GB∕T 41274-2022 可编程控制系统内生安全体系架构(高清版).pdf
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1、书 书 书犐 犆犛 犆犆犛犖 中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准犌犅犜 可编程控制系统内生安全体系架构犈狀 犱 狅 犵 犲 狀 狅 狌 狊狊 犪 犳 犲 狋 狔犪 狉 犮 犺 犻 狋 犲 犮 狋 狌 狉 犲狅 犳狆 狉 狅 犵 狉 犪犿犿犪 犫 犾 犲犮 狅 狀 狋 狉 狅 犾狊 狔 狊 狋 犲犿 发布 实施国 家 市 场 监 督 管 理 总 局国 家 标 准 化 管 理 委 员 会发 布书 书 书前言本文件按照 标准化工作导则第部分:标准化文件的结构和起草规则的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由全国工业过程测量控制和自动化标准
2、化技术委员会()归口。本文件起草单位:浙江大学、杭州优稳自动化系统有限公司、上海电气集团股份有限公司、北京机械工业自动化研究所有限公司。本文件主要起草人:王文海、高慧、贾廷纲、张益南、许志正、张晓东、嵇月强、张稳稳、曹剑、范鹏鹏、袁超、周伟、徐斌、王秋婷、何萍、邵舒婷、赵璐、张雪嫣、王凯。犌犅犜 可编程控制系统内生安全体系架构范围本文件规定了可编程控制系统内生安全体系架构,描述了可编程控制系统内生安全的目标和各单元模块的相关安全需求,规定了可编程控制系统的内生安全要求。其中,可编程控制系统内生安全的目标为保障可编程控制系统的完整性;各单元模块的相关安全需求包括全生命周期安全保护、综合诊断与高可
3、用实现等。本文件适用于工程设计商、设备生产商、系统集成商、用户以及评估认证机构等,主要应用于化工、石化、电力等行业。规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。可编程序控制器第部分:编程语言术语和定义下列术语和定义适用于本文件。安全术语 伤害犺 犪 狉犿人身损伤、人的健康损害、财产或环境的损害。来源:,危险犺 犪 狕 犪 狉 犱伤害的潜在根源。注:这个术语包括短时间对人身的伤害(如着火和爆炸),以及那些对人身健康长时间的损害(如有毒物质释放)
4、。来源:,风险狉 犻 狊 犽伤害发生的概率与该伤害严重程度的组合。来源:,安全狊 犪 犳 犲 狋 狔免于不可接受的风险。犌犅犜 功能安全犳 狌 狀 犮 狋 犻 狅 狀 犪 犾狊 犪 犳 犲 狋 狔整体安全中与()和控制系统()相关的部分,它取决于安全相关系统()和其他风险降低措施正确执行其功能。注:是指基于电气()和或电子()和或可编程电子()的技术。信息安全犻 狀 犳 狅 狉犿犪 狋 犻 狅 狀狊 犲 犮 狌 狉 犻 狋 狔基于计算机系统的能力,能够提供充分的把握使非授权人员和系统既无法修改软件及其数据也无法访问系统功能,却保证授权人员和系统不被阻止。注:保护系统所采取的措施。注:由建立和维
5、护保护系统的措施而产生的系统状态。注:能够免于非授权访问或意外的变更、破坏或者损失的系统资源的状态。注:防止对工业自动化和控制系统的非法或有害的入侵,或者干扰其正确和计划的操作。注:措施是与物理信息安全(控制物理访问计算机的资产)或者逻辑信息安全(登录给定系统和应用的能力)相关的控制手段。内生安全犲 狀 犱 狅 犵 犲 狀 狅 狌 狊狊 犪 犳 犲 狋 狔功能安全()与信息安全()的结合,实现控制工程全生命周期安全防护。内生安全体系架构犲 狀 犱 狅 犵 犲 狀 狅 狌 狊狊 犪 犳 犲 狋 狔犪 狉 犮 犺 犻 狋 犲 犮 狋 狌 狉 犲使系统具有动态防御、主动防御、纵深防御等能力的体系架构
