关于60335中的软件评估要求

紫罗兰

1. 软件评估的来源
IEC 60335-1:2004 （Ed.4.0:2001+A1:2004）《家用和类似用途电器的安全 第一部分 通用要求》第4.1版增加了“附录R 软件评估

”和三个相关定义（3.9.3/3.9.4/3.9.5）。

IEC 60335-1:2006（Ed.4.2）对附录R做了修改。

IEC60335-1 I-SH 01:2007对22.46做了解释，没有任何实质性变化。

IEC60335-1：2010 Ed.5.0对此作了全面的修改。取消了B/C类软件的分类，在通用要求中只提出了表R1的控制措施要求，相当于针

对B类软件；R2要求相当于C类软件。

标准的变化反映了IEC TC61这帮电工们对软件评估这类现代技术不熟悉，但在逐渐改善。

目前国内使用的版本是GB4706.1-2005，相当于IEC60335-1：2001 + A1:2004。

在CB认证中，按照IEC60335-1：2001 + A1:2004 +A2:2006；在3C认证中，具体实施软件评估时，对GB4706.1-2005做偏离说明，否则乱做多做对企业和工程师都无益。

2. 那些家电需要软件评估

内嵌可编程电子电路（PEC），就是单片机，用保护功能，就叫可编程保护电子电路，

保护功能：例如过热、爆炸、燃烧、电磁辐射、机械损伤，等等。

目前看主要是电磁灶、微波炉、部份智能洗衣机、部份贮水式热水器、变频空调器，等等。


顺便说，由于软件评估费时费力，是不是能够绕开？

回答：能！

就是不考虑软件控制的保护功能。

但是，按照19.11.3的要求，就要进行double faults故障模拟，即要增加相当于软件控制的保护功能的硬件，可以实现，但很难成

功。

（335-1 ed.4.1）19.11.3如果器具装有使器具符合第19章要求的保护电子电路，则按19.11.2 中a）~f）的要求，相关试验以模拟

单一故障的方式重复进行。

ed.4.2有个g）failure of an electronic power switching device in a partial turn-on mode with loss of gate (base)

control. During this test, winding temperatures shall not exceed the values given in 19.7.

以这条要求考核目前家电功率开关管的电路结构，基本上都不合格。



3. 要求

以目前使用的标准IEC60335-1：2001 + A1:2004 +A2:2006

在第22章 结构 第22.46条：在保护电子电路中使用的软件，应为B类或C类软件。依据附录R通过软件评估确定其是否合格。

软件评估按照附录R要求进行，评估方法和流程程序采用了IEC 60730-1（GB14536.1）《家用和类似用途电自动控制器 第1部分：通

用要求》的附录H。

3.9.3保护电子电路protective electronic circuit
防止非正常运行状态下出现危险的电子电路。
注：电路中的部分也可以起到功能作用。


3.9.4 B级软件software classB
含有代码的软件，用于防止器具由于非软件故障而引起的危险。


3.9.5 C级软件software classC
含有代码的软件，用于防止没有使用其他保护装置时出现的危险。

注意这个Ed.4.2与GB4706.1-2005版有不一致的地方
Annex R
(normative)
Software evaluation
Software shall be evaluated in accordance with the following clauses of Annex H of
IEC 60730-1, as modified below.
H.2 Definitions
Only definitions H.2.16 to H.2.20 are applicable.
H.7 Information
Only footnotes 12) to 16) and 18) of Table 7.2 are applicable.
In footnote 15), replace “the requirements of 17, 25, 26 and 27” by “19.13 of IEC 60335-1”
and replace “H.27” by “19.11.2 of IEC 60335-1”.
H.11.12 Controls using software
All of the subclauses of H.11.12 as modified below are applicable, except subclauses
H.11.12.6 and H.11.12.6.1 which are not applicable.
In the second paragraph, replace “required in items 66 to 72 inclusive” by “referred to in
footnotes 12) to 16) and 18) inclusive”.
H.11.12.7 Delete “and identified in table 7.2, requirement 68”.
H.11.12.7.1 Replace the text by the following:
For appliances using software class C having a single channel with self-test and monitoring
structure, the manufacturer shall provide the measures necessary to address the fault/errors
in safety related segments and data indicated in Table H.11.12.7-1.
H.11.12.8 Replace the text by the following:
Software fault/error detection shall occur before compliance with 19.13 of IEC 60335-1 is
impaired.
H.11.12.8.1 Replace “result in the response declared in table 7.2, requirement 72” by “occur
before compliance with 19.13 of IEC 60335-1 is impaired”.
H.11.12.13 Replace the text by the following:
The software and safety related hardware under its control shall initialize and terminate
before compliance with 19.13 of IEC 60335-1 is impaired.

