IEC 61508-7:2000

Functional safety of electrical/electronic/programmable electronic safety-related systems - Part 7: Overview of techniques and measures (see <a href="http://www.iec.ch/61508">www.iec.ch/61508</a>)

Contains an overview of various safety techniques and measures relevant to IEC 61508-2 and IEC 61508-3.

Sécurité fonctionnelle des systèmes électriques/électroniques/ électroniques programmables relatifs à la sécurité - Partie 7: Présentation de techniques et mesures (voir www.iec.ch/61508)

Contient une présentation de différentes techniques et mesures de sécurité pertinentes pour la CEI 61508-2 et la CEI 61508-3.

General Information

• Status: Published
• Publication Date: 15-Mar-2000
• ICS: 25.040.40 - Industrial process measurement and control
• ICS: 35.240.50 - IT applications in industry
• Technical Committee: SC 65A - System aspects
• Current Stage: DELPUB - Deleted Publication
• Completion Date: 30-Apr-2010

Relations

• Revised: IEC 61508-7:2010 - Functional safety of electrical/electronic/programmable electronic safety-related systems - Part 7: Overview of techniques and measures (see Functional Safety and IEC 61508)
• Effective Date: 05-Sep-2023

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INTERNATIONAL IEC
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61508-7
First edition
2000-03
Functional safety of electrical/electronic/
programmable electronic safety-related systems –
Part 7:
Overview of techniques and measures
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language pages.
Reference number
Publication numbering
As from 1 January 1997 all IEC publications are issued with a designation in the

60000 series. For example, IEC 34-1 is now referred to as IEC 60034-1.

Consolidated editions
The IEC is now publishing consolidated versions of its publications. For example,

edition numbers 1.0, 1.1 and 1.2 refer, respectively, to the base publication, the base

publication incorporating amendment 1 and the base publication incorporating
amendments 1 and 2.
Further information on IEC publications
The technical content of IEC publications is kept under constant review by the IEC,
thus ensuring that the content reflects current technology. Information relating to this
publication, including its validity, is available in the IEC Catalogue of publications
(see below) in addition to new editions, amendments and corrigenda. Information on
the subjects under consideration and work in progress undertaken by the technical
committee which has prepared this publication, as well as the list of publications
issued, is also available from the following:
• IEC Web Site (www.iec.ch)
• Catalogue of IEC publications
The on-line catalogue on the IEC web site (www.iec.ch/searchpub) enables you to
search by a variety of criteria including text searches, technical committees and
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publications, withdrawn and replaced publications, as well as corrigenda.
• IEC Just Published
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• Customer Service Centre
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First edition
2000-03
Functional safety of electrical/electronic/
programmable electronic safety-related systems –
Part 7:
Overview of techniques and measures

 IEC 2000 Copyright - all rights reserved
No part of this publication may be reproduced or utilized in any form or by any means, electronic or mechanical,
including photocopying and microfilm, without permission in writing from the publisher.
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CONTENTS
Page
FOREWORD.15

INTRODUCTION.19

Clause
1 Scope.23

2 Normative references.27

3 Definitions and abbreviations .27
Annex A (informative) Overview of techniques and measures for E/E/PES: control of random
hardware failures (see IEC 61508-2).29
A.1 Electrical.29
A.1.1 Failure detection by on-line monitoring .29
A.1.2 Monitoring of relay contacts .29
A.1.3 Comparator.29
A.1.4 Majority voter .31
A.1.5 Idle current principle (de-energised to trip).31
A.2 Electronic .31
A.2.1 Tests by redundant hardware.31
A.2.2 Dynamic principles.33
A.2.3 Standard test access port and boundary-scan architecture .33
A.2.4 Fail-safe hardware .33
A.2.5 Monitored redundancy .35
A.2.6 Electrical/electronic components with automatic check.35
A.2.7 Analogue signal monitoring.35
A.2.8 De-rating .37
A.3 Processing units.37
A.3.1 Self-test by software: limited number of patterns (one-channel).37
A.3.2 Self-test by software: walking bit (one-channel) .37
A.3.3 Self-test supported by hardware (one-channel) .37
A.3.4 Coded processing (one-channel) .39
A.3.5 Reciprocal comparison by software .39
A.4 Invariable memory ranges .39
A.4.1 Word-saving multi-bit redundancy (for example ROM monitoring with
a modified Hamming code) .39

