SIS和其他系統(tǒng)的區(qū)別

1、DCS系統(tǒng)分散控制系統(tǒng)以微處理器為基礎(chǔ)，采用控制功能分散、顯示 操作集中、兼顧分而自治和綜合協(xié)調(diào)的設(shè)計原則的新一代儀表控 制系統(tǒng)集散控制系統(tǒng)簡稱DCS，也可直譯為 分散控制系統(tǒng)”或分布 式計算機控制系統(tǒng)”它采用控制分散、操作和管理集中的基本 設(shè)計思想，采用多層分級、合作自治的結(jié)構(gòu)形式。其主要特征是 它的集中管理和分散控制。目前 DCS在電力、冶金、石化等各 行各業(yè)都獲得了極其廣泛的應(yīng)用。DCS在控制上的最大特點是依靠各種控制、 運算模塊的靈活 組態(tài)，可實現(xiàn)多樣化的控制策略以滿足不同情況下的需要，使得在單元組合儀表實現(xiàn)起來相當(dāng)繁瑣與復(fù)雜的命題變得簡單。隨著企業(yè)提出的高柔性、高效益的要求，以經(jīng)典控

2、制理論為基礎(chǔ)的控 制方案已經(jīng)不能適應(yīng)，以多變量預(yù)測控制為代表的先進控制策略 的提出和成功應(yīng)用之后，先進過程控制受到了過程工業(yè)界的普遍 關(guān)注。需要強調(diào)的是，廣泛應(yīng)用各種先進控制與優(yōu)化技術(shù)是挖掘 并提升DCS綜合性能最有效、最直接、也是最具價值的發(fā)展方 向。ESD緊急停車系統(tǒng)ESD是英文Emergency Shutdown Device 緊急停車裝置系 統(tǒng)的縮寫。這種專用的安全保護系統(tǒng)是 90年代發(fā)展起來的，以 它的高可靠性和靈活性而受到一致好評。ESD緊急停車系統(tǒng)按照安全獨立原則要求，獨立于 DCS集 散控制系統(tǒng)，其安全級別高于DCS。在正常情況下，ESD系統(tǒng)是 處于靜態(tài)的，不需要人為干預(yù)。作為

3、安全保護系統(tǒng)，凌駕于生產(chǎn) 過程控制之上，實時在線監(jiān)測裝置的安全性。 只有當(dāng)生產(chǎn)裝置出 現(xiàn)緊急情況時，不需要經(jīng)過DCS系統(tǒng)，而直接由ESD發(fā)出保護 聯(lián)鎖信號，對現(xiàn)場設(shè)備進行安全保護， 避免危險擴散造成巨大損 失。根據(jù)有關(guān)資料，當(dāng)人在危險時刻的判斷和操作往往是滯后的、 不可靠的，當(dāng)操作人員面臨生命危險時，要在60s內(nèi)作出反應(yīng)，錯誤決策的概率高達99.9%。因此設(shè)置獨立于控制系統(tǒng)的安全聯(lián) 鎖是十分有必要的，這是作好安全生產(chǎn)的重要準(zhǔn)則。該動則動， 不該動則不動，這是 ESD系統(tǒng)的一個顯著特點。當(dāng)然一般安全聯(lián)鎖保護功能也可由 DCS來實現(xiàn)。那么為何 要獨立設(shè)置ESD系統(tǒng)呢？因為于較大規(guī)模的緊急停車系統(tǒng)應(yīng)

4、按照 安全獨立原則與DCS分開設(shè)置，這樣做主要有以下幾方面原因(1) 降低控制功能和安全功能同時失效的概率，當(dāng)維護DCS部分故障時也不會危及安全保護系統(tǒng) ；(2) 對于大型裝置或旋轉(zhuǎn)機械設(shè)備而言，緊急停車系統(tǒng)響應(yīng)速度越快越好。這有利于保護設(shè)備，避免事故擴大；并有利于分辨事故原因記錄。而 DCS處理大量過程監(jiān)測信息，因此其響應(yīng)速 度難以作得很快；(3) DCS系統(tǒng)是過程控制系統(tǒng)，是動態(tài)的，需要人工頻繁的干 預(yù)，這有可能引起人為誤動作；而ESD是靜態(tài)的，不需要人為干 預(yù)，這樣設(shè)置ESD可以避免人為誤動作。ESD緊急停車裝置，在石化行業(yè)以及大型鋼廠及電廠中都有 著廣泛的應(yīng)用。實際上它也是通過高速運算

5、PLC來實現(xiàn)控制的，它與PLC的本質(zhì)區(qū)別在于它的輸入輸出卡件上，因為一切為了 安全考慮，所以在硬件保護上做得較為完善，而且他要考慮到在事故狀態(tài)下，現(xiàn)場控制閥位及各個開關(guān)的位置。安全儀表系統(tǒng)(SIS)安全儀表系統(tǒng)，Safety instrumentation System ，簡稱 SIS; 又稱為安全聯(lián)鎖系統(tǒng)(Safety in terlock ing System)。主要為工廠 控制系統(tǒng)中報警和聯(lián)鎖部分，對控制系統(tǒng)中檢測的結(jié)果實施報警動作或調(diào)節(jié)或停機控制，是工廠企業(yè)自動控制中的重要組成部 分。SIS系統(tǒng)必須使用獨立的傳感器，邏輯解算器和執(zhí)行機構(gòu)(相 對 BPCS )。SIS系統(tǒng)僅在危險情況出現(xiàn)

