IEC 61010-2-2012024 EXV 测量 控制和实验室用电气设备的安全要求 - 第2-201部分控制设备的特殊要求标准立项发展报告

IEC61010-2-201:2024EXV控制设备安全要求标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:ParticularRequirementsforControlEquipmentunderIEC61010-2-201:2024EXV摘要随着工业自动化与智能制造技术的迅猛发展，控制设备作为工业过程测量与控制系统的核心组成部分，其电气安全性直接关系到人员生命健康、设备运行可靠性与生产连续性。国际电工委员会（IEC）于2024年10月24日正式发布IEC61010-2-201:2024EXV《测量、控制和实验室用电气设备的安全要求——第2-201部分：控制设备的特殊要求》，该标准是对IEC61010-1通用安全要求的有效补充与细化，针对控制设备的功能特征、结构设计、电气防护及环境适应性等方面提出了专项技术要求。本报告系统梳理了该标准的立项背景、编制历程、核心技术内容及其行业影响，分析了标准在工业过程测量和控制领域的重要定位与应用前景，并对标准参与单位及未来标准化工作方向进行了介绍与展望。该标准的发布实施将进一步完善IEC61010标准族体系，为全球控制设备制造商提供统一、明确的安全设计依据，对促进国际贸易与技术交流、提升工业自动化领域整体安全水平具有深远的战略意义。关键词：控制设备；电气安全；IEC61010；标准化；工业过程测量与控制；特殊要求一、引言控制设备作为工业自动化系统的“神经中枢”，广泛应用于电力、石化、冶金、轨道交通、楼宇自控、智能制造等国民经济关键领域。随着新一代信息技术与制造业的深度融合，控制设备的功能复杂度、互联互通能力和部署场景不断扩展，其安全风险也呈现出多元化、隐蔽化的新特征。电弧闪络、绝缘失效、异常温升、电磁干扰等问题不仅可能导致设备自身损坏，更可能引发火灾、爆炸等重大安全事故，对操作人员安全和生产连续性构成严重威胁。在此背景下，制定专门针对控制设备的电气安全标准，明确其设计、制造和检验的特殊安全要求，已成为国际标准化领域的迫切任务。IEC61010-2-201:2024EXV正是在这一需求驱动下应运而生的国际标准。该标准由国际电工委员会安全顾问委员会（ACOS）下属的第66技术委员会（TC66）归口管理，历经多年精心研制，于2024年10月正式发布。标准的出台填补了IEC61010系列标准在控制设备专项安全要求方面的空白，为全球控制设备的安全合规提供了权威技术依据。二、标准立项背景与编制历程（一）IEC61010标准族概述IEC61010是国际电工委员会制定的关于测量、控制和实验室用电气设备安全要求的基础性系列标准。该系列标准以“单一安全原则、分专业特殊要求”为框架设计理念，其中IEC61010-1规定了各类设备的通用安全要求，涵盖电击防护、机械危险防护、耐热耐燃、温度限值、防流体危害等核心安全要素；而IEC61010-2系列各分标准则针对不同类别设备制定特殊要求。截至目前，IEC61010-2系列已包括：第2-010部分（实验室用加热材料）、第2-020部分（实验室离心机）、第2-030部分（试验和测量电路的维修与保养）、第2-040部分（灭菌器和清洗消毒器）、第2-081部分（自动和半自动实验室分析设备）、第2-091部分（手提式X射线设备）等多项专项标准。（二）控制设备安全标准立项的必要性控制设备与传统测量仪器和实验室设备在功能定位、使用环境、安装方式和危险特征等方面存在显著差异。