红与黑

你如果培训的话，我一定要过去听一下了

紫罗兰

经过几个月的学习与研究，TUV SUD即将做第一个软件评估案子， 做完之后将对整个珠三角有意向的工厂做一次大型培训。

红与黑

具体怎么操作还是没有搞清楚，郁闷啊！

紫罗兰

目前许多人都是糊涂的：软件评估什么？了解软件评估的以为是黑盒白盒测试，其实跟黑盒测试毫无关系。

先看IEC60335标准的目标：就是保证家电的安全使用；

有了电子电路，就要按照19.11.2测试，检查电路故障情况下安全是否得到保障；

如果有保护电子电路，在19.11.2试验中它就要起作用；

在19.11.3中还要对保护电子电路进行故障模拟，同样是检查安全是否得到保障；当故障模拟试验进行到19.11.2的a）～f）时，由于同时要进行19.11.3的a）～f）故障模拟，这就出现了double faults状态；

如果保护电子电路使用的是可编程电子电路PEC，上述测试就是黑盒测试，检查安全保护功能是否完善。

这些保护功能相当于一个安全卫士，通过了19.11.2和19.11.3的测试，说明这个卫士称职；

问题来了，这个卫士称职归称职了，但要是他的身体状况不咋地，不能保证及时处理不安全现象，就不能保证安全功能及时实现，就是称职而不胜任；

这个时候就要对这个卫士进行体能评估，就要考虑他万一缺胳膊少腿中毒脑残怎么办，这就是软件评估的主要内容：控制故障/错误的措施。

故障/错误的发生地指的是智能控制器内部硬件，不是其它。对于单片机构成的控制器，就是要考虑哪个硬件出了问题，软件控制程序内应有保障器具使用安全的措施。


家电安全功能软件——结构设计

要软件实现安全控制功能，同时要软件能够运转流畅，就要在设计阶段把好关，即避免错误的措施。

这方面在目前的标准中提得笼统，下面介绍Ed.5.0的要求。

软件安全要求规范应包括：
——每个要执行的安全相关功能的描述，包括响应时间：
——涉及应用的功能，包括相关软件类别；
——涉及检测、公布和管理软件或硬件故障的功能；
——软件和硬件之间接口的描述；
——任何安全相关功能和非安全相关功能之间接口的描述；
——任何用于把源代码生成目标代码的编译器的描述，包括用于像库函数选项、存储模式、优化方法、SRAM细节、时钟等级及芯片细节的编译器开关设置的细节。


软件结构规范应包括下列方面：
——控制软件故障/错误的技术和措施（参见R.2.2）。
——硬件与软件之间的相互作用。
——分成模块和指定安全功能的分配。
——模块的层与调用结构（控制流）。
——中断处理。
——数据流及数据存取限制。
——数据结构与存储。
——顺序和数据相关性的时间