6、時才動作，平時不動作（問題：誤跳車）。SIS系統(tǒng)需要在系統(tǒng)復(fù)雜性、維護費用，投資回報和安全等級之間優(yōu)化。SIS與某本過程控制系統(tǒng)的區(qū)別；卑本過程控制系統(tǒng)（BPGS）與SIS是流程 工業(yè)中廣泛應(yīng)用的兩種類型的系統(tǒng)，在功能上有右明確的分工，其區(qū)別見下衣所 示；農(nóng)：BPCSj S1S的區(qū)別內(nèi)容BPCSS1S基本控制功能執(zhí)行常規(guī)正常蟲產(chǎn)調(diào)節(jié)控制功能：P11）和過程順用:控制監(jiān)視生產(chǎn)過程的狀態(tài),判斷危險條件,發(fā)生危險時將生產(chǎn)過程自動帶入安全狀態(tài)日的保證生產(chǎn)過程疋常、平穩(wěn)，以及產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量助止就險的發(fā)生或者減輕 風(fēng)險造成的后杲運行狀態(tài)和作用方式主動的、動態(tài)的和連續(xù)的被動的、休眠的和瞬間的系統(tǒng)狀態(tài)診斷控

7、制系統(tǒng)自診斷,檢測和控制冋路在應(yīng)用中發(fā)規(guī)故障系統(tǒng)及冋路通信的自診斷和安全控制回路的定期測試簡述 PLC, ESD,SIS,DCS 區(qū)別導(dǎo)讀： PLC programmable logic con troller, 通常作為成套設(shè)備的控制方案，比如說真空、廢水、集裝、壓縮機等等自成一個體系的系統(tǒng)。他們的特點往往是不要求很多的模擬量控制，對數(shù)字量控制極為有效、方便、可靠、經(jīng)濟。通常做為DCS的子站點，便于監(jiān)視。PLC programmable logic co ntroller,通常作為成套設(shè)備的控制方案，比如說真空、廢水、集裝、壓縮機等等自成一個體系的 系統(tǒng)。他們的特點往往是不要求很多的模擬量控

8、制，對數(shù)字量控制極為有效、方便、可靠、經(jīng)濟。通常做為DCS的子站點，便于監(jiān)視。ESD emerge ncyshutdow n system緊急停車系統(tǒng)。SIS safety in terlocki ngsystem( safety in strume nt syetem )。安全聯(lián)鎖系統(tǒng)，個人認(rèn)為這是不同廠家對安全系統(tǒng)的叫法不同，還有的叫 safety manager。這類系統(tǒng)往往用于石化等咼危行業(yè)。一般涉及到的點不是很多，因為一旦動作就是全場停車，是犧牲生產(chǎn)效益保障安全的最低防線。SM需要有SIS認(rèn)證，石化行業(yè)通常等級為 SIL3。DCS distributed con trol syste

9、m目前為止，其最大的特點依然是PID控制，借助其強大的通訊功能，是整合工廠所有自動化設(shè)備的系統(tǒng)，DCS用于生產(chǎn)過程的連續(xù)測量、常規(guī)控制、操作控制管理，保證生產(chǎn)裝置的平穩(wěn)運行；SIS用于監(jiān)視生產(chǎn)裝置的運行狀況，對出現(xiàn)異常工況迅速進 行處理，使危害降到最低，使人員和生產(chǎn)裝置處于安全狀態(tài)；DCS為動態(tài)系統(tǒng)，它始終對過程變量連續(xù)進行檢測、運算和 控制，對生產(chǎn)過程進行動態(tài)控制，確保產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量；SIS為靜態(tài)系統(tǒng)，正常工況時，它始終監(jiān)視生產(chǎn)裝置的運行， 系統(tǒng)輸出不變，對生產(chǎn)過程不產(chǎn)生影響，非正常工況下時，它將 按照預(yù)先的設(shè)計進行邏輯運算，實現(xiàn)生產(chǎn)裝置安全聯(lián)鎖或停車；FLCUJPI.Ct囲培扌印機卩ri

10、nrr班場TI I；： .1 It tbcrnr ifirtirwPLG旳T豔覷沖巖野bnSIS比DCS在可靠性、可用性上要求更嚴(yán)格，IEC61508、IEC61511、ISAS84.01、SH/T3018 等標(biāo)準(zhǔn)中，推薦 SIS 與 DCS 硬件獨立設(shè)置。我看到的 PID圖顯示，ESD的邏輯控制和PLC 的邏輯控制是不一樣的，SIS邏輯圖紙是流量顯示，F(xiàn)T是現(xiàn)場安裝的流量表，F(xiàn)I15101 是在DCS內(nèi)顯示，流量高報警；DCS邏輯是流量調(diào)節(jié)控制，調(diào) 節(jié)閥和流量計安裝在現(xiàn)場，在電腦中通過閥門的開度控制流量的 大??；DCS在國內(nèi)自控行業(yè)又稱之為集散控制系統(tǒng)。它是一個由過程控制級和過程監(jiān)控級組成的