控制设备通常安装于工业生产现场，其工作环境更为严酷，通常面临振动冲击、粉尘污染、温度湿度大范围变化、电磁干扰严重等不利因素；在功能层面，控制设备承担信号采集、逻辑运算、指令输出、过程调节等关键任务，其故障可能导致整个生产过程失控；在安装形态上，控制设备多采用面板安装、机架安装或现场安装方式，其外壳防护、接地保护、端子排布等均有特殊要求。在IEC61010-2-201发布之前，控制设备的安全评估主要参照通用标准IEC61010-1以及其他相关设备的特殊要求执行，缺乏针对性的技术条款，导致制造商在进行安全设计和符合性评估时存在较大的不确定性和解释空间。这一状况不仅增加了设备安全验证的成本和周期，也为国际贸易中的技术壁垒埋下了隐患。因此，制定专门的控制设备安全特殊要求标准，成为国际电工委员会TC66技术委员会面临的重要课题。（三）标准制定历程IEC61010-2-201的研制工作经历了系统而严谨的国际标准化程序。在项目建议阶段，TC66技术委员会组织专家对控制设备安全标准的覆盖范围、技术框架和关键议题进行了充分论证，经过多轮讨论和投票，最终确定以“控制设备的特殊要求”为立项方向。在草案编制阶段，来自各成员国的专家围绕控制设备的危险源识别、安全防护措施、试验方法等核心内容开展了深入而细致的研究与讨论。其中涉及的关键技术议题包括：控制设备特有的绝缘配合要求、不同安装类别的安全距离、外部接线端子的防电击保护措施、保护接地回路的连续性要求、以及设备在故障状态下的安全性能评价方法等。经过工作组（WG）和项目组（PT）多轮会议审议，标准草案经历了委员会草案（CD）、征求意见稿（DIS）、最终国际标准草案（FDIS）等多个阶段。其间，各国家委员会提交的数百条技术意见均被逐条研究和处理，标准技术内容不断得到补充、修正和完善。2024年10月24日，IEC61010-2-201:2024EXV经IEC理事会正式批准发布。值得注意的是，该版本采用了EXV（ExtendedVersion）出版形式，即在同一文档中同时呈现通用要求（Part1）和特殊要求（Part2-201），极大方便了标准使用者的查阅和执行。三、标准主要内容与技术要点（一）标准的适用范围IEC61010-2-201:2024EXV适用于设计用于工业过程测量和控制领域的控制设备，包括可编程控制器（PLC）、分布式控制系统（DCS）的控制器模块、过程控制仪表、工业控制计算机以及其他执行控制功能的设备。标准同时涵盖了与这些控制设备配套使用的辅助组件和外围模块。需要注意的是，该标准与IEC61010-1配合使用，只有在满足通用要求的基础上，才进一步适用本标准的特殊要求条款。（二）标准的主要技术内容1.结构与布局的特殊要求标准针对控制设备的结构特点，对元器件布局、内部线路走向、印制电路板的爬电距离和电气间隙、绝缘材料的选择等做出了特殊规定。与通用标准相比，控制设备通常要求更高的污染等级防护，一般按污染等级2或3进行设计，这直接影响到电气间隙和爬电距离的数值确定。2.接线端子和连接装置的特殊安全要求控制设备的外部接线端子是其安全设计的关键部位，标准对端子排布、防误接措施、带电端子的防接触保护以及在安装、接线、维护等操作情境下的人身安全防护提出了专门条款要求。例如，当端子处于带电状态时，应具备IP2X或更高等级的防直接接触保护。3.接地保护的连续性要求控制设备常安装于金属机柜中，多个模块单元间需要确保保护接地回路的连续性。标准规定了接地端子的结构要求、接地导体的最小截面积、接地回路电阻的限值以及接地连续性的验证试验方法。4.机械危险防护的补充要求考虑到控制设备在工业现场的安装和使用特征，标准对设备外壳的机械强度、面板安装的紧固方式、可拆卸部件的锁定机制、电缆引入装置的防护等提出了补充要求，以确保设备在正常使用和可预见的异常情况下不会因机械失效而导致安全事故。5.耐热耐燃性能的分级要求控制设备内部功率密度高，且部分元器件在故障情况下可能产生异常高温。