì)，結(jié)合先進(jìn)的檢測儀器與標(biāo)準(zhǔn)化的檢測方法，企業(yè)能夠準(zhǔn)確判定系統(tǒng)是否滿足目標(biāo)PLr等級，從而在設(shè)計(jì)、制造與運(yùn)維全生命周期中實(shí)現(xiàn)風(fēng)險可控、安全可靠。

主要檢測項(xiàng)目

PLr檢測涵蓋多個關(guān)鍵項(xiàng)目，包括但不限于：安全相關(guān)控制系統(tǒng)的架構(gòu)分析、硬件故障概率（PFHd）計(jì)算、平均危險失效概率（MTTFd）評估、診斷覆蓋率（DC）測量、安全完整性等級（SIL）與PL等級的映射關(guān)系驗(yàn)證、以及安全功能的響應(yīng)時間測試。此外，還需對軟件模塊進(jìn)行靜態(tài)與動態(tài)測試，驗(yàn)證其在故障條件下的行為是否符合預(yù)期。這些項(xiàng)目共同構(gòu)成PLr評估的完整框架，確保系統(tǒng)在各種可能的故障模式下仍能維持安全狀態(tài)。

常用檢測儀器

為完成PLr檢測，需使用高精度、高可靠性的檢測設(shè)備，常見的包括：故障注入測試儀（用于模擬硬件或軟件故障）、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（記錄系統(tǒng)響應(yīng)時間與信號質(zhì)量）、數(shù)字示波器（分析信號完整性）、可編程邏輯控制器（PLC）仿真器（用于驗(yàn)證邏輯功能）、以及功能安全評估軟件平臺（如SIL/PL分析工具）。此外，部分檢測還需借助環(huán)境應(yīng)力篩選設(shè)備，模擬高溫、振動、電磁干擾等實(shí)際工況，以驗(yàn)證系統(tǒng)在復(fù)雜環(huán)境下的穩(wěn)定性與容錯能力。

標(biāo)準(zhǔn)檢測方法

PLr檢測遵循一系列標(biāo)準(zhǔn)化方法，其中最為關(guān)鍵的是ISO 13849-1中提出的“安全相關(guān)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與評估方法”。該方法采用“結(jié)構(gòu)分析法”與“統(tǒng)計(jì)分析法”相結(jié)合的策略，通過評估系統(tǒng)架構(gòu)（如類別B、1、2、3、4）和部件的可靠性參數(shù)（如PFHd、MTTFd）來推實(shí)際可達(dá)到的性能等級（PLa）。檢測過程中還需進(jìn)行“診斷覆蓋率”測試，即通過注入故障并觀察系統(tǒng)是否能檢測到該故障來計(jì)算DC值。同時，采用“失效模式與影響分析（FMEA）”和“故障樹分析（FTA）”等系統(tǒng)工程方法輔助識別潛在失效路徑，確保檢測全面覆蓋。

執(zhí)行檢測所依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)

PLr檢測必須嚴(yán)格遵循國際公認(rèn)的安全標(biāo)準(zhǔn)，主要包括：

ISO 13849-1:2015 —— 《機(jī)械安全—安全相關(guān)電氣、電子和可編程電子控制系統(tǒng)的功能安全》第1部分：設(shè)計(jì)原則
IEC 61508-1:2010 —— 《電氣/電子/可編程電子安全相關(guān)系統(tǒng)的功能安全》第1部分：通用要求
ISO 13849-2:2012 —— 《機(jī)械安全—安全相關(guān)電氣、電子和可編程電子控制系統(tǒng)的功能安全》第2部分：確定安全相關(guān)系統(tǒng)的性能等級
IEC 61511-1:2016 —— 《過程工業(yè)安全儀表系統(tǒng)功能安全》

這些標(biāo)準(zhǔn)為PLr的確定提供了統(tǒng)一的計(jì)算模型、評估流程與驗(yàn)證規(guī)則，確保不同行業(yè)、不同企業(yè)之間的檢測結(jié)果具備可比性與互認(rèn)性。檢測機(jī)構(gòu)在執(zhí)行PLr評估時，必須依據(jù)這些標(biāo)準(zhǔn)制定檢測方案，并出具符合規(guī)范的評估報告，作為產(chǎn)品認(rèn)證與合規(guī)性證明的重要依據(jù)。