儀表安全等級的定義和區(qū)別-SIL1-、SIL2-與SIL3有什么區(qū)別

Esd（EmergencyShutdownDevice）:緊急停車系統(tǒng)，多數(shù)應(yīng)用于石油和化工系統(tǒng)，是一個(gè)獨(dú)立于DCS系統(tǒng)的控制單元，在工藝發(fā)生危險(xiǎn)狀況時(shí)，對設(shè)備，環(huán)境等進(jìn)行緊急的啟挺，開關(guān)操作。配置設(shè)備以高檔的PLC居多，多數(shù)處理DI/DO點(diǎn)，現(xiàn)在多數(shù)與DCS進(jìn)行通訊。

SIS（SIS,safetyinstrumentedsystem）:安全儀表系統(tǒng)，主要用于汽輪機(jī)，壓縮機(jī)等高速運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備，對軸承的轉(zhuǎn)速，震動，位移，溫度等進(jìn)行檢測，對設(shè)備進(jìn)行保護(hù)，原來設(shè)計(jì)多為模塊組合，相當(dāng)于與智能儀表的組合體。

SIS是安全儀表系統(tǒng)，ESD是緊急停車系統(tǒng)，ESD屬于SIS的一部分。SIS包括現(xiàn)場儀表、邏輯解決器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)三部分，這三個(gè)部分都要是安全設(shè)計(jì)的，常規(guī)的ESD系統(tǒng)只是SIS的邏輯解決器這部分，當(dāng)然也要是安全設(shè)計(jì)的。隨便舉個(gè)例子，不一定合適，但是可以幫助理解這些概念。

西門子的PCS7系統(tǒng)。包含了S7-400H硬件，WinCC監(jiān)控軟件，Simaticnet通訊軟件。Step7編程軟件。PDM等智能儀表工具。

PCS7是一系列軟件，硬件的組合體，是一個(gè)系統(tǒng)的概念。

SIS基本上也是同樣的道理。

從本質(zhì)上來講，SIS的硬件系統(tǒng)不光包括，SIS控制器及IO（例如Triconex，HIMA，西門子400FH）。

還應(yīng)包括所有跟控制器接口的其他輸入部件，例如獲得TUVSIL認(rèn)證的傳感器，變送器，檢測裝置；

還應(yīng)該包括所有輸出部件，如獲得TUVSIL認(rèn)證的執(zhí)行器（液壓安全執(zhí)行器，氣動安全執(zhí)行器，電動型安全執(zhí)行器），

還應(yīng)該有獲得認(rèn)證的現(xiàn)場設(shè)備。－－要求嚴(yán)格的現(xiàn)場，閥門本體也必須是有TUV證書的。

例如核電廠的安全閥不光是鍋爐與壓力容器質(zhì)檢合格，還應(yīng)該有核檢證書，還應(yīng)該有TUV的安規(guī)證書，明確標(biāo)明是SIL幾等級。

那么，我們現(xiàn)在再來理解這些概念，，，安全型控制器（目前這個(gè)叫法最科學(xué)）

僅僅是SIS系統(tǒng)硬件中的一環(huán)。

安全型控制器的廠家包括Triconex，HIMA，西門子，Moore，ICS，ABB，EMerson等。

這些安全型控制器用于緊急停車場合，則稱之為ESD。

用于油氣田的火檢和氣體報(bào)警，則稱之為F&GS.

用于危險(xiǎn)場合的燃燒控制，則稱之為BMS。

ESD，F(xiàn)&GS,BMS不是指Triconex，也不是指HIMA，更不是指他們這些廠家的控制器。

而是他們這些廠家的安全性控制器用在這些不同的場合，有著這些不同的用途，所以有著這些不同的叫法。

－－下一次，別人問你，為什么Triconex一會叫ESD，一會叫PSD，一會叫F&GS,一會叫BMS。還叫做SIS。。。你應(yīng)該理其含義。

這些都是安全性控制器，，，或者叫安全性控制系統(tǒng)，或者IEC規(guī)范曾經(jīng)叫過安全系統(tǒng)（PES），安全型電子裝置。

用在叫ESD的場合，就是ESD，用在叫F&GS的場合，就是F&GS.

而ＳＩＳ則是個(gè)完整的，系統(tǒng)的概念。從其命名首先就可以看出來，其是個(gè)完整的，更關(guān)注整體性的一個(gè)概念，一個(gè)系統(tǒng)?，F(xiàn)在很多項(xiàng)目要求SIS系統(tǒng)達(dá)到SIL3，光是ESD達(dá)到SIL3是不夠，還需要現(xiàn)場的儀表達(dá)到該等級，并且構(gòu)成的整個(gè)控制回路達(dá)到SIL3.