标准参照IEC60695系列标准，对控制设备内部元件和结构件的耐热耐燃等级提出了明确要求，规定了不同位置元件的灼热丝试验温度、针焰试验适用性等具体指标。6.元器件和组件的安全要求标准对控制设备中使用的关键元器件，如开关电源模块、继电器、接触器、保险丝座、端子排等，提出了需要符合相应元器件安全标准的要求，并规定了元器件在设备中的实际使用条件（电压、电流、温度等）不应超出其认证范围。7.故障状态试验条件标准在IEC61010-1通用故障试验要求的基础上，针对控制设备的特点增加了若干特定故障模拟试验条件。例如：输出回路的短路和过载模拟、电源的异常电压波动、相邻端子的短接、软件异常导致的输出异常等。试验条件的设计力求贴近控制设备在实际应用中的典型故障模式。（三）标准的创新与亮点IEC61010-2-201:2024EXV在技术内容上的一个突出亮点是充分考虑了控制设备的功能安全要求与其他电气安全要求之间的关系。虽然该标准本身并不直接评定设备的功能安全完整性等级（SIL），但其技术条款为设备在安全相关系统中的可靠运行提供了基础安全保障。此外，标准在绝缘配合方面引入了基于GB/T16935（IEC60664）系列的现代绝缘设计理念，对不同海拔高度、不同过电压类别和不同污染等级条件下的绝缘要求进行了系统规定。四、标准参与单位及归口技术委员会介绍（一）参与单位概况IEC61010-2-201的制定汇聚了全球主要工业国家的标准化专家资源和技术力量。来自德国、美国、日本、中国、法国、英国、瑞士等国家的国家委员会均派出了资深专家参与标准的技术讨论和意见反馈。标准的主要起草单位包括但不限于：德国西门子公司（SiemensAG）、美国罗克韦尔自动化公司（RockwellAutomation）、日本横河电机株式会社（YokogawaElectricCorporation）、瑞士ABB集团、德国倍福自动化有限公司（BeckhoffAutomation）以及中国机械工业仪器仪表综合技术经济研究所等。（二）主要参与单位详细介绍——德国西门子公司（SiemensAG）作为全球工业自动化和数字化领域的领军企业，德国西门子公司在IEC61010-2-201的制定过程中发挥了关键的技术引领和协调推动作用。1.单位背景西门子公司成立于1847年，总部位于德国慕尼黑和柏林，业务遍及全球200多个国家和地区，是全球最大的电气化和自动化解决方案供应商之一。在工业自动化领域，西门子拥有SIMATIC系列可编程控制器、SIMATICPCS7分布式控制系统、SINUMERIK数控系统等享誉全球的产品线，其在控制设备的研发设计、安全评估和工程应用方面积累了极为丰富的技术经验。2.在标准制定中的贡献西门子公司的标准化专家长期深度参与IECTC66技术委员会的工作，并在IEC61010-2-201的多个关键技术上发挥了主导作用：在标准框架构建方面，西门子的专家在标准编制初期积极倡导“面向实际应用场景”的标准设计理念，推动构建了覆盖不同安装方式、不同环境条件和不同功能类别的控制设备安全要求框架体系，为标准的整体架构奠定了坚实基础。在核心安全技术条款方面，西门子专家主导了其中若干关键条款的起草工作，特别是在控制设备外部接线端子的防电击结构要求、模块化设备的接地连续性试验方法以及故障状态试验条件等内容上，提供了来自实际产品设计验证的第一手技术数据和工程实践经验。西门子在其SIMATIC系列控制设备产品开发中积累的丰富的安全测试数据，为标准中关键指标值的确定提供了重要的参考依据。在标准协调与推广方面，西门子作为IEC/TC65（工业过程测量控制和自动化技术委员会）的活跃成员，积极推动了TC65与TC66之间的技术协调工作，确保控制设备安全标准与工业自动化领域其他相关标准（如IEC61508功能安全标准、IEC62443工业网络安全标准等）之间的兼容性和一致性。