11、以通信網(wǎng)絡(luò)為紐帶的多級計算機 系統(tǒng)，綜合了計算機，通信、顯示和控制等4C技術(shù)，其基本思想是分散控制、集中操作、分級管理、配置靈活以及組態(tài)方便。操作采用計算機操作站，通過網(wǎng)絡(luò)與控制器連接，收集生產(chǎn) 數(shù)據(jù)，傳達操作指令。因此，DCS的主要特點歸結(jié)為一句話就是：分散控制集中管理。ESD 緊急停車系統(tǒng)。ESD緊急停車系統(tǒng)按照安全獨立原 則要求，獨立于DCS集散控制系統(tǒng)，其安全級別高于 DCS。在 正常情況下，ESD系統(tǒng)是處于靜態(tài)的，不需要人為干預(yù)。作為 安全保護系統(tǒng)，凌駕于生產(chǎn)過程控制之上， 實時在線監(jiān)測裝置的 安全性。只有當(dāng)生產(chǎn)裝置出現(xiàn)緊急情況時，不需要經(jīng)過DCS系統(tǒng)，而直接由ESD發(fā)出保護聯(lián)鎖信號

12、，對現(xiàn)場設(shè)備進行安全保 護，避免危險擴散造成巨大損失。為何要獨立設(shè)置ESD系統(tǒng)呢？當(dāng)然一般安全聯(lián)鎖保護功能 也可由DCS來實現(xiàn)。但是對于較大規(guī)模的緊急停車系統(tǒng)應(yīng)按照 安全獨立原則與DCS分開設(shè)置，這樣做主要有以下幾方面原因：（1） 降低控制功能和安全功能同時失效的概率，當(dāng)維護DCS 部分故障時也不會危及安全保護系統(tǒng) ；（2） 對于大型裝置或旋轉(zhuǎn)機械設(shè)備而言，緊急停車系統(tǒng)響應(yīng) 速度越快越好。這有利于保護設(shè)備，避免事故擴大；并有利于分辨事故原因記錄。而 DCS處理大量過程監(jiān)測信息，因此其響應(yīng) 速度難以作得很快；（3）DCS系統(tǒng)是過程控制系統(tǒng)，是動態(tài)的，需要人工頻繁的干預(yù)，這有可能引起人為誤動作；而

13、ESD是靜態(tài)的，不需要人為干預(yù)，這樣設(shè)置 ESD可以避免人為誤動作。SIS系統(tǒng)的功能和ESD的基本一樣，只是在安全程度上要高 于ESD系統(tǒng)，有些ESD實現(xiàn)不了的功能可以在 SIS上面實現(xiàn)PLC邏輯是現(xiàn)場有個測溫點，溫度顯示，控制及高高報警。SIS與DCS系統(tǒng)的區(qū)別SISDCS衣裝目的為了保護為了控初安全儀表系統(tǒng).取欽系統(tǒng)的一杞.一敬徴 工廠過程設(shè)各的安全保護控制.有時也包 含機組支全保護控制分歆式控和系統(tǒng).工L挖刮級系統(tǒng).常規(guī) 款據(jù)利H設(shè)備控釗撫由此系統(tǒng)芫成SIS是杯伸態(tài)壬乂正常工疋時.它始終 蛙視生A裝置的運行.系統(tǒng)輸出不變.時 主A過程不產(chǎn)生影響.非正常工況下時. 它將扶亀預(yù)先的設(shè)計迸行邏

14、經(jīng)迄算.便主 =裝遛安全乘軟或停車；DCS是敘動忘系統(tǒng).它妲終對過穆妾連 續(xù)進廳檢刃.運甲和控虬對生產(chǎn)過程進 廳動態(tài)控刑狷保產(chǎn)品的換量勿=量系鮫的組SIS系統(tǒng)是由傳感SL邏晝解算希印最共元 件三孤分組農(nóng)：DCS安是宙人機界面接乍址、通信總線及 現(xiàn)場控列芷組丈DCS不含也測執(zhí)廳刖分，SIS是超越極限安全即將H莒.設(shè)各轉(zhuǎn)亜夫 全狀靳DCS用于過程連續(xù)測量.常貶制（逹續(xù) .硬宇、聯(lián)磚）剰乍技削管爰使主產(chǎn)過 程左正竄呂況下運廳至最佳工況工作狀態(tài)SIS系統(tǒng)是祓動的、休眠的DCS是主動的、動態(tài)的，它始裟對過視變豎 淳續(xù)進行檎測.運算和技刖對生產(chǎn)過程 毬杰抄列醴保A品更豈和工量乙安全級剔SIS系統(tǒng)級別鬲.苻

15、要安全認(rèn)迂，DCS安全簸剔W.不苻要安全認(rèn)證應(yīng)對失毀 方式SIS失效就沒那么明民 因此確枝種休隕 系統(tǒng)是否還盹正常工作的堆一方法.軟是 系統(tǒng)送疔周期性的診斷或測汛因此 安全儀表系莎瑋要人為的進存啞醍性的蔑 線或在線檢艇疣試而有些安全系統(tǒng)刃壬 有內(nèi)苗胃診斷FDCS系統(tǒng)犬王井夫效部是豆方易見的.其夫 歌會在主=的動態(tài)過說豐自廳提次.很少 存右隱性夫效1. 安全儀量系統(tǒng)(5IS改逍存衽的題改苣附，祓霍魘區(qū)主笈采用DCS襲中控轆打現(xiàn)場療隹人 幣巡檢弟作相結(jié)合方式，主要存在以下幾方面問題;(0原設(shè)計缺少必要的安全聯(lián)禎，各工藝&燃只有上、 下限的辦瞥在DCS,根據(jù)報g由DCS主控室操作處通知現(xiàn)場 操作員采