A.4.2 Modified checksum .41
A.4.3 Signature of one word (8-bit).41
A.4.4 Signature of a double word (16-bit) .41
A.4.5 Block replication (for example double ROM with hardware or
software comparison).43
A.5 Variable memory ranges .43
A.5.1 RAM test "checkerboard" or "march".43
A.5.2 RAM test "walkpath".45
A.5.3 RAM test "galpat" or "transparent galpat".45
A.5.4 RAM test "Abraham" .47
A.5.5 One-bit redundancy (for example RAM monitoring with a parity bit).47
A.5.6 RAM monitoring with a modified Hamming code, or detection of data failures
with error-detection-correction codes (EDC) .47
A.5.7 Double RAM with hardware or software comparison and read/write test .49

61508-7 © IEC:2000 – 5 –
Clause Page
A.6 I/O-units and interfaces (external communication) .49

A.6.1 Test pattern.49

A.6.2 Code protection.49

A.6.3 Multi-channel parallel output .51

A.6.4 Monitored outputs .51

A.6.5 Input comparison/voting .53

A.7 Data paths (internal communication).53

A.7.1 One-bit hardware redundancy.53

A.7.2 Multi-bit hardware redundancy.53
A.7.3 Complete hardware redundancy .53
A.7.4 Inspection using test patterns .55
A.7.5 Transmission redundancy .55
A.7.6 Information redundancy .55
A.8 Power supply.55
A.8.1 Overvoltage protection with safety shut-off .55
A.8.2 Voltage control (secondary) .57
A.8.3 Power-down with safety shut-off .57
A.9 Temporal and logical program sequence monitoring.57
A.9.1 Watch-dog with separate time base without time-window .57
A.9.2 Watch-dog with separate time base and time-window.59
A.9.3 Logical monitoring of program sequence .59
A.9.4 Combination of temporal and logical monitoring of program sequences .59
A.9.5 Temporal monitoring with on-line check.59
A.10 Ventilation and heating.61
A.10.1 Temperature sensor.61
A.10.2 Fan control.61
A.10.3 Actuation of the safety shut-off via thermal fuse.61
A.10.4 Staggered message from thermo-sensors and conditional alarm.61
A.10.5 Connection of forced-air cooling and status indication .61
A.11 Communication and mass-storage.63
A.11.1 Separation of electrical energy lines from information lines .63
A.11.2 Spatial separation of multiple lines.63
A.11.3 Increase of interference immunity .63
A.11.4 Antivalent signal transmission.65
A.12 Sensors.65

A.12.1 Reference sensor.65
A.12.2 Positive-activated switch.65
A.13 Final elements (actuators).65
A.13.1 Monitoring .65
A.13.2 Cross-monitoring of multiple actuators.67
A.14 Measures against the physical environment.67
Annex B (informative) Overview of techniques and measures for E/E/PES: avoidance of
systematic failures (see IEC 61508-2 and IEC 61508-3).69
B.1 General measures and techniques.69
B.1.1 Project management.69
B.1.2 Documentation.71
B.1.3 Separation of safety-related systems from non-safety-related systems .73
B.1.4 Diverse hardware.73

61508-7 © IEC:2000 – 7 –
Clause Page
B.2 E/E/PES safety requirements specification .75

B.2.1 Structured specification.75

B.2.2 Formal methods .75

B.2.3 Semi-formal methods .
...