在评估过程中需要提供符合上述要求的证明文件，一般是利用下属框图来说明的：
——逻辑/功能块框图、
——顺序框图、
——有限态机/状态转换框图、
——数据流框图


软件的功能需要模拟或刺激测试试验：
——正常操作期间出现的输入信号，
——预料发生的现象，
——要求系统动作的不希望的情形。

目前，对大多数企业来说，由于条件限制，采用仿真器或直接使用产品无法实现这些模拟实验，可行的方法还是软件模拟。

6. 控制软件故障/错误的技术和措施

这是考虑软件运行期间遇到故障/错误怎么办的问题。

所谓故障fault，基本上是有单片机内部元器件问题引起软件工作不正常，通常划归为两种：stuck-at滞位和DC故障。

error，不是中文中“错误”的意思，这是翻译问题，应该称作“偏离”，即偏离正常值的一种现象，常见的如ADC/CDA转换。

stuck-at故障就是电路不能正常反转，粘滞在某个电平的现象；

DC=direct current 故障，也是一种stuck-at故障，一种短路故障，短路中的电平会发生变化，取决于哪根短路线强势。

一般软件设计人员不会考虑这些故障的，所以程序中不存在控制措施。

控制措施的作用就是，当软件运行中遇到这些故障/错误时，为了保障产品安全，即应当及时处理这些故障/错误，就是该断路就断路、该停机就停机，不要让危害发生。

这就是标准对软件的要求。

单片机的故障模型不只Stuck-at 和DC fault，另外还包括CF （Coupling Fault）PSF（patten sensetive fault）等等。当然这些故障模型用imarchC算法或者其改进算法可以检测，配合冗余校验和适当编码还可以纠正。然而这只是60730 附件H中的一小部分（335附件R引用730的附件H）。
另外还要参考IEC61508的部分要求。60335-1引用了61508的部分措施；

Stuck-at 和DC fault属于持续故障；CF和PSF属于短时故障；CF和PSF可能引发stuckat或DC故障，诸多诱因之一。对整机来说，stuck-at就是“死机”；要是这样，软件算是过关了。要是某个元件或针脚"stuck-at"了，整机还在工作，这就麻烦了，对应的处理方法就是控制故障/错误的措施。335的要求针对的是安全控制功能。stuck-at或DC故障是许多故障的归类，直觉感到这种分类太笼统，但一时也找不到更好的解释。

什么因素导致故障？标准没有说，因为太多的因素，估计编标准的人一时也反应不过来，这需要时间积累。

常见的导致stuck-at或DC故障的因素是：静电：集成电路内部的cmos管很容易击穿；传导电磁骚扰：类似浪涌、脉冲群；机械损伤：跌落等；无线骚扰：外界和电路设计不当，导致信号失真；
如 4.1不可变存储器，就是ROM，对应B类软件，有三种措施选项，任选一种或几种的组合：
周期修改的检查和；或 H.2.19.3.1
多重检查和 H.2.19.3.2
带有一位冗余的字保护 H.2.19.8.2

这条要求中，就是选H.2.19.3.1或者H.2.19.3.2再加上H.2.19.8.2

下面是这几条措施的定义，也就是方法，实现的途径很多，如何实现取决于编程员的个人偏好。

H.2.19.3.1修改的检查和 modified checksum
产生并贮存代表贮存器中全部宇内容的一个单字的一种故障/错误控制技术。在自检期间，从相同的算法中形成一个检查和，并与被贮存的检查和比较。
注:本技术识别所有奇错误和某些偶错误。

H.2.19.3.2 多重检查和 multiple checksum
产生并贮存代表待测贮存区域内在的一个独*立字的一种故障/错误控制技术o 在自检期间，从相同的算法形成一个检查和并与为该区域的贮存的检查和比较。
注:本技术识别所有奇错误和某些偶错误。

H.2.19.8.2 带有一位冗余的字保护 word protection with single bit redundancy
把一位加到被试贮存器区域的每一字，并且贮存的一种故障/错误控制技术，产生的奇偶性或者为奇数或者为偶数。当读每一字时，进行奇偶性校验。注:本技术识别所有的奇数位错误