16、取描施進斤人T援作控制，出現(xiàn)問迦或突發(fā)串件, 必須依購燥作員的緊急應(yīng)變處置能力。(2)缺少足聘的、必g的黑急切斷閔.原設(shè)計只在毎個 儲確岀口安英有電動切斷閥通過DCS遠程15卸，如在筋鱸和 乍過程中發(fā)生意夕、屜泄?fàn)幒紵o法立閱進行切斷來阻I串故 的擴大蔓延。(3 DCS選用控制閥門為隔爆電動5L在發(fā)生意外斷電 情況下.無法&封應(yīng)有的*用.兀將合安全儀表羨境觀范要 求(應(yīng)選用故障安全型的*t動切手閥)。(4)因DCS|$制系窺未設(shè)計必夏的安金荻鎖，所以控 制器前中央處現(xiàn)E元、輸人輸岀單元、誦信單元及電礪單元 等就更未做到冗余.RIXS*嶺第三方安金完整性等級 (Safety Integrity L

17、evel,央文簡稱S1L)認(rèn)證，如系娩出規(guī)故 障，則無底確保荻氨雄X的安全樣作與停車Q為從堪水上枚善和提升液氮捷Li的本處安全水平，必須 依搖相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范設(shè)矍-去與DCS操佗復(fù)制果經(jīng)分開、生立 的安全儀表果統(tǒng).2. 安全儀(SIS) Sft依宛危險化學(xué)品更大危陸馭崔督笛理詈行規(guī)定)(凰象 安監(jiān)總局第40號令)及石柱化工安全儀表系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范 (GB/B077O-2013)訓(xùn),我公司甘無委托具備甲級資質(zhì)的 化Hi殳計也位完成了液魚址區(qū)安全儀裏累統(tǒng)的改造工程設(shè)計, 再根提設(shè)計文件及桁關(guān)標(biāo)準(zhǔn)覘范要求組級拾標(biāo)，確定安全儀 炭累統(tǒng)(S1S)的供貨*包商.雄行了設(shè)備的采購安裝與週試, 規(guī)已投人正宮運行，具體

18、實施過見為：(1)在設(shè)計前由i殳計單垃殂織甩關(guān)工藝、設(shè)備及自監(jiān)g &設(shè)計人員與公司密關(guān)專業(yè)技術(shù)及安全生產(chǎn)管理人風(fēng)對波氯 審區(qū)的汝備詰施屯伙進行f復(fù)垓謐認(rèn)，并就羽關(guān)工藝.撩作 及聯(lián)負(fù)控割矛進行了充分討淪.確定了 5IS改謖工程方峯。(21 ift計單宜依擺相關(guān)技術(shù)規(guī)范、核氨儲碼的設(shè)計袪數(shù) 及工藝運行實際.誦立各工藝參歆的聯(lián)鎖限值，完成sis改適 工思洋堆施工圖設(shè)計。根據(jù)SIS 141*文件,由SIS改造工程承包商.按設(shè)計 文件口相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要丈，確定實施技術(shù)方妄.雙方簽訂含 同和枝術(shù)協(xié)議。(0車包苗完成詰備生產(chǎn)總調(diào)試啟，發(fā)運到我司現(xiàn)場進 行現(xiàn)場安裝、信號檢紋及現(xiàn)場調(diào)試等工ft(5) ifl試立成

19、后.SIS枚入試運行.經(jīng)連吳無故腎運行 】68h后，完成最終避攻。3. 安全儀衰累統(tǒng)(STS)投入運行后的效果液星擔(dān)區(qū)安全儀表系洗(SIS)改造完成E,所有的6臺 及氨諸碇陀壓力、繪度、液位及卸氯人錯縱的氨壓他克出口 壓力.祛雄編氨壓力籌共計26個工藝參牧全環(huán)兗成了 用邏 輯控制莊鍍的安黃任何一個工藝參數(shù)達到聯(lián)鎖值.系疣將 令立抄動作(系憂嗚應(yīng)時間小于20砒).及時安全停左、切斷 相關(guān)閔門.另設(shè)有異急停車I5W,用于帛急狀態(tài)下欽詁第區(qū) 的停車與切斷，達到了無需依賴操作人員的人為鍥作處囂, 即可快速轉(zhuǎn)為安全狀態(tài)的效果。如：7月8日.夜班凌曼3時 鈾分左右.發(fā)生了一總淺駅槽車在憂氧作業(yè)時.因現(xiàn)場崗

20、位 撮作人員與槽卒罵跛押運人員擾作配合失溟造成的氨壓堀機 岀口壓才超高事件，安全儀表條統(tǒng)(SIS)及時動作，將氯壓 冤機了下采.堪免了釦鼠系統(tǒng)賢道和設(shè)備的超壓.防止了 審件的惡化與擴大.三、總結(jié)役租播區(qū)安全儀表系儻(S1S)投人運行啟，公司祓氨堆 區(qū)的本貨安全水平馮到了根本的改昇9提升.即便安全儀表 泵統(tǒng)發(fā)生故障也可按傾定設(shè)計方式，將過軽轉(zhuǎn)人安全狀鳥. 可有玻屎護人員、i殳施及局邊壞境的安全，即保範(fàn)了公司的 生產(chǎn)安全椅定.也更進一步提升了區(qū)域內(nèi)危獻化學(xué)品安全生 產(chǎn)水平，確保了公司的安全發(fā)展與社會的和諧怡定,安全儀表系統(tǒng)在化工裝置中的應(yīng)用化工生產(chǎn)通常具有典型的易燃、易爆、有毒及高溫高壓的生 產(chǎn)特

