由于工业环境的复杂性,在工业仪表的发展过程中逐渐衍生出各类认证标准,几乎所有标准的产生均是源于其使用环境(工业环境)、安全及可靠性设计等的要求。简单列举工业仪表的常见认证如下:
1、电磁兼容测试、认证(CE-EMC等),欧洲北美等地要求比较多。
2、防爆认证(CE-ATEX/IECEx认证),在爆炸性环境中使用必须考虑防爆。
3、功能安全认证(SIL认证),近期比较火,国内外对涉及SIS项目的仪表基本都有SIL相关要求。
4、环境测试(高低温、盐雾)、机械作用力测试(震动、跌落)、IP等级测试。
5、安规认证(对应CE-LVD指令,涉及:温升、高压和绝缘电阻等测试)。
6、海关联盟认证(GOST/CU-TR认证),出口俄白哈等独联体地区需要考虑。
7、计量认证(含计量校准),出口俄白哈等独联体地区必备。
8、ROHS认证,欧盟针对电子电器设备中有害物质的要求。
舜欧多年来一直从事工业仪表测试及认证,对于仪表产品的合规工作深有体会,对于以上认证基本都有实战项目经验,因而舜欧简要介绍工业仪表的电磁兼容(EMC)、防爆认证(ATEX/IECEx)及安全功能认证(SIL)概念,希望对各位仪表客户有所帮助。
电磁兼容(CE-EMC等)
工业仪表电磁兼容认证是强制认证,主要参考标准:IEC/EN 61326-1以及IEC/EN 61326-3-1(仅适用SIL认证的产品,且需同时遵循IEC/EN 61326-1),主要涉及以下测试项目:
1.脉冲群(EFT)
2.浪涌 (Surge)
3.传导抗扰度(CS)
4.辐射抗扰度(RS)
5.静放电抗扰度(ESD)
6.工频磁场抗扰度(PFMF)
7.电压跌落、短时中断(仅适用交流供电产品)
8.辐射发射(RE)
9.传导发射
仪表电磁电容设计心得:
1.屏蔽:金属外壳或塑料外壳?屏蔽电缆或其他电缆?毋庸置疑金属外壳及屏蔽电缆对辐射耦合相关测试有明显优势,如金属外壳加电缆滤波几乎可以解决所有辐射发射问题。
2.滤波:主要是外接电缆或内部连接线/线缆接口处滤波设计。九成以上EMC问题源于电缆部分,如电缆提供干扰耦合途径,内部电缆在转换共模噪声。
3.接地:产品电路设计是否允许接地对EMC测试影响很大,所有EMC共模测试基于参考地平面,接地提供共模噪声泻放路经。
4.产品结构:分体或一体结构?相对一体结构仪表,分体结构在运行浪涌、脉冲群、传导抗扰度相关测试时更容易出现问题。
5.电路结构设计:单个电路板还是多个电路板?电路板互联设计?电路板内部电路隔离?电缆接口位置?传感器或内部是否有电路接参考地?...
电磁兼容问题三要素:干扰源,耦合通道,受扰设备,所有解决措施均与这三因素(之一)相关。
防爆认证(CE-ATEX/IECEx)
凡涉及爆炸性物质生产、加工、处理、储存、运输的场所都可能形成爆炸性环境。
爆炸性环境分类:
中国、欧洲将爆炸性物质分三类:
I 类(Group I):矿井甲烷;
II 类(Group II ):爆炸性气体混合物;
III 类(Group III ):爆炸性粉尘和纤维。
爆炸性气体分级:
根据最大试验安全间隙(MESG)及最小点燃电流(MIC)将气体分:I - IIA - IIB - IIC(点燃特性依次降低)
爆炸性气体温度组别:
根据气体引燃温度(AIT)将引燃温度分T1 - T6六个温度组别(点燃特性依次降低)。
爆炸性粉尘与爆炸性气体类似,分IIIA - IIIB - IIIC三个类别,以及T1- T6六个温度组别。
爆炸性气体危险区域划分:
根据正常情况下爆炸性气体混合物出现机率,中欧将爆炸性气体危险区域分0区(连续或长时期存在),1区(有可能出现),2区(不可能出现)。
爆炸性粉尘危险区域划分:
根据正常运行过程中可燃性粉尘出现机率,中欧将爆炸性气体危险区域分20区(连续或经常出现),21区(可能出现),22区(异常情况下偶尔出现且短时间存在)。
主要防爆技术:
隔爆、本安、增安、正压、油浸、充砂、n型、浇封等
仪表防爆认证心得:
在考虑仪表产品的防爆认证时,要考虑清楚:产品应用环境是什么或定位哪一级危险区域(如相对0、1区,2区应用最多,认证技术成熟,研发成本较低)?
目前适用于0区防爆技术主要有ia,ma,s及混合型。个人认为本安设计是基础,也是核心。
推荐0区防爆技术采用本安与其它防爆技术混合,否则完全本安电路设计难度很大,而且影响电路性能。
功能安全(SIL)认证
工业仪表的功能安全旨在预防和处理由于控制系统或仪表的故障,或人员误操作而引起的风险。
为了达到功能安全的要求,必须控制随机故障的发生,消除或控制系统故障。
SIL认证的实现方法:
(1)新产品认证由认证机构根据IEC61508标准来实现;
(2)已应用产品可按照IEC 61511标准在经过“使用经验总结”并符合一定条件后实现。
SIL认证的内容比较多,此处不做赘述。如果想了解更多关于SIL认证的介绍,可以参考:功能安全认证(SIL认证)简介。
仪表SIL认证心得
若项目开发初期文档不完整,SIL认证期间一半以上时间都是在编制和整理文档。
SIL文档类别复杂多样,认证机构通常会按照概念和主检两个阶段审核文档。
若遇到产品安全概念设计缺陷、安全功能电路诊断遗漏、FMEDA计算结果不达标等造成设计方面的“硬伤”会很麻烦,而软件相关的一些失效模式诊断可以通过更新软件实现。