6、。设备和装备 受控设备犲 狇 狌 犻 狆犿犲 狀 狋狌 狀 犱 犲 狉犮 狅 狀 狋 狉 狅 犾;犈犝犆用于制造业、流程工业、运输业、制药业或其他行业的设备、机器、装置或成套设备。注:控制系统与是分开的并且是截然不同的。来源:,犈犝犆控制系统犈犝犆犮 狅 狀 狋 狉 狅 犾狊 狔 狊 狋 犲犿由传感器、电子控制单元和执行机构三部分组成的控制系统。系统软件狊 狔 狊 狋 犲犿狊 狅 犳 狋 狑犪 狉 犲可编程电子系统的软件的一部分,涉及可编程装置自身的功能和提供的服务。而不像应用软件那样规定执行安全相关任务的功能。来源:,应用软件犪 狆 狆 犾 犻 犮 犪 狋 犻 狅 狀狊 狅 犳 狋 狑犪 狉
7、 犲应用数据犪 狆 狆 犾 犻 犮 犪 狋 犻 狅 狀犱 犪 狋 犪配置(组态)数据犮 狅 狀 犳 犻 犵 狌 狉 犪 狋 犻 狅 狀犱 犪 狋 犪可编程电子系统的软件的一部分,规定了执行相关任务的功能而不是可编程装置自身的功能和提供的服务。来源:,犌犅犜 可编程电子狆 狉 狅 犵 狉 犪犿犿犪 犫 犾 犲犲 犾 犲 犮 狋 狉 狅 狀 犻 犮 狊;犘犈以计算机技术为基础,可以由硬件、软件及其输入和(或)输出单元构成的微电子装置。注:这个术语包括以一个或多个中央处理器()及相关的存储器等为基础的微电子装置。可编程序(逻辑)控制器狆 狉 狅 犵 狉 犪犿犿犪 犫 犾 犲(犾 狅 犵 犻 犮)犮
8、狅 狀 狋 狉 狅 犾 犾 犲 狉;犘犔犆一种用于工业环境的数字式操作的电子系统。这种系统用可编程的存储器作面向用户指令的内部寄存器,完成规定的功能,如逻辑、顺序、定时、计数、运算等,通过数字或模拟的输入输出,控制各种类型的机械或过程。可编程序(逻辑)控制器及其相关外围设备的设计,使它能够非常方便地集成到工业控制系统中,并能很容易地达到所期望的所有功能。注:在本文件中使用缩写词代表可编程序(逻辑)控制器(),这在自动化行业中已形成共识。原来曾用作为可编程序(逻辑)控制器的缩略语,它容易与个人计算机所使用的缩略语相混淆。来源:,可编程控制系统狆 狉 狅 犵 狉 犪犿犿犪 犫 犾 犲犮 狅 狀 狋
9、 狉 狅 犾 犾 犲 狉狊 狔 狊 狋 犲犿用户根据所要完成的自动化系统要求而建立的由可编程控制器及其相关外围设备组成的配置。注:系统包括,但不限于:)可编程控制系统包括分布式控制系统()、可编程序(逻辑)控制器()、智能电子设备()、监视控制与数据采集()系统、运动控制()系统、网络电子传感和控制、监视和诊断系统,在本文件中,不论物理上是分开的还是集成的,过程控制系统()包括基本过程控制系统和安全仪表系统();)相关的信息系统,例如先进控制或者多变量控制、在线优化器、专用设备监视器、图形界面、过程历史记录、制造执行系统()和企业资源计划()管理系统;)相关的部门、人员、网络或机器接口,为连续
10、的、批处理、离散的和其他过程提供控制、安全和制造操作功能。来源:,安全相关系统狊 犪 犳 犲 狋 狔 狉 犲 犾 犪 狋 犲 犱狊 狔 狊 狋 犲犿执行所要求的安全功能()使()达到或保持安全状态的系统,自身或与其他安全相关系统、其他风险降低措施一起,能够实现要求的安全功能所需的安全完整性。注:安全相关系统与其他风险降低措施一起,实现必要的风险降低量,以满足所要求的可容忍风险。参见 中附录。注:安全相关系统能在检测到可导致危险事件的情况时采取适当的动作以防止进入危险状态。安全相关系统的失效包含于导致危险的事件中。尽管可能存在具备安全功能的其他系统,但所指定的安全相关系统仅靠其自身能力达到要求的
11、可容忍风险。安全相关系统一般被分为安全相关控制系统和安全相关保护系统。注:安全相关系统是控制系统的组成部分,也能用传感器和或执行器与连接。即能通过控制系统(也可能通过分开的和独立的附加系统)或者利用分开的、独立的、安全专用的安全相关系统执行安全功能达到要求的安全完整性等级。注:安全相关系统能:)用于防止危险事件发生(即安全相关系统一旦执行其安全功能则避免伤害事件发生)。)用于减轻伤害事件的影响,即通过减轻后果的办法来降低风险。)同时具有)和)的功能组合。注:人也能作为安全相关系统的一部分。例如,人能接收来自可编程电子装置的信息,并根据接收信息执行安全动作,或通过可编程电子装置执行安全动作。犌犅