21、征，屬于高危行業(yè)。隨著化工設(shè)備裝置及產(chǎn)能的大型化，由 事故導(dǎo)致的危害對社會諸多方面造成的嚴(yán)重后果日益引起人們 的關(guān)注。盡管我們可以通過執(zhí)行嚴(yán)格的規(guī)章制度、正確的操作方法、恢復(fù)性的年度檢修和日常維護等方式來減少或避免事故和災(zāi) 害的發(fā)生，但沒有絕對安全的化工生產(chǎn)。因此，在化工生產(chǎn)裝置 中總是設(shè)有各種不同類型的安全設(shè)備及措施，以盡可能地降低事故或災(zāi)害對人身安全、設(shè)備安全和環(huán)境保護造成的影響。化工生產(chǎn)中的安全保護系統(tǒng)按專業(yè)主要分為機械、電氣和儀表三類，而近幾年安全儀表系統(tǒng) SIS ( safetyinstrUmentsystem )發(fā)展較快 并得到廣泛應(yīng)用。由于大型化工生產(chǎn)裝置中對生產(chǎn)安全性有較高 要

22、求，新項目通常獨立配置安全儀表系統(tǒng)，完成過去由繼電器、 PLC或DCS完成的邏輯控制功能。為進一步提高裝置儀表的安 全防護等級，確保儀表故障或事故狀態(tài)下人身設(shè)備和環(huán)境的安 全，達到并符合國家及安監(jiān)部門的要求，需對現(xiàn)有系統(tǒng)進行改造改造的目標(biāo)是實現(xiàn)邏輯控制與連續(xù)控制功能的獨立最大限度地 避免過去同一系統(tǒng)下控制功能同時失效帶來的風(fēng)險，實現(xiàn)合成氨裝置保護系統(tǒng)的高安全性。一、安全儀表系統(tǒng)的選型安全儀表系統(tǒng)的選擇應(yīng)當(dāng)符合國際電工委員會(IEC) 2000年發(fā)布的IEC61508電氣/電子/可編程電子安全相關(guān)系統(tǒng)的功能安全標(biāo)準(zhǔn)，并經(jīng) TUV認(rèn)證。作為衡量電氣/電子/ 可編程電子設(shè)備（E/E/PE ）功能安全

23、的標(biāo)尺，IEC61508標(biāo)準(zhǔn)的 發(fā)布，為危險工業(yè)、安全儀表系統(tǒng)用戶、系統(tǒng)集成商和設(shè)備供應(yīng) 商提供了一個統(tǒng)一的、為各方所接受的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。 選擇經(jīng)過TUV 認(rèn)證且符合IEC61508標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)，用戶將不需要依靠長期的實 際經(jīng)驗或進行測試就能獲得所選系統(tǒng)在安全可靠性、有效性、可維護和管理性上的嚴(yán)格保障。1.1SIS與DCS的主要差異按照IEC61508和IEC61511標(biāo)準(zhǔn)，安全儀表系統(tǒng)和 DCS 系統(tǒng)是兩種不同類別的系統(tǒng)， 但兩者互為補充和聯(lián)系， 主要差異 如下。 設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范不同安全儀表系統(tǒng)產(chǎn)品是按照IEC61508標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計、生產(chǎn)制造的，產(chǎn)品應(yīng)用也要遵循IEC61511提出的要求，有著統(tǒng)一的國際

24、 （國內(nèi)）標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，并為制造商、用戶各方所接受。DCS系統(tǒng)只需要達到使用國家及地區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求、滿足用戶提出的要求即可。用戶在選擇和綜合評估不同制造商的DCS系統(tǒng)時，更多考慮的是根據(jù)市場調(diào)查得到的其他用戶的使用經(jīng)驗和供應(yīng)商 提供的資料數(shù)據(jù)。產(chǎn)品定位不同安全儀表系統(tǒng)用于生產(chǎn)過程中的安全防護，功能安全是其核心定位，要求具有較咼的可靠性和可用性。DCS系統(tǒng)則是用于生產(chǎn)中的過程控制，控制功能是其核心定位，要求滿足和實現(xiàn) 生產(chǎn)過程中需要的各種控制功能，并通過各項生產(chǎn)指標(biāo)的優(yōu)化控制，實現(xiàn)生產(chǎn)裝置的節(jié)能降耗和增效。 工作特性不同DCS系統(tǒng)是一個動態(tài)”的過程控制系統(tǒng)，它實時采集現(xiàn)場大 量的各種工藝數(shù)據(jù)，根據(jù)

