GB/T 16855.1-2008機械安全控制系統(tǒng)有關安全部件第1部分：設計通則

犐犆犛１３．１１０

犑０９

中華人民共和國國家標準

犌犅／犜１６８５５．１—２００８／犐犛犗１３８４９１：２００６

代替ＧＢ／Ｔ１６８５５．１—２００５

機械安全控制系統(tǒng)有關安全部件

第１部分：設計通則

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實施

中華人民共和國國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局

發(fā)布

中國國家標準化管理委員會

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術語、定義、符號和縮寫!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!１

４設計方面的考慮!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!７

４．１設計中的安全目標!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!７

４．２風險減小策略!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!８

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

４．４ＳＲＰ／ＣＳ的設計!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!１０

４．５所需的性能等級ＰＬ的估計及其與ＳＩＬ的關系!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!１１

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

４．７檢驗達到的ＰＬ是否滿足ＰＬｒ!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!１８

４．８設計的人類功效學方面!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!１８

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

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

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

６類別以及與ＤＣａｖｇ、ＣＣＦ和每個通道ＭＴＴＦｄ的關系!!!!!!!!!!!!!!!!!!２２

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

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

６．３用于實現(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!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!２９

９維護!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!２９

１０技術文件!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!２９

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

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

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

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

附錄Ｄ（資料性附錄）估計每個通道ＭＴＴＦｄ的簡化方法!!!!!!!!!!!!!!!!!４０

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

附錄Ｆ（資料性附錄）共因失效（ＣＣＦ）的估計!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!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!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!５９

Ⅱ

犌犅／犜１６８５５．１—２００８／犐犛犗１３８４９１：２００６

前言

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

———第１部分：設計通則；

———第２部分：確認；

———第１００部分：ＧＢ／Ｔ１６８５５．１的應用指南。

本部分是ＧＢ／Ｔ１６８５５的第１部分。

本部分等同采用ＩＳＯ１３８４９１：２００６《機械安全控制系統(tǒng)有關安全部件第１部分：設計通則》（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：

———刪除了國際標準的前言并按照我國標準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“．”代替作為小數(shù)點的逗號“，”；

———修改了規(guī)范性引用文件的導語；

———對ＩＳＯ１３８４９１：２００６引用的其他標準中，用已被等同采用為我國的標準代替對應的國際標

準，未被等同采用為我國標準的直接引用國際標準。

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

———增加了術語：性能等級（ＰＬ）、所需的性能等級（ＰＬｒ）、診斷覆蓋率（ＤＣ）、平均危險失效時間

（ＭＴＴＦｄ）、危險失效、共因失效、系統(tǒng)失效、傷害、危險、危險狀態(tài)、風險、遺留風險、風險評價、

風險分析、風險評定、機器的預定使用、可預見的誤用、安全功能、監(jiān)測、可編程電子系統(tǒng)、保護

措施、任務時間、檢測頻率、要求頻率、維修率、機器控制系統(tǒng)、安全完整性等級、有限可變語言、

全可變語言、應用軟件、嵌入式系統(tǒng)；

———刪除了術語：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（４．３）、所達到的性能等級（ＰＬ）的估計及其與ＳＩＬ的關