（三）归口技术委员会——IECTC66IECTC66（测量、控制和实验室用电气设备安全技术委员会）是负责制定和修订IEC61010系列标准的归口技术委员会，其秘书处由德国国家委员会（DKE）承担。TC66的工作范围涵盖测量仪器、控制设备、实验室设备及其附件的电气安全要求。该委员会由来自全球30余个国家的标准化专家组成，下设多个工作组和项目组，分别负责不同子系列标准的研制和维护工作。其中，负责IEC61010-2-201标准研制的项目团队汇集了来自制造企业、检测认证机构、用户单位和政府监管部门的各方专家，体现了标准制定过程的广泛代表性和技术权威性。五、标准实施价值与行业影响（一）对制造商的影响IEC61010-2-201:2024EXV的发布为控制设备制造商提供了明确统一的安全设计技术规范。在此之前，不同国家和地区对控制设备的安全要求存在一定差异，制造商在面向全球市场进行产品合规时，往往需要针对不同目标市场进行差异化的安全设计和认证，增加了产品开发成本和管理复杂度。该国际标准的发布实施，使制造商能够以统一的标准进行产品设计、测试和认证，实现“一次设计、全球适用”，有效降低了合规成本，缩短了产品上市周期。（二）对检测认证机构的影响对于第三方检测认证机构而言，IEC61010-2-201:2024EXV提供了更为具体和可操作的检测依据。检测实验室可依据标准中的特殊条款进行有针对性的测试和评估，减少了对通用标准条款的过度依赖和主观裁量，提高了检测结果的准确性和实验室间的一致性，为CB体系等国际互认框架下的安全认证提供了更加可靠的技术基础。（三）对最终用户和行业整体安全的提升对最终用户而言，采用符合IEC61010-2-201:2024EXV要求的控制设备，意味着设备在电气安全性能方面具备了国际公认的保障水平。特别是在涉及人员安全的关键应用场合，如石化装置的危险区域、电力系统的保护控制、轨道交通的信号系统等，标准化的安全要求能够有效降低因设备故障导致的人员伤害和财产损失风险。（四）对国际贸易和技术壁垒的影响统一协调的国际安全标准是消除技术性贸易壁垒的有效工具。IEC61010-2-201:2024EXV作为IEC框架下的正式国际标准，将被各成员国采纳为国家标准或区域标准（如欧盟的EN标准），从而促进全球范围内控制设备安全要求的趋同化。这对于提升国际贸易便利化水平、推动全球工业自动化产业链的健康发展具有积极的推动作用。六、结论与展望IEC61010-2-201:2024EXV《测量、控制和实验室用电气设备的安全要求——第2-201部分：控制设备的特殊要求》的发布实施，是国际工业自动化安全标准化进程中的一个重要里程碑。该标准在IEC61010-1通用安全要求的基础上，针对控制设备的功能特征和应用场景制定了系统完善的特殊技术要求，有效完善了IEC61010标准族对于工业过程测量与控制设备的覆盖体系。标准的实施将为全球控制设备制造商提供清晰、统一的安全设计指引，为检测认证机构提供科学、可操作的评估依据，为最终用户提供可靠、有力的安全保障。展望未来，随着工业4.0、智能制造和工业互联网的深入推进，控制设备的功能安全需求将不断提升。IECTC66将进一步跟踪技术发展动态和行业需求变化，适时启动该标准的维护修订工作。预计未来版本的更新将着重关注以下几个方向：一是适应工业网络通信环境下控制设备的网络安全要求与传统电气安全要求的融合；二是应对新能源、人工智能等新兴技术领域对控制设备安全的新挑战；三是持续优化标准的可读性和可操作性，降低标准使用者的理解和执行成本。可以预见，IEC61010-2-201将在未来相当长的时期内，持续为全球工业控制设备的安全水平提升和技术进步提供坚实的标准化支撑。参考文献[1]IEC61010-1:2010+AMD1:2016+AMD2:2