25、預(yù)定的控制策略進行運算 （通常較為復(fù) 雜耗時）處理后控制現(xiàn)場執(zhí)行元件（調(diào)節(jié)閥）的動作。這個過程 經(jīng)常伴有操作人員的人工干預(yù)，響應(yīng)處理速度一般在幾百毫秒到一秒之間。安全儀表系統(tǒng)可以看作是一個靜態(tài)”的系統(tǒng)，正常工況下，它是 靜止”的，不會發(fā)出控制輸出指令，一旦達到或超過 臨界點，則快速響應(yīng)進行邏輯運算（一般較為簡單）處理后控制 執(zhí)行元件（電磁閥、兩位式快動閥等）的動作，使裝置處于所需 的安全狀態(tài)。這個過程一般沒有人工操作干預(yù)，響應(yīng)處理速度一 般在幾十到幾百毫秒，優(yōu)于 DCS系統(tǒng)。 產(chǎn)品認(rèn)證不同安全儀表系統(tǒng)（或該系統(tǒng)中的子系統(tǒng)及部件）需要 經(jīng)過獨立公認(rèn)的第三方權(quán)威安全機構(gòu)的嚴(yán)格認(rèn)證，如在世界范圍內(nèi)被

26、認(rèn)可的德國TUV認(rèn)證。DCS系統(tǒng)則可以不需要通過這種認(rèn) 證，只需取得通用的認(rèn)證即可，女口UL、CE等。因此，在SIS選型時，要特別注意 SIS與DCS的差異，不能按 DCS的選型 思路來選擇安全儀表系統(tǒng)，且需要重點關(guān)注SIS全系統(tǒng)的安全性、可用性與可靠性。1.2安全完整性等級的確定安全完整性等級 SIL（ safetyintegritylevel ）是指在一定 時間、一定條件下，安全相關(guān)系統(tǒng)執(zhí)行其所規(guī)定的安全功能的可 能性。選擇安全儀表系統(tǒng)時，需要確定安全儀表系統(tǒng)的安全完整性等級。安全完整性等級是對安全儀表系統(tǒng)安全性能的要求級 別，一個裝置的危險性越高，對安全儀表系統(tǒng)要求的安全等級就 越高，獲

27、得對應(yīng)級別安全性能所付出的安全成本也越高。生產(chǎn)裝置的危險由下式?jīng)Q定:Risk=Probability*C on seque nces式中：Risk表示裝置可能的危險；Probability為危險發(fā)生 的概率；Consequences表示危險的后果危險發(fā)生的概率為危險事件發(fā)生概率與安全儀表系統(tǒng)的失 效概率的乘積，而 SIL與失效概率有著對應(yīng)關(guān)系。因此， SIL反 映了安全功能對整體風(fēng)險水平降低的作用程度。在評估和確定安全完整性等級時，根據(jù)生產(chǎn)裝置的特點、工藝的危險性、國家和 企業(yè)相關(guān)法規(guī)所要求達到的安全等級，由具有資質(zhì)的專門機構(gòu)進行，也可由企業(yè)根據(jù)自己實踐經(jīng)驗分析確定，通常大型化工、石 化和電力

28、行業(yè)所需的安全等級為SIL3級。合成氨裝置作為我公司在當(dāng)?shù)氐闹卮笪ｋU源之一，對企業(yè)和周邊地區(qū)人身、設(shè)備和環(huán)保有重大的影響。按照通常大型化工裝置的安全等級防護要求， 確定合成氨裝置的安全完整性等級為SIL3。需要強調(diào)的是，安全完整性等級是對整個系統(tǒng)而言，包括輸入輸出環(huán)節(jié)上的所有串聯(lián)設(shè)備（部件）都應(yīng)該納入考慮的范疇。然而，現(xiàn)階段輸入輸出 設(shè)備能夠達到SIL3并經(jīng)過TUV認(rèn)證的并不多，輸入輸出設(shè)備中 的變送器（傳感器）、安全柵、繼電器、電磁閥和閥門等多為 SILI或Sl硯。用戶可以根據(jù)具體使用情況和安全性要求進行評 估后選擇，盡可能選用接近所要求安全完整性的產(chǎn)品，或在關(guān)鍵回路中盡量選用SIL高的產(chǎn)品

29、，或通過其他方法來提高 SIL等級， 如在安全儀表系統(tǒng)中使用的變送器，單臺使用的情況下，SIL可能只能達到SILI或SlU，如果需要達到SIL3，就需要使用多臺 變送器，通過表決取值（三選二、變化率選擇或其他方式）來實 現(xiàn)。改造過程中，我們對重要關(guān)鍵回路（如壓縮機潤滑油壓等） 保留了過去三選二的配置和處理。1.3SIS產(chǎn)品本身安全性的識別 停車聯(lián)鎖拒動與誤動是系統(tǒng)運行中存在的關(guān)鍵問題。誤動帶來的風(fēng)險是企業(yè)短時局部經(jīng)濟效益的損失，拒動帶來的風(fēng)險則可能導(dǎo)致企業(yè)人身、設(shè)備和環(huán)境的巨大災(zāi)難，后果影響是長期重大的?；ぐ踩珒x表系統(tǒng)的功能是安全防護，其主要用途之一是化工生產(chǎn)過程中的安全防護，即停車聯(lián)鎖控制