12、犜 注:安全相关系统包括执行规定安全功能所需的全部硬件、软件以及支持服务(如电源),因此,传感器、其他输入装置、最终元件(执行器)和其他输出装置都包括在安全相关系统中。注:安全相关系统基于广泛的技术基础,包括电气、电子、可编程电子、液压和气动等。冗余狉 犲 犱 狌 狀 犱 犪 狀 犮 狔对于执行一个要求的功能或对于表示信息而言,存在多于一种方法的机制。示例:功能元件加倍和增加奇偶校验位。注:冗余主要用于提高可靠性(在给定时间范围内功能正确的概率)或可用性(在特定时间点具有功能的概率),也能通过像 这样的架构来使误动作最小化。注:冗余可能是“活动的()”(所有冗余项同时运行)、“待机的()”(在
13、同一时间只有一个冗余项运行)、“混合的()”(在同一时间一个或几个项运行和一个或几个项待机)。安全功能和安全完整性 安全功能狊 犪 犳 犲 狋 狔犳 狌 狀 犮 狋 犻 狅 狀针对特定的危险事件,为实现或保持()的安全状态,由安全相关系统()或其他风险降低措施实现的功能。示例:在要求时执行的功能,作为一种主动行动以避免危险状况(如关闭电机)。示例:采取预防行为的功能(如防止马达启动)。安全完整性狊 犪 犳 犲 狋 狔犻 狀 狋 犲 犵 狉 犻 狋 狔在规定的时间段内和规定的条件下,安全相关系统()成功执行规定的安全功能()的概率。注:安全完整性越高,安全相关系统在要求时未能执行规定的安全功能或
14、未能实现规定的状态的概率就越低。注:有个安全完整性等级(见 )。注:在确定安全完整性时,包括所有导致非安全状态的失效原因(随机硬件失效和系统性失效),如硬件失效、软件导致的失效和电磁干扰导致的失效。某些类型的失效,尤其是随机硬件失效,能用危险失效模式下的平均失效频率或安全相关保护系统未能在要求时动作的概率来量化,但是安全完整性还取决于许多不能精确量化只可定性考虑的因素。注:安全完整性由硬件安全完整性(见 )和系统性安全完整性(见 )构成。注:本定义针对安全相关系统执行安全功能的可靠性(见 :可靠性的定义)。软件安全完整性狊 狅 犳 狋 狑犪 狉 犲狊 犪 犳 犲 狋 狔犻 狀 狋 犲 犵 狉
15、犻 狋 狔安全完整性()中,与软件造成的危险失效模式下的系统性失效有关的部分。系统性安全完整性狊 狔 狊 狋 犲犿犪 狋 犻 犮狊 犪 犳 犲 狋 狔犻 狀 狋 犲 犵 狉 犻 狋 狔安全完整性()中,与危险失效模式下的系统性失效有关的部分。注:系统性安全完整性通常不能量化(与通常可量化的硬件安全完整性明显不同)。硬件安全完整性犺 犪 狉 犱狑犪 狉 犲狊 犪 犳 犲 狋 狔犻 狀 狋 犲 犵 狉 犻 狋 狔安全完整性()中,与危险失效模式下的随机硬件失效有关的部分。注:本术语涉及在危险模式下的失效,是将削弱其安全完整性的安全相关系统的这类失效。与本术语有关的两个参数是危险失效平均频率和在要求
16、时动作失效的概率。前一可靠性参数在为保持安全而保持连续控制时使用,后一可靠性参数在安全相关保护系统场合中使用。犌犅犜 安全完整性等级狊 犪 犳 犲 狋 狔犻 狀 狋 犲 犵 狉 犻 狋 狔犾 犲 狏 犲 犾;犛 犐 犔一种离散的等级(个可能等级之一),对应安全完整性量值的范围。安全完整性等级是最高的,安全完整性等级是最低的。注:个安全完整性等级对应的目标失效量(见 中 )参见 中表和表。注:安全完整性等级用于规定分配给安全相关系统安全功能的安全完整性要求。注:安全完整性等级()并非系统、子系统、组件或元器件的属性。对“狀安全相关系统”(狀、)的正确解释是系统具有支持安全功能的安全完整性等级达到
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