如何理解Sistema验证的重要性？

SISTEMA验证是指使用名为“SISTEMA”的专用计算机软件，来依据EN ISO 13849-1标准的要求，对机械控制系统的安全相关部件（SRP/CS）进行建模、计算和验证，以证明其达到所需的性能等级（PLr）的过程。

您可以把它理解为一个 “PL计算器”和“合规性证明工具”。

SISTEMA 是什么？

名称由来：SISTEMA 是 “Safety Integrity Software Tool for the Evaluation of Machine Applications”（用于评估机械应用的安全完整性软件工具）的缩写。

开发者：由德国IFA（职业安全与健康研究所） 开发并免费提供。

性质：一款官方的、公认的、免费的PC软件工具，旨在简化EN ISO 13849-1的应用过程。

功能：它允许工程师构建安全功能的框图，输入各组件的参数，然后自动计算整个系统所能达到的性能等级（PL）。

为什么需要SISTEMA验证？

手动计算一个复杂安全链的PL是非常繁琐且容易出错的，尤其是当系统包含多个组件、冗余通道和复杂诊断时。SISTEMA通过自动化这个过程来解决这个问题：

准确性：确保计算符合标准规定的数学模型，避免人为计算错误。

效率：快速评估设计变更对整体PL的影响，优化设计方案。

可视化：以清晰的框图形式展示安全链的结构，便于理解和沟通。

文档化：生成标准化的报告，作为技术文件的关键部分，用于证明符合机械指令等法规要求。

SISTEMA验证的核心流程

使用SISTEMA进行验证通常遵循以下步骤：

1. 构建模型（建模）

在软件中，为每一个安全功能（如急停、安全门监控）创建一个独立的项目。

根据实际设计，从输入到输出搭建整个安全链的框图。这包括：

输入设备：如急停按钮、安全门开关、光栅。

逻辑单元：如安全继电器、安全PLC。

输出设备：如接触器、阀岛。

定义组件之间的连接关系，明确信号流向。

2. 输入参数（赋值）
这是最关键的一步，需要为框图中的每个组件输入必要的可靠性数据：

MTTFd（平均危险失效时间）：每个组件的可靠性数据。这些数据应来自组件的认证证书（如欧盟符合性声明、ESPL）。切勿自己猜测。

诊断覆盖率（DCavg）：表示该组件或系统的自我诊断能力。同样来自组件证书或标准附录中的表格。

结构（类别 - Category）：定义该部分电路的结构属于B, 1, 2, 3, 还是4类。

共因失效（CCF）：软件会提供一个 checklist，用户根据设计（如是否采用隔离、多样性、抗干扰等措施）进行勾选，以评估对共因失效的防护是否足够。得分必须超过标准要求的最低值。

3. 运行计算

点击计算按钮，SISTEMA会依据EN ISO 13849-1中规定的公式和逻辑，自动从组件级别到子系统级别，最终到整个安全功能级别，进行聚合计算。

4. 解读结果

软件会直接输出该安全功能最终达到的性能等级（PL）。

目标：计算出的PL必须 ≥ 通过风险评估确定的所需PLr。

软件还会显示详细的中间结果，如每个通道的MTTFd、DCavg、PFHd（每小时危险失效概率）等，帮助工程师识别系统的薄弱环节。

5. 生成报告

SISTEMA可以生成结构化的计算报告（通常是PDF或Word格式）。

这份报告是技术文件的核心证据，可以向客户、审核机构或欧盟官方证明您的安全控制系统设计符合EN ISO 13849-1标准。

一个简单的例子

假设要验证一个由“安全门开关 + 安全继电器 + 接触器”组成的安全链是否达到PLr = d。

建模：在SISTEMA中按顺序拖放这三个组件并连接。

赋值：

从制造商证书中找到安全门开关的 MTTFd = 150年 (高)， DCavg = 99% (高)。

安全继电器本身是一个子系统，其证书已声明其输出通道的 Category = 4， PL = e， PFHd = ...。直接将这个值输入即可。

接触器的 MTTFd = 30年 (中)，由于其由安全继电器控制，安全继电器能诊断其故障（如触点熔粘），因此其 DCavg 可能为 中 或 高。

计算：软件计算整个链路的PL。

结果：如果结果显示 PL = d 或 PL = e，则验证通过。如果显示 PL = c，则说明设计不满足要求，需要改进（例如，选择更高可靠性的组件或增加诊断）。

总结

SISTEMA验证是现代机械安全工程中一个标准化、几乎ue的步骤。它不仅仅是一个计算工具，更是一个集设计辅助、合规性验证和技术文档生成于一体的强大平台，极大地提高了安全系统设计的可靠性和效率。

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