30、，此時，也將安全儀表系統(tǒng)稱為緊急停車系統(tǒng) ESD （emergencyShutdown ）。 功能安全是安全儀表系統(tǒng)的核心特征，設(shè)計理念與應(yīng)用須遵循 IEC61508/61511標(biāo)準(zhǔn)，且必須是故障安全型的控制系統(tǒng)。安全儀表系統(tǒng)本身必須具有很高的安全性。當(dāng)系統(tǒng)檢測到裝置工藝變量達到或超過臨界值時，必須完成安全保護動作， 避免事故或危險擴大，這是它的正常功能。另一方面，安全儀表系統(tǒng) 必須有很強的診斷功能，系統(tǒng)中局部故障或失效產(chǎn)生單點故障 時，故障不會擴大并可切除或隔離；當(dāng)系統(tǒng)中的故障足夠嚴(yán)重（非 工藝參數(shù)變量引起），如系統(tǒng)不能正常工作，或者因為系統(tǒng)中的 故障導(dǎo)致安全儀表系統(tǒng)的安全完整性等級下降時，

31、安全儀表系統(tǒng)將宕機，系統(tǒng)中獨立的診斷模塊（看門狗）將觸發(fā)故障安全保護 動作，保證系統(tǒng)不會因為重大儀表系統(tǒng)故障產(chǎn)生拒動的風(fēng)險而失 去安全性，從而保障了工藝裝置的安全性。 如本次改造采用霍尼 韋爾SM系統(tǒng)集中完成全部輸入邏輯處理運算和輸出設(shè)備的控 制，集中度高、風(fēng)險高，對 SIL的等級應(yīng)高于輸入輸出。這種 SIL級別的要求包括系統(tǒng)內(nèi)部邏輯處理器的輸入輸出接口、處理 器（CPU ）、電源、總線、通信接口和軟件系統(tǒng)，且必須是通過 TUV認(rèn)證的。FSC2OO4D系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。控制處理器由 冗余的兩塊CPU卡構(gòu)成，每個CPU卡有兩個微處理器，安全 降級模式為4-2-0，正常工作時為SIL3 ;當(dāng)一個

32、CPU卡出現(xiàn)故 障時，仍為SIL3 ;當(dāng)兩塊都壞時，系統(tǒng)將宕機，故障安全保護 將動作圖。二、SIS在化工裝置中的應(yīng)用在本次改造中，將關(guān)鍵回路的邏輯控制與ESD系統(tǒng)從TPS中獨立出來，從而提升邏輯控制與主要化工設(shè)備與裝置的安全 性。由于選用的SM系統(tǒng)本身是SIL3系統(tǒng)，因此，改造的關(guān)鍵 在于輸入輸出環(huán)節(jié)的可用性與可靠性的處理。2.1增強SIS的可用性應(yīng)用在安全儀表系統(tǒng)中，可用性也是系統(tǒng)的一項重要指 標(biāo)和性能。簡單地說，可用性是指系統(tǒng)不因單點故障的產(chǎn)生而喪 失系統(tǒng)功能（或使用）的性能。在 DCS系統(tǒng)中，通常采用冗余 技術(shù)來獲得系統(tǒng)的可用性，安全儀表系統(tǒng)也不例外。對于我公司 大型連續(xù)生產(chǎn)的化工生產(chǎn)裝

33、置一合成氨裝置，不能因為系統(tǒng)單點的故障影響到系統(tǒng)的可用性， 高可用性是必須的。為了獲得高可 用性，在合成氣壓縮機控制中仍然按全冗余進行配置，包括電源等硬件。2.1.1合成氣103-J停車邏輯控制合成103-J透平壓縮機組設(shè)置了潤滑油主輔油泵啟停聯(lián)鎖、 盤車聯(lián)鎖、啟停允許聯(lián)鎖、緊急停車聯(lián)鎖（ESD ）、工藝相關(guān)聯(lián) 鎖和冷凝液泵啟停聯(lián)鎖。合成氣壓縮機103-J停車聯(lián)鎖設(shè)計的目 的是使機組安全啟停，進而保護機組。其緊急停車聯(lián)鎖邏輯如圖 2所示。根據(jù)上述邏輯示意圖，以下任意一個條件滿足都會聯(lián)鎖103-J停車，停車信號則送至 DCS（ XA1203 ）、現(xiàn)場就地盤 （UA01003 ）、輔操臺（UA12

34、03 ），以及切斷三個停車電磁閥 （XY04514A/B/C ）電源，使速關(guān)閥快速關(guān)閉，同時切斷三個防 喘振閥電磁閥（XSVI007/8/9 ）電源，使閥門快速打開。 按下關(guān)速關(guān)閥按鈕（HSl273B ），觸發(fā)f511_01輸出。 控制油壓力PAID4507A/B/C任意兩個達到聯(lián)鎖報警 值時，系統(tǒng)通過三選二輸出，觸發(fā)f511_01輸出，聯(lián)鎖停止壓縮 機。 103-J高、低壓缸密封氣一級放空差（PDI004454-QHH、PDI04458_QHH、PDI04434_QHH、 PDI04438_QHH ）任意一個達到高高報時，觸發(fā)103J-TRIP邏輯輸出。 將103-J透平壓縮機組的軸瓦溫度、