NORME CEI
INTERNATIONALE
61508-7
Première édition
2000-03
Sécurité fonctionnelle des systèmes électriques/
électroniques/électroniques programmables
relatifs à la sécurité –
Partie 7:
Présentation de techniques et mesures
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Les numéros de page manquants sont ceux des pages
supprimées.
Numéro de référence
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Numérotation des publications
Depuis le 1er janvier 1997, les publications de la CEI sont numérotées à partir de

60000. Ainsi, la CEI 34-1 devient la CEI 60034-1.

Editions consolidées
Les versions consolidées de certaines publications de la CEI incorporant les

amendements sont disponibles. Par exemple, les numéros d’édition 1.0, 1.1 et 1.2

indiquent respectivement la publication de base, la publication de base incorporant

l’amendement 1, et la publication de base incorporant les amendements 1 et 2

Informations supplémentaires sur les publications de la CEI
Le contenu technique des publications de la CEI est constamment revu par la CEI
afin qu'il reflète l'état actuel de la technique. Des renseignements relatifs à cette
publication, y compris sa validité, sont disponibles dans le Catalogue des
publications de la CEI (voir ci-dessous) en plus des nouvelles éditions, amende-
ments et corrigenda. Des informations sur les sujets à l’étude et l’avancement des
travaux entrepris par le comité d’études qui a élaboré cette publication, ainsi que la
liste des publications parues, sont également disponibles par l’intermédiaire de:
• Site web de la CEI (www.iec.ch)
• Catalogue des publications de la CEI
Le catalogue en ligne sur le site web de la CEI (www.iec.ch/searchpub) vous permet
de faire des recherches en utilisant de nombreux critères, comprenant des
recherches textuelles, par comité d’études ou date de publication. Des informations
en ligne sont également disponibles sur les nouvelles publications, les publications
remplacées ou retirées, ainsi que sur les corrigenda.
• IEC Just Published
Ce résumé des dernières publications parues (www.iec.ch/online_news/justpub)
est aussi disponible par courrier électronique. Veuillez prendre contact avec le
Service client (voir ci-dessous) pour plus d’informations.
• Service clients
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renseignements supplémentaires, prenez contact avec le Service clients:
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61508-7
Première édition
2000-03
Sécurité fonctionnelle des systèmes électriques/
électroniques/électroniques programmables
relatifs à la sécurité –
Partie 7:
Présentation de techniques et mesures

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procédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie et les microfilms, sans l'accord écrit de l'éditeur.
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– 2 – 61508-7 © CEI:2000
SOMMAIRE
Pages
AVANT-PROPOS.14

INTRODUCTION.18

Articles
1 Domaine d’application.22

2 Références normatives .26

3 Définitions et abréviations .26
Annexe A (informative) Présentation de techniques et mesures pour les E/E/PES: maîtrise
des défaillances aléatoires du matériel (voir la CEI 61508-2).28
A.1 Electriques .28
A.1.1 Détection des défaillances par surveillance en ligne .28
A.1.2 Surveillance des contacts de relais .28
A.1.3 Comparateur.28
A.1.4 Voteur majoritaire.30
A.1.5 Principe du courant au repos .30
A.2 Electroniques .30
A.2.1 Tests par du matériel redondant .30
A.2.2 Principes dynamiques .32
A.2.3 Port d'accès de test normalisé et architecture de test du type «scrutation aux
frontières».32
A.2.4 Matériel à sécurité intégrée.32
A.2.5 Redondance surveillée.34
A.2.6 Composants électriques/électroniques avec contrôle automatique.34
A.2.7 Surveillance du signal analogique.34
A.2.8 Dévaluation .36
A.3 Unités de traitement .36
A.3.1 Autotest logiciel: nombre limité de configurations (un canal).36
A.3.2 Autotest logiciel: bit glissant (un canal) .36
A.3.3 Autotest pris en charge par le matériel (un canal).36
A.3.4 Traitement codé (un canal) .38
A.3.5 Comparaison réciproque par logiciel.38
A.4 Gamme de mémoire invariable .38
A.4.1 Redondance multi-bits à sauvegarde de mot (par exemple, surveillance
de la ROM avec un code de Hamming modifié).38

