世界范围内工业事故不断，不仅造成重大经济损失，更是造成人员伤亡和环境破坏，因此工业过程的安全变得极为重要。功能安全是一门新的安全工程学科，它提出了一套保障安全的全新理念和方法。安全仪表系统是国际上最近发展的新技术，安全仪表系统被用来保证设备的安全运行，可有效防止工业设施产生危险事故以致危及人身与设备的安全。　　随着功能安全技术的发展，基于现场总线的安全仪表系统在工业控制领域受到越来越多的重视。安全仪表系统的可靠性是避免发生危险事故的重要保证，系统硬件和现场总线通信的故障会造成安全仪表系统失效，进而使控制过程处于高危险中。因此，研究基于现场总线的安全仪表系统的可靠性评估方法，准确地评估安全仪表系统的可靠性，具有重要的学术意义和实用价值。　　基于现场总线的安全仪表系统在运行中主要有三个方面的失效:系统性失效、随机硬件失效和安全通信失效。为了避免失效不可控，在安全仪表系统的开发中会采用各种安全相关的措施避免或控制失效，并对安全仪表系统的可靠性进行评估预测以验证设计。本论文从随机硬件失效和安全通信失效两个方面着手，对硬件可靠性评估和现场总线通信可靠性评估进行研究，提出适用的可靠性评估方法。　　首先，研究了安全仪表系统一致性冗余硬件的可靠性评估方法。根据硬件可靠性评估的过程，利用系统降级的思想，创新性地结合RBD和系统降级引起的系统状态转移，提出了基于系统降级的可靠性评估方法。针对目前常用的安全仪表系统架构，进一步分析了不同架构的降级过程RBD和可靠性评估过程，并推导出直接可用的可靠性度量计算公式。基于系统降级的可靠性评估方法准确性验证结果证明该方法具有合理的准确度，并且应用复杂度很小。基于系统降级的可靠性评估方法可以方便地应用于安全仪表系统的硬件可靠性评估过程，简化工程实践应用。　　其次，研究了安全仪表系统差异化冗余硬件的可靠性评估方法。差异化冗余是一致性冗余的一般化，更具有普遍性和研究意义。把基于系统降级的可靠性评估方法进一步扩展到差异化冗余硬件，并提出评估任意MooN表决架构和MooND表决架构的可靠性的两组通用公式。因为差异化冗余是一致性冗余的一般化，所以这两组通用公式也适用于一致性冗余硬件。基于系统降级的可靠性评估方法准确性验证结果证明该方法具有合理的准确度，基于系统降级的评估方法和FRANTIC以及FTA计算结果差别很小，并且应用复杂度很小。可以方便地应用于安全仪表系统的硬件可靠性评估过程，简化工程实践应用。　　再次，研究了功能安全现场总线通信可靠性的评估方法。针对现有评估方法存在的缺陷以及以偏概全的问题，基于基本的安全通信报文结构，提出了扩展的基于报文结构的可靠性评估方法。在CRC校验结果正确的情况下，进一步研究了报文中各安全控制字段在比较/判断校验后的残余错误概率，以得到更全面、准确的可靠性评估方法。基于报文结构的可靠性评估方法准确性验证结果证明了CRC检错范围以外的残余错误，尤其是插入/伪装错误，可能对安全通信可靠性的量化有很大的影响，必需给予认真考虑。另外，也和现有评估方法做了对比，结果也表明，本文提出的基于报文结构的可靠性评估方法更全面、更合理，可以更准确地评估功能安全现场总线通信的可靠性。　　最后，将基于系统降级的硬件可靠性评估方法和基于报文结构的安全通信可靠性评估方法应用在863课题《安全PLC关键技术研究与装置开发及应用》中，对安全PLC的硬件设计和总线通信设计可靠性进行评估验证，并根据评估结果指导、修改相关的设计，使安全PLC能够达到需求的安全完整性等级。