35、軸振動以及軸位 移各監(jiān)測點引入Bently3500系統(tǒng)中，各點的邏輯關(guān)系在Bently3500 組態(tài)完成，并送出 TAHH701、TAHH7O4、TAHH733、 VAHH701、VAHH7O2、VAHH731、VAHH732、ZAHH703、 ZAHH733、TAHH04582、ZAHH04511、VAHH04510、 VAHHO4509等信號到SM系統(tǒng)停車聯(lián)鎖。Bendy3500系統(tǒng)對 機組運行情況進行監(jiān)測，如機組任意一個軸瓦溫度、 軸振動以及 軸位移達到聯(lián)鎖值，Bently3500系統(tǒng)都送出相對應(yīng)的停車信號（103J_TRIP ）到SM系統(tǒng)聯(lián)鎖停止壓縮機。 103-J高、低壓缸密封氣壓差

36、和隔離氣壓差任意一點 達到聯(lián)鎖報警值，在延時30.0min后報警未消除則聯(lián)鎖停止壓縮 機。 當(dāng)103-J潤滑油總管的三臺壓力變送器中有任意兩 個達到聯(lián)鎖報警值(PALL04406A/B/C )時，系統(tǒng)通過三選二輸 出聯(lián)鎖(103J_TRIP )停止壓縮機。 操作人員按下主控制(HS1203 )或現(xiàn)場就地盤(HS04571 )緊急停車按鈕時，聯(lián)鎖停止壓縮機。 系統(tǒng)檢測到壓縮機的兩個轉(zhuǎn)速探頭(SE01003A/B)都故障時，將送出停車信號(f1SPD_FL )聯(lián)鎖停止壓縮機。 在103-J正常運行轉(zhuǎn)SE01003A/B 超過 11738.0r/min或在103-J做超速測試實驗時轉(zhuǎn)速 SE0100

37、3A/B 超過11800.0r/min時，系統(tǒng)將送出停車信號(103J_TRIP )聯(lián) 鎖停止壓縮機。 當(dāng)103-JT排氣壓力三臺壓力變送器中任意兩個達到 聯(lián)鎖報警值(PAHH04465A/B/C )時，系統(tǒng)通過三選二輸出聯(lián)鎖 停止壓縮機；103-JT排氣溫度三個點中任意兩個達到聯(lián)鎖報警 值(TAII04467A/B/C )時，系統(tǒng)通過三選二輸出聯(lián)鎖停止壓縮機； 三選二超速保護系統(tǒng)中三個通道有任意兩個報警(SAII04513A/B/C )或任意兩個通道檢查到超速發(fā)出報警信號(SAHII04513A/B/C )時，系統(tǒng)通過三選二輸出聯(lián)鎖停止壓縮機。 由于系統(tǒng)的邏輯設(shè)計是安全儀表系統(tǒng)邏輯運算的重要

38、 環(huán)節(jié)，邏輯設(shè)計的可用性對系統(tǒng) SIL級別影響至關(guān)重要。改造中 采用的措施如下：使用冗余輸入的運算邏輯，如檢測元件三重冗余配置的 三選二”邏輯形式，以滿足所要求的可用性；根據(jù) 工藝特點，對壓縮機啟停允許聯(lián)鎖、 工藝相關(guān)聯(lián)鎖采用觸發(fā)器模 塊，完成安全保護動作的觸發(fā)與復(fù)位，規(guī)避狀態(tài)保持的邏輯自鎖，實現(xiàn)安全保護動作；根據(jù)工藝要求，設(shè)置靈活的旁路切除開關(guān)。2.1.2邏輯輸入輸出環(huán)節(jié)的可用性處理作為串聯(lián)風(fēng)險的輸入輸出環(huán)節(jié)， 邏輯輸入輸出環(huán)節(jié)是整個安 全儀表系統(tǒng)的主要組成部分。 根據(jù)工藝要求、改造成本和冗余增 加帶來的故障點風(fēng)險的綜合評估，在改造中對安全儀表系統(tǒng)的輸 入輸出環(huán)節(jié)作相應(yīng)的處理，力求規(guī)避單點故

39、障帶來的短板效應(yīng)。為減小檢測變送環(huán)節(jié)自身的故障率，本次安全儀表系統(tǒng)的檢測元件增選了部分具有安全水平認(rèn)證的變送器產(chǎn)品，相關(guān)產(chǎn)品達到了 SILI-2安全等級并獲得TUV認(rèn)證，使得部分檢測元 件產(chǎn)品的安全等級有了明確的界定。壓縮機的控制油壓力、潤滑油壓力、排氣壓力與溫度、壓縮機轉(zhuǎn)速等重要參數(shù)采用三重檢測 并設(shè)置偏差報警；對設(shè)備自診斷信息進行二次容錯判斷并作為預(yù)處理邏輯運算的約束條件，確保輸入環(huán)節(jié)總體達到SIL3安全完整性等級。在執(zhí)行機構(gòu)(電磁閥、速開閥、速關(guān)閥)的配置上， SIL2及以上等級的安全儀表系統(tǒng)通常采用獨立或冗余配置的執(zhí) 行機構(gòu)。在單臺執(zhí)行機構(gòu)和冗余元件兩種方法都可行時，采用高可靠度執(zhí)行元件通常比執(zhí)行元件冗余更好，執(zhí)行機構(gòu)優(yōu)先選用符合IEC61508安全度等級并取得相關(guān)認(rèn)證的產(chǎn)品。改造中防喘振電磁閥(XSV1007/8/9 )分別作用于壓縮機的三段，喘振值根據(jù) 不同負(fù)荷的喘振曲線隨機得出，在電源雙路獨立供電的情況下， 對ESD均采用氣關(guān)閥失電動作