A.4.2 Somme de contrôle modifiée .40
A.4.3 Signature d'un seul mot (8 bits).40
A.4.4 Signature d'un mot double (16 bits).40
A.4.5 Réplication du bloc (par exemple, double ROM avec comparaison par matériel
ou logiciel).42
A.5 Gammes de mémoire variable .42
A.5.1 Test RAM «échiquier» ou «défilement» .42
A.5.2 Test RAM «walkpath» .44
A.5.3 Test RAM «galpat» ou «galpat transparent».44
A.5.4 Test RAM «Abraham».46
A.5.5 Redondance à un bit (par exemple, surveillance de la RAM avec un bit de parité) .46
A.5.6 Surveillance de la RAM avec un code de Hamming modifié, ou détection des
défaillances concernant les données par des codes de détection d’erreurs (EDC) .46
A.5.7 Double RAM avec comparaison matérielle ou logicielle et test de lecture/écriture .48

– 4 – 61508-7 © CEI:2000
Articles Pages
A.6 Unités E/S et interfaces (communication externe).48

A.6.1 Trame de test.48

A.6.2 Protection par code.48

A.6.3 Sortie parallèle multi-canaux.50

A.6.4 Sorties surveillées.50

A.6.5 Comparaison/vote majoritaire sur les entrées.52

A.7 Chemins de données (communication interne) .52

A.7.1 Redondance matérielle sur un bit.52

A.7.2 Redondance matérielle sur plusieurs bits.52
A.7.3 Redondance matérielle complète.52
A.7.4 Inspection utilisant des trames de test .54
A.7.5 Redondance de transmission.54
A.7.6 Redondance d'informations.54
A.8 Alimentation .54
A.8.1 Protection contre les surtensions avec arrêt de sécurité.54
A.8.2 Surveillance de la tension (secondaire).56
A.8.3 Mise hors tension avec arrêt de sécurité.56
A.9 Surveillance temporelle et logique de la séquence du programme.56
A.9.1 Chien de garde avec base de temps séparée sans fenêtre temporelle.56
A.9.2 Chien de garde avec base de temps séparée et fenêtre temporelle .58
A.9.3 Surveillance logique de la séquence du programme.58
A.9.4 Combinaison de surveillance temporelle et logique des séquences du programme.58
A.9.5 Surveillance temporelle avec contrôle en ligne .58
A.10 Aération et chauffage .60
A.10.1 Capteur de température.60
A.10.2 Surveillance des ventilateurs.60
A.10.3 Actionnement de l'arrêt de sécurité par l’intermédiaire d’un fusible thermique.60
A.10.4 Message échelonné des capteurs thermiques et de l'alarme conditionnelle .60
A.10.5 Connexion du refroidissement par air forcé et indication d'état.60
A.11 Communication et mémoire de masse .62
A.11.1 Séparation entre les lignes d’alimentation et les lignes d'informations .62
A.11.2 Séparation spatiale des lignes multiples .62
A.11.3 Augmentation de l’immunité aux interférences.62
A.11.4 Transmission de signaux complémentaires .64
A.12 Sondes .64

A.12.1 Capteur de référence .64
A.12.2 Commutateur à action directe .64
A.13 Organes finaux (actionneurs) .64
A.13.1 Surveillance .64
A.13.2 Surveillance croisée de plusieurs actionneurs .66
A.14 Mesures contre l’environnement physique .66
Annexe B (informative) Présentation de techniques et mesures pour les E/E/PES: prévention
des défaillances systématiques (voir la CEI 61508-2 et la CEI 61508-3) .68
B.1 Mesures et techniques générales.68
B.1.1 Gestion de projet.68
B.1.2 Documentation.70
B.1.3 Séparation des systèmes relatifs à la sécurité et des systèmes non relatifs
à la sécurité .72
B.1.4 Diversité du matériel .72

– 6 – 61508-7 © CEI:2000
Articles Pages
B.2 Spécification des exigences relatives aux E/E/PES.74

B.2.1 Spécification structurée.74

B.2.2
...

