SIS和其他系統(tǒng)的區(qū)別

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(jì)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(jì)算機(jī)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(jì)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(diǎn)是依靠各種控制、運(yùn)算模塊的靈活組態(tài)，可實(shí)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(shí)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(jìn)控制策略的提出和成功應(yīng)用之后，先進(jìn)過程控制受到了過程工業(yè)界的普遍關(guān)注。需要強(qiáng)調(diào)的是，廣泛應(yīng)用各種先進(jìn)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(jià)值的發(fā)展方向。ESD緊急停車系統(tǒng)ESD是英文EmergencyShutdownDevice緊急停車裝置系統(tǒng)的縮寫。這種專用的安全保護(hù)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(dú)立原則要求，獨(dú)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(hù)系統(tǒng)，凌駕于生產(chǎn)過程控制之上，實(shí)時(shí)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(shí)，不需要經(jīng)過DCS系統(tǒng)，而直接由ESD發(fā)出保護(hù)聯(lián)鎖信號，對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行安全保護(hù)，避免危險(xiǎn)擴(kuò)散造成巨大損失。根據(jù)有關(guān)資料，當(dāng)人在危險(xiǎn)時(shí)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(xiǎn)時(shí)，要在60s內(nèi)作出反應(yīng)，錯(cuò)誤決策的概率高達(dá)99.9%。因此設(shè)置獨(dú)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(gè)顯著特點(diǎn)。當(dāng)然一般安全聯(lián)鎖保護(hù)功能也可由DCS來實(shí)現(xiàn)。那么為何要獨(dú)立設(shè)置ESD系統(tǒng)呢？因?yàn)橛谳^大規(guī)模的緊急停車系統(tǒng)應(yīng)按照安全獨(dú)立原則與DCS分開設(shè)置，這樣做主要有以下幾方面原因：降低控制功能和安全功能同時(shí)失效的概率，當(dāng)維護(hù)DCS部分故障時(shí)也不會危及安全保護(hù)系統(tǒng)；對于大型裝置或旋轉(zhuǎn)機(jī)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(hù)設(shè)備，避免事故擴(kuò)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；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(shí)際上它也是通過高速運(yùn)算PLC來實(shí)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?yàn)橐磺袨榱税踩紤]，所以在硬件保護(hù)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(gè)開關(guān)的位置。安全儀表系統(tǒng)(SIS)安全儀表系統(tǒng)，SafetyinstrumentationSystem，簡稱SIS;又稱為安全聯(lián)鎖系統(tǒng)(SafetyinterlockingSystem)。主要為工廠控制系統(tǒng)中報(bào)警和聯(lián)鎖部分，對控制系統(tǒng)中檢測的結(jié)果實(shí)施報(bào)警動作或調(diào)節(jié)或停機(jī)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(dú)立的傳感器，邏輯解算器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)(相對BPCS)。SIS系統(tǒng)僅在危險(xiǎn)情況出現(xiàn)時(shí)才動作，平時(shí)不動作(問題:誤跳車)。SIS系統(tǒng)需要在系統(tǒng)復(fù)雜性、維護(hù)費(fèi)用，投資回報(bào)和安全等級之間優(yōu)化。sis與基本過程控制系統(tǒng)的區(qū)別：基本過程控制系統(tǒng)(BPCS) sis流程T業(yè)中廣泛應(yīng)用的兩種類型的系統(tǒng)，在功能上有著明確的分T,其區(qū)別見下表所2】；表:KPCS-fjSI.S的區(qū)別內(nèi)容[iPCSSIS基本控制功能執(zhí)行常規(guī)-帀常生產(chǎn)調(diào)節(jié)控制功能：PID和過程順序控制監(jiān)視生產(chǎn)過程的狀態(tài)，判斷危險(xiǎn)條件，發(fā)主危險(xiǎn)時(shí)將心產(chǎn)過程自動帶入安全狀態(tài)目的保證生產(chǎn)過程卍常、平穩(wěn)*以及產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量防止風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)主或祥減輕鳳險(xiǎn)造成的后果運(yùn)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)診斷控制系統(tǒng)H診斷，檢測和控制回路在應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)故障系統(tǒng)及冋略通信的H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：PLCprogrammablelogiccontroller,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(jī)等等自成一個(gè)體系的系統(tǒng)。他們的特點(diǎn)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(jì)。通常做為DCS的子站點(diǎn)，便于監(jiān)視。PLCprogrammablelogiccontroller,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(jī)等等自成一個(gè)體系的系統(tǒng)。他們的特點(diǎn)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(jì)。通常做為DCS的子站點(diǎn)，便于監(jiān)視。ESDemergencyshutdownsystem緊急停車系統(tǒng)。SISsafetyinterlockingsystem(safetyinstrumentsyetem)。