ESD剛進(jìn)入國內(nèi)的時(shí)候應(yīng)該是ICS做得好，后來是HONEYWELL，然后是康吉森代理的triconex，2000以后HIMA才進(jìn)來。最近好像triconex和HIMA的市場份額要多點(diǎn)吧。

另外ITCC是康吉森提出的叫法，由于跟IEC61508和11里面的內(nèi)容有點(diǎn)沖突，據(jù)說現(xiàn)在設(shè)計(jì)院又開始改叫CCS了。參考電力系統(tǒng)ETS+DEH模式，我個(gè)人認(rèn)為，壓縮機(jī)控制還是控制和保護(hù)分開的好，采用ESD+調(diào)速+防踹就練油廠的PCS（過程控制系統(tǒng)）情況來說，整個(gè)練油廠綜合控制系統(tǒng)由DCS，ESD，CCS，MMS及CGTCS組成，DCS承擔(dān)控制的核心。Esd（EmergencyShutdownDevice）------緊急停車系統(tǒng)（包括SOE），獨(dú)立于DCS系統(tǒng)，是SIS（SIS,safetyinstrumentedsystem）:安全儀表系統(tǒng)主要組成在工藝發(fā)生危險(xiǎn)狀況時(shí)，對管線及設(shè)備緊急的關(guān)啟，實(shí)現(xiàn)保護(hù)。在設(shè)計(jì)上從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及通訊方式上與DCS不同，采用三選二（2-o-o-3voting）Triconex系統(tǒng)及HART通訊方式，與DCS進(jìn)行以太網(wǎng)通訊。為保證全廠協(xié)調(diào)安全運(yùn)行，ESD系統(tǒng)還需和CCS（壓縮機(jī)控制系統(tǒng)），MMS（機(jī)器監(jiān)視系統(tǒng)），CSTCS（燃?xì)廨啓C(jī)控制系統(tǒng)），及MCC（電機(jī)控制中心）通訊，完成安全保護(hù)要求。

SIS是安全儀表系統(tǒng)，ESD屬于SIS的一部分。SIS包括現(xiàn)場儀表、ESD系統(tǒng)、緊急開閉閥三部分，采用HART+4---20mA通訊連線，每個(gè)ESD回路均要做SIL評估。為實(shí)現(xiàn)SIL2或SIL3安全等極，采用兩臺電磁閥控制緊急開閉閥，三臺差壓變送器測量同一液位，采用雷達(dá)及超聲各一臺儀表測同一液位等方法。當(dāng)然要做SIL計(jì)算驗(yàn)證，以確保系統(tǒng)達(dá)到要求。儀表安全等級的定義和區(qū)別，SIL1、SIL2與SIL3有什么區(qū)別？鑒于SIS涉及到人員、設(shè)備、環(huán)境的安全，因此各國均制定了相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范，使得SIS的設(shè)計(jì)、制造、使用均有章可循。并有權(quán)威的認(rèn)證機(jī)構(gòu)對產(chǎn)品能達(dá)到的安全等級進(jìn)行確認(rèn)。這些標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范及認(rèn)證機(jī)構(gòu)主要有：

我國石化集團(tuán)制定的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SHB-Z06-1999《石油化工緊急停車及安全聯(lián)鎖系統(tǒng)設(shè)計(jì)導(dǎo)則》。

2006年、2007年等同采用IEC61508、IEC61511的中國國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T20438、GB/T21109相繼發(fā)布，中國的功能安全標(biāo)準(zhǔn)開始規(guī)范我國的功能安全工作。

國際電工委員會1997年制定的IEC61508/61511標(biāo)準(zhǔn)，對用機(jī)電設(shè)備（繼電器）、固態(tài)電子設(shè)備、可編程電子設(shè)備（PLC）構(gòu)成的安全聯(lián)鎖系統(tǒng)的硬件、軟件及應(yīng)用作出了明確規(guī)定。

美國儀表學(xué)會制定的ISA-S84.01-1996《安全儀表系統(tǒng)在過程工業(yè)中的應(yīng)用》。

美國化學(xué)工程學(xué)會制定的AICHE（ccps）-1993，《化學(xué)過程的安全自動化導(dǎo)則》。

英國健康與安全執(zhí)行委員會制定的HSEPES-1987，《可編程電子系統(tǒng)在安全領(lǐng)域的應(yīng)用》。

德國國家標(biāo)準(zhǔn)中有安全系統(tǒng)制造廠商標(biāo)準(zhǔn)-DINVVDE0801、過程操作用戶標(biāo)準(zhǔn)-DINV19250和DINV19251、燃燒管理系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)-DINVDE0116等。