IEC 61508-7
Edition 1.0 2000-03
INTERNATIONAL
STANDARD
NORME
INTERNATIONALE
Functional safety of electrical/electronic/programmable electronic
safety-related systems –
Part 7: Overview of techniques and measures

Sécurité fonctionnelle des systèmes électriques/électroniques/électroniques
programmables relatifs à la sécurité –
Partie 7: Présentation de techniques et mesures

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safety-related systems –
Part 7: Overview of techniques and measures

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Partie 7: Présentation de techniques et mesures

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CONTENTS
Page
FOREWORD. 8

INTRODUCTION.10

Clause
1 Scope.12

2 Normative references.14

3 Definitions and abbreviations .14
Annex A (informative) Overview of techniques and measures for E/E/PES: control of random
hardware failures (see IEC 61508-2).15
A.1 Electrical.15
A.1.1 Failure detection by on-line monitoring .15
A.1.2 Monitoring of relay contacts .15
A.1.3 Comparator.15
A.1.4 Majority voter .16
A.1.5 Idle current principle (de-energised to trip).16
A.2 Electronic .16
A.2.1 Tests by redundant hardware.16
A.2.2 Dynamic principles.17
A.2.3 Standard test access port and boundary-scan architecture .17
A.2.4 Fail-safe hardware .17
A.2.5 Monitored redundancy .18
A.2.6 Electrical/electronic components with automatic check.18
A.2.7 Analogue signal monitoring.18
A.2.8 De-rating .19
A.3 Processing units.19
A.3.1 Self-test by software: limited number of patterns (one-channel).19
A.3.2 Self-test by software: walking bit (one-channel) .19
A.3.3 Self-test supported by hardware (one-channel) .19
A.3.4 Coded processing (one-channel) .20
A.3.5 Reciprocal comparison by software .20
A.4 Invariable memory ranges .20
A.4.1 Word-saving multi-bit redundancy (for example ROM monitoring with
a modified Hamming code) .20

A.4.2 Modified checksum .21
A.4.3 Signature of one word (8-bit).21
A.4.4 Signature of a double word (16-bit) .21
A.4.5 Block replication (for example double ROM with hardware or
software comparison).22
A.5 Variable memory ranges .22
A.5.1 RAM test "checkerboard" or "march".22
A.5.2 RAM test "walkpath".23
A.5.3 RAM test "galpat" or "transparent galpat".23
A.5.4 RAM test "Abraham" .24
A.5.5 One-bit redundancy (for example RAM monitoring with a parity bit).24
A.5.6 RAM monitoring with a modified Hamming code, or detection of data failures
with error-detection-correction codes (EDC) .24
A.5.7 Double RAM with hardware or software comparison and read/write test .25

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61508-7 © IEC:2000 – 3 –
Clause Page
A.6 I/O-units and interfaces (external communication) .25

A.6.1 Test pattern.25

A.6.2 Code protection.25

A.6.3 Multi-channel parallel output .26

A.6.4 Monitored outputs .26

A.6.5 Input comparison/voting .27

A.7 Data paths (internal communication).27

A.7.1 One-bit hardware redundancy.27

A.7.2 Multi-bit hardware redundancy.27
A.7.3 Complete hardware redundancy .27
A.7.4 Inspection using test patterns .28
A.7.5 Transmission redundancy .28
A.7.6 Information redundancy .28
A.8 Power supply.28
A.8.1 Overvoltage protection with safety shut-off .28
A.8.2 Voltage control (secondary) .29
A.8.3 Power-down with safety shut-off .29
A.9 Temporal and logical program sequence monitoring.29
A.9.1 Watch-dog with separate time base without time-window .29
A.9.2 Watch-dog with separate time base and time-window.30
A.9.3 Logical monitoring of program sequence .30
A.9.4 Combination of temporal and logical monitoring of program sequences .30
A.9.5 Temporal monitoring with on-line check.30
A.10 Ventilation and heating.31
A.10.1 Temperature sensor.31
A.10.2 Fan control.31
A.10.3 Actuation of the safety shut-off via thermal fuse.31
A.10.4 Staggered message from thermo-sensors and conditional alarm.31
A.10.5 Connection of forced-air cooling and status indication .31
A.11 Communication and mass-storage.32
A.11.1 Separation of electrical energy lines from information lines .32
A.11.2 Spatial separation of multiple lines.32
A.11.3 Increase of interference immunity .32
A.11.4 Antivalent signal tr
...