安全聯(lián)鎖系統(tǒng)，個(gè)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safetymanager。這類系統(tǒng)往往用于石化等高危行業(yè)。一般涉及到的點(diǎn)不是很多，因?yàn)橐坏﹦幼骶褪侨珗鐾＼?，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。DCSdistributedcontrolsystem目前為止，其最大的特點(diǎn)依然是PID控制，借助其強(qiáng)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(yùn)行；SIS用于監(jiān)視生產(chǎn)裝置的運(yùn)行狀況，對出現(xiàn)異常工況迅速進(jìn)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(jìn)行檢測、運(yùn)算和控制，對生產(chǎn)過程進(jìn)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(shí)，它始終監(jiān)視生產(chǎn)裝置的運(yùn)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(shí)，它將按照預(yù)先的設(shè)計(jì)進(jìn)行邏輯運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)裝置安全聯(lián)鎖或停車；丄PI工P1.CPLC乍拈Otherl)<號^1an岡略打日1機(jī)^eiworkpriaiiitajft工Lncs丄PI工P1.CPLC乍拈Otherl)<號^1an岡略打日1機(jī)^eiworkpriaiiitajft工LncsILlhr-rnjjt-julluh刪卜I卜忙光纖收發(fā)常FffTFLG撐怡燦匸件站W(wǎng)lOOOMii速以太網(wǎng)1000MUSEFOTPLC匚二』i^rDijrairmaarLagkCoutrnta數(shù)耙眸圖那囂 工悴雜EWS廿wrmscncr r.LSIS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(dú)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(bào)警；DCS邏輯是流量調(diào)節(jié)控制，調(diào)節(jié)閥和流量計(jì)安裝在現(xiàn)場，在電腦中通過閥門的開度控制流量的大?。籇CS在國內(nèi)自控行業(yè)又稱之為集散控制系統(tǒng)。它是一個(gè)由過程控制級和過程監(jiān)控級組成的以通信網(wǎng)絡(luò)為紐帶的多級計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，綜合了計(jì)算機(jī)，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(jì)算機(jī)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(dá)操作指令。因此，DCS的主要特點(diǎn)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(dú)立原則要求，獨(dú)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(hù)系統(tǒng)，凌駕于生產(chǎn)過程控制之上，實(shí)時(shí)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(shí)，不需要經(jīng)過DCS系統(tǒng)，而直接由ESD發(fā)出保護(hù)聯(lián)鎖信號，對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行安全保護(hù)，避免危險(xiǎn)擴(kuò)散造成巨大損失。為何要獨(dú)立設(shè)置ESD系統(tǒng)呢？當(dāng)然一般安全聯(lián)鎖保護(hù)功能也可由DCS來實(shí)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(dú)立原則與DCS分開設(shè)置，這樣做主要有以下幾方面原因：降低控制功能和安全功能同時(shí)失效的概率，當(dāng)維護(hù)DCS部分故障時(shí)也不會危及安全保護(hù)系統(tǒng)；對于大型裝置或旋轉(zhuǎn)機(jī)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(hù)設(shè)備，避免事故擴(kuò)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；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。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(shí)現(xiàn)不了的功能可以在SIS上面實(shí)現(xiàn)PLC邏輯是現(xiàn)場有個(gè)測溫點(diǎn)，溫度顯示，控制及高高報(bào)警。

SIS與DCS系統(tǒng)的區(qū)別$【￡DCS取驥目的為了呈護(hù)為了姿超童會便義乘婪.朕做累繡的一期’一叢箴工廠過翟設(shè)冬的妥全保護(hù)君的”有時(shí)也包含機(jī)組夷全保護(hù)控制甘歆式控濟(jì)繞,工L拽刮銀系統(tǒng)*常規(guī)益程聲集-設(shè)備控銅貳由此冢裟芫戰(zhàn)更5是"齡占°慕統(tǒng)“巫重二出的.t緒婁蛙視生產(chǎn)慕置的逗行.嘉建報(bào)出不變，對主之過理不產(chǎn)些羽垢*菲正壇工況下羽，它將按歷預(yù)先的設(shè)計(jì)進(jìn)行遢輯乏算、使主古藝置去舍叢甕威舟車：DCSJt?渤封系逵.它始終對過袒變董迤婁進(jìn)訐輕也、廷算和控刮■對生產(chǎn)竝醒進(jìn)行劭忘控軌缶民亡品的更垂訂產(chǎn)量薜的組SIS泰藪是屯鶴騾垂、邏超返算暮和最糞元咔三卻分退克：DCS-^<E人口界毎羨惟至、迺癟總線廈幾握哲列兀組底KS不貪芒囚執(zhí)行第井’奏現(xiàn)功啞E巧是起趟槻磺支會孔謬工芒、設(shè)■&冥夏爰全狀靳DC5月于垃翟進(jìn)續(xù)躺量，童規(guī)控副仔圭皺、爆字、間林誨）理件控刮童差怕主芒過理在正常情呪下運(yùn)行愛賤焦三氏工作弒審SIS系統(tǒng)舞筋刼的、，休眼的DCS懸主豹閑.渤言餡一左始裟時(shí)過視喪童譜續(xù)送行檜測*逗尊和控制’對生嚴(yán)過程M吉蘭引丘<_住尸品民圣勺P克奎級別SI5系裝顛別禹.需?；臅J(rèn)疋：M-華殳歆目冠-不蒔要妄會認(rèn)匹應(yīng)對耒熬方式館S炭敕技沒棗么碩縣-羽此珂羞環(huán)種沐唳系錢耀否這能王禽工岸鬥唯一方洼.e<對診系統(tǒng)丸廳司餌性曲診時(shí)或挪猱:Six安號儀養(yǎng)系統(tǒng)祥要人為的邃存周期性的離叢或在議檢醸雷試?哉有些安全錄注刃請宜內(nèi)理言診距DCS桑統(tǒng)文荒甘戻戲越赴豆麗易天的.其忘毀會在定龍的刖態(tài)過理半冒吁懇觀，恨少薦在隱性耒效I.安全OSS（SISI改誼前存衽的問題改甘前*蔽気卷區(qū)主戲釆用DCS莫中控制峙現(xiàn)場燥怖人員巡檢操忙相蚌合方式.主要存在以下幾方面問超；U）星設(shè)計(jì)跌少必要的瓷全莊前，備工藝蔘垃只有上、下陰的銀翳在皿備根據(jù)報(bào)警由憂輕宅植室嫌作員通知現(xiàn)場提作艮采取擠趙進(jìn)斤人工撫作揑制.出現(xiàn)冋題或突&事件,宓須依騎操作則:緊理應(yīng)變處蓋能力.（2） 缺少E牌的、磁嗯的蚩急切斷閥*原許計