德國技術(shù)監(jiān)督協(xié)會（TÜV）是一個(gè)獨(dú)立的、權(quán)威的認(rèn)證機(jī)構(gòu)，它按照德國國家標(biāo)準(zhǔn)（DIN），將ESD所達(dá)到的安全等級分為AK1～AK8，AK8安全級別最高。其中AK4、AK5、AK6為適用于石油和化學(xué)工業(yè)取得TUV認(rèn)證的SIS產(chǎn)品

不同的工業(yè)過程（如生產(chǎn)規(guī)模、原料和產(chǎn)品的種類、工藝和設(shè)備的復(fù)雜程度等）對安全的要求是不同的。上述的國際標(biāo)準(zhǔn)將其劃分為若干安全完整性等級（SIL：SafetyIntegrityLevel）。

安全完整性等級（SIL）是一種離散的等級，用來規(guī)定分配給E/E/PE安全相關(guān)系統(tǒng)安全功能的安全完整性要求。

安全完整性等級可分為4個(gè)等級，SIL4是安全完整性最高的等級（平均概率最高），SIL1是最低等級；

安全完整性等級越高，應(yīng)執(zhí)行所要求的安全功能的概率也越高；

根據(jù)安全相關(guān)系統(tǒng)使用方式，要求發(fā)生的頻率可分為低要求操作模式（<=1次/年）和高要求或連續(xù)操作模式（>1次/年）。

根據(jù)GB/T20438標(biāo)準(zhǔn)，在不同的操作模式下，安全完整性的目標(biāo)失效概率和目標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)降低見下表1-1和1-2。

采用不同的操作模式結(jié)構(gòu)有可能使用幾個(gè)安全完整性等級較低的系統(tǒng)來滿足一個(gè)較高安全完整性等級功能的需要（例如：使用一個(gè)SIL2和一個(gè)SIL1的系統(tǒng)共同來滿足一個(gè)SIL3功能的需要）。

不同的工藝過程（生產(chǎn)規(guī)模、原料和產(chǎn)品的種類、工藝和設(shè)備的復(fù)雜程度等）對安全的要求是不同的。一個(gè)具體的工藝過程，是否需要配置SIS、配置何種等級的SIS，其前提應(yīng)該是對此具體的工藝過程進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評估，要進(jìn)行危險(xiǎn)及可操作性分析（HAZOP），然后辨識出與此分析相應(yīng)的安全儀表功能（SIF),（找到一個(gè)安全儀表連鎖回路），再根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)出現(xiàn)的頻率和其產(chǎn)生的嚴(yán)重后果，找到一個(gè)與此SIF相應(yīng)的SIL值，在確定了某個(gè)安全儀表功能的完整性等級（SIL）之后，再配置與之相適應(yīng)的SIS。表1-3可以看出，若某工藝過程的所需SIF經(jīng)評定后為SIL2，則配置達(dá)到AK4的SIS即可，其響應(yīng)失效率（PFD）為百分之一至千分之一之間。

應(yīng)該注意的是不同安全級別的SIS，只能確保響應(yīng)失效率（PFD）在一定的范圍內(nèi)，安全級別越高的SIS，其PFD越小，即發(fā)生事故的可能性越小，但它不能改變事故造成的后果。因此，工藝過程安全完整性等級的評定是一項(xiàng)十分重要的工作。但目前我國尚無如何評定安全完整性等級的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。國際、國外標(biāo)準(zhǔn)中提供了某些評定方法。下面介紹的風(fēng)險(xiǎn)矩陣（RISKMATRIX）評估方法可供參考。

這種方法以工藝過程事故出現(xiàn)的頻率（可能性）及其危害程度（嚴(yán)重性）為風(fēng)險(xiǎn)評估的指標(biāo)，并對頻率和危害程度人為量化為若干級，作出矩陣表（見表3）。以此確定工藝過程度安全完整性等級。

SIL等級是不能進(jìn)行組態(tài)修改的，這個(gè)是根據(jù)計(jì)算得來的。系統(tǒng)的SIL等級是表明系統(tǒng)可應(yīng)用于某一SIL等級場合，當(dāng)然達(dá)到SIL3等級的系統(tǒng)也可用于SIL2的場合。而且根據(jù)IEC61508，SIS（安全儀表系統(tǒng)）不僅僅是要求控制系統(tǒng)具有SIL等級，而且要求現(xiàn)場的儀表閥門也具有SIL等級，不僅僅是構(gòu)成一個(gè)控制回路的各個(gè)組成部件（監(jiān)測儀表、控制系統(tǒng)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等）具有SIL等級，而是要去計(jì)算這整個(gè)