ГОСТ IEC 61326-3-2-2015 Электрическое оборудование для измерения, управления и лабораторного применения. Требования ЭМС. Часть 3-2. Требования помехоустойчивости для систем, связанных с безопасностью, и оборудования, предназначенного для выполнения функций, связанных с безопасностью (функциональная безопасность). Промышленные применения с учетом определенной электромагнитной обстановки

Введение

Функциональная безопасность является той частью общей безопасности, относящейся к управляемому оборудованию (EUC) и системе управления EUC, которая зависит от правильного функционирования электрических систем, связанных с безопасностью. Для достижения этой цели все образцы оборудования системы, связанной с безопасностью, участвующие в выполнении функций безопасности, должны функционировать определенным образом при всех соответствующих условиях.

IEC 61508 является основополагающим стандартом IEC по функциональной безопасности электрических/электронных/программируемых электронных систем, связанных с безопасностью. Он устанавливает общие требования для достижения функциональной безопасности. Достаточная устойчивость к воздействию электромагнитных явлений является одним из таких требований.

Концепция IEC 61508 делает различие между применениями и конструкцией электрических и электронных систем, связанных с безопасностью. Взаимодействие между этими составляющими задает спецификация требований к безопасности (SRS). В ней следующим образом устанавливаются все необходимые требования к предполагаемому применению:

a) Определение функции безопасности на основе оценки риска предполагаемого применения (функцией которого является снижение риска).

b) Назначение уровня полноты безопасности (SIL) для каждой функции безопасности на основе оценки риска предполагаемого применения.

c) Определение условий, для которых система предназначена, в том числе электромагнитной обстановки, в соответствии с требованиями IEC 61508-2.

Таким образом, важной отправной точкой при рассмотрении устойчивости к воздействию электромагнитных явлений является детализация характеристик электромагнитной обстановки и соответствующих ей явлений в спецификации требований к безопасности в соответствии с IEC 61508. Система, связанная с безопасностью, предназначенная для реализации заданной функции безопасности, должна удовлетворять спецификации требований к безопасности, из которой должны быть получены соответствующие требования к помехоустойчивости образцов оборудования; следствием будет разработка спецификации требований к оборудованию. Что касается электромагнитной обстановки, то спецификация требований к безопасности и спецификация требований к оборудованию должны базироваться на компетентной оценке прогнозируемых угроз реальной электромагнитной обстановки на протяжении всего срока эксплуатации оборудования. Таким образом, требования помехоустойчивости оборудования зависят от характеристик электромагнитной обстановки, в которой оборудование планируется эксплуатировать.

Изготовитель оборудования, следовательно, должен доказать, что оборудование соответствует техническому заданию на него, а системный интегратор должен доказать, что система соответствует спецификации требований к безопасности SRS. Доказательства должны быть получены путем применения соответствующих методов. При этом не следует рассматривать любые другие аспекты применения, например риск применения, обусловленный любым отказом системы, связанной с безопасностью. Все оборудование системы должно удовлетворять конкретным критериям качества функционирования с учетом функциональных аспектов безопасности [например, критерию качества функционирования (FS)] до уровней, установленных в спецификации требований к безопасности, независимо от требуемого уровня полноты безопасности (SIL)].

Существуют два основных подхода к анализу электромагнитной обстановки и формированию требований помехоустойчивости:

(A) При определении соответствующих уровней помехоустойчивости для системы и оборудования рассматривают общую электромагнитную обстановку без каких-либо конкретных ограничений, например обстановку в промышленной зоне, а также учитывают все электромагнитные явления, которые могут возникнуть, с их максимальными амплитудами. Данный подход, будучи использованным при определения уровней, установленных в IEC 61326-3-1, приводит к завышению уровней помехоустойчивости для некоторых электромагнитных явлений по сравнению с уровнями помехоустойчивости, которые устанавливаются без учета функциональной безопасности.