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

———第６章內容增加了類別與ＤＣａｖｇ、ＣＣＦ和每個通道ＭＴＴＦｄ的關系；

———將原標準中的第１０章細分為技術文件（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。

本部分由全國機械安全標準化技術委員會（ＳＡＣ／ＴＣ２０８）提出并歸口。

本部分起草單位：機械科學研究總院中機生產力促進中心。

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。

本部分所代替標準的歷次版本發(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

機械安全標準的結構如下：

ａ）Ａ類標準（基礎安全標準），給出適用于所有機械的基本概念、設計原則和一般特征。

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

———Ｂ１類，特定的安全特征（如安全距離、表面溫度、噪聲等）標準；

———Ｂ２類，安全裝置（如雙手操縱裝置、聯(lián)鎖裝置、壓敏裝置、防護裝置）標準。

ｃ）Ｃ類標準（機器安全標準），對一種特定的機器或一組機器規(guī)定出詳細的安全要求的標準。

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

對于按照Ｃ類標準設計和制造的機器，當Ｃ類標準中的條款與Ａ類或Ｂ類標準中所述的條款不一

致時，優(yōu)先采用Ｃ類標準。

本部分的目的是在控制系統(tǒng)的設計和評價中給出對所涉及的控制系統(tǒng)的指南，并為正在準備制定

希望符合歐盟指令９８／３７／ＥＣ《機械指令》附錄Ｉ“基本安全要求”的Ｂ２類或Ｃ類標準的各技術委員會

（ＴＣ）提供指南。本部分不對符合其他歐盟指令給出具體指南。

作為機器全面風險減小策略的一部分，設計者通常愿意通過應用具有一種或多種安全功能的防護

裝置來達到某種程度的風險減小。

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

件組成，既可獨立于機器控制系統(tǒng)，也可是與機器控制系統(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的一種手段）。

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

性能等級由每小時發(fā)生危險失效的概率來定義（見表３）。

安全功能危險失效的概率取決于幾個因素，包括：軟硬件結構、故障檢測裝置的范圍［診斷覆蓋率

（ＤＣ）］、部件的可靠性［平均危險失效時間（ＭＴＴＦｄ）、共因失效（ＣＣＦ）］、設計流程、工作壓力、環(huán)境條件

和操作程序等。

為了幫助設計者對所達到的ＰＬ容易進行評價，本部分采用了根據(jù)故障條件下具體設計準則和具

體行為來進行結構分類的方法。這些類別分為５類，稱之為Ｂ類、１類、２類、３類和４類。

性能等級和類別適用于如下控制系統(tǒng)有關安全部件，例如：

———保護裝置（例如：雙手操縱裝置、聯(lián)鎖裝置）、電敏保護裝置（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)測等的邏輯單元）；

———動力控制元件（例如：繼電器、閥門等）。

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

復雜制造業(yè)設備（例如：包裝機械、印刷機械、壓力機等）。

本部分的目的是提供明確的基礎用以評價應用ＳＲＰ／ＣＳ（以及機器）的設計和性能，例如：第三方評

價、自我評價或獨立實驗室評價。

應用ＩＥＣ６２０６１和本部分時推薦的信息

ＩＥＣ６２０６１和本部分規(guī)定了設計和執(zhí)行機器控制系統(tǒng)有關安全部件的要求。根據(jù)這兩個標準的范

圍，采用其中任何一個標準都可假定滿足了相關的基本安全要求。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和本部分的應用推薦

執(zhí)行有關安全控制功能的技術ＧＢ／Ｔ１６８５５．１ＩＥＣ６２０６１

Ａ非電，例如：液壓Ｘ沒有包括

Ｂ機電，例如：繼電器和（或）簡單電子器件限制在指定結構ａ內且最大為ＰＬ＝ｅ所有結構，最大為ＳＩＬ３

Ｃ復雜電子器件，例如：可編程的限制在指定結構ａ內且最大為ＰＬ＝ｄ所有結構最大為ＳＩＬ３

ＤＡ與Ｂ組合限制在指定結構ａ內且最大為ＰＬ＝ｅＸｃ

ＥＣ與Ｂ組合限制在指定結構內且最大為ＰＬ＝ｄ所有結構最大為ＳＩＬ３

ＦＣ與Ａ組合，或Ｃ與Ａ、Ｂ組合ＸｂＸｃ

Ｘ表示此項由該欄標題中所示的標準處理。

ａ指定結構在６．２中規(guī)定，目的是給出量化性能等級的簡單方法。

ｂ對于復雜電子器件：采用按照本部分的指定結構，且最大為ＰＬ＝ｄ，或者ＩＥＣ６２０６１中的任意結構。

ｃ對于非電技術，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

機械安全控制系統(tǒng)有關安全部件

第１部分：設計通則

１范圍

本部分提供了包括軟件設計在內的控制系統(tǒng)有關安全部件（ＳＲＰ／ＣＳ）設計和集成的安全要求和指

導原則。對于這些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在內的特征。本

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

本部分未規(guī)定特殊應用中的安全功能或性能等級。

本部分提供了采用可編程電子系統(tǒng)的ＳＲＰ／ＣＳ的具體要求。

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