(B) Управление электромагнитной обстановкой, например путем применения специальных устройств и практики подавления помех, с тем чтобы электромагнитные явления и их амплитуды могли удерживаться только в определенных рамках. Эти помехи и ограниченные амплитуды затем учитывают при определении уровней помехоустойчивости. Эти уровни необязательно должны быть выше уровней, полученных без учета требований функциональной безопасности, так как это гарантируется соответствующими средствами, позволяющими обычно устранить появление высоких амплитуд. Именно такой подход рассматривается в IEC 61326-3-2.

Следуя подходу (В), исходят из того, что задана определенная электромагнитная обстановка, в связи с которой четко соблюдены конкретные правила установки и приняты меры по ослаблению помех. Кроме того, требуется характеристика соответствующих электромагнитных явлений и амплитуд, ожидаемых в заданной конкретной электромагнитной обстановке. Это было достигнуто путем обработки статистических данных о неисправностях в применениях безопасности в обрабатывающей промышленности. С этой целью ежегодно анализировали на возникновение отказов более 20000 элементов оборудования систем безопасности; на основании этих данных было показано, что частота отказов соответствует требованиям, связанным с уровнем полноты безопасности (SIL). Эти образцы оборудования соответствуют конкретным требованиям ЭМС в обрабатывающей промышленности.

В соответствии с подходом (В) в IEC 61326-3-2 приведены конкретные требования в отношении устойчивости к электромагнитным явлениям применительно к системам, связанным с безопасностью, и оборудованию, предназначенному для использования в системах, связанных с безопасностью. Эти требования дополняют некоторые требования IEC 61326-1 (или соответствующие требования ЭМС в обрабатывающей промышленности); выбранные электромагнитные явления и полученные уровни испытаний на помехоустойчивость, по-видимому, будут соответствовать электромагнитной обстановке указанных промышленных применений, как это определено в области применения настоящего стандарта.

На рисунке 1 проиллюстрирована взаимосвязь между стандартами IEC 61326-1, IEC 61326-2-Х, IEC 61326-3-1 и IEC 61326-3-2.

Указанные уровни испытаний в настоящем стандарте являются производными от наиболее высоких уровней, ожидаемых в электромагнитной обстановке большинства промышленных применений. Эти повышенные испытательные уровни относятся к потенциально возможной электромагнитной обстановке. Они не связаны с аналитическим подходом к уровню полноты безопасности, необходимому для системы, связанной с безопасностью, потому что отсутствует реально доказанная зависимость между испытательным уровнем и вероятностью отказов в процессе эксплуатации. Влияния электромагнитных явлений рассматривают как систематически проявляющиеся эффекты, которые по своей природе часто приводят к нарушению нормальной работы.

Конструкция оборудования должна учитывать требуемый уровень полноты безопасности и быть разработана таким образом, чтобы предотвратить появление опасных систематических отказов. Достаточная устойчивость к воздействию электромагнитных явлений может быть обеспечена только за счет соответствующего проектирования, подавления помех и технологии производства монтажных работ с учетом электромагнитной обстановки, что, однако, не входит в область применения настоящего стандарта.

Поэтому достижение требуемого уровня полноты безопасности SIL рекомендуется обеспечивать путем принятия конструктивных решений, с одной стороны, и путем реализации характеристик, выявленных в результате испытаний для повышения уровня доверия к результатам испытаний, с другой стороны.

Примечание 1 - Функциональные требования безопасности к оборудованию, рассматриваемые как "проверенные практикой" в соответствии с IEC 61511-1, исключены из области применения IEC 61326-3-1 и IEC 61326-3-2.

Примечание 2 - Термин "испытание по ЭМС" относится к испытательным уровням соответствующих стандартов, например IEC 61326-1, IEC 61326-2-Х или IEC 61000-6-2.

Примечание 3 - Приведенная на рисунке схема не предназначена для установления последовательности испытаний.

Примечание 4 - Для оборудования, предназначенного для использования в применениях, связанных с безопасностью, см. дополнительные требования в IEC 61326-3-1, таблица 4.

Рисунок 1 - Взаимосвязь между стандартами IEC 61326-1, IEC 61326-2-Х, IEC 61326-3-1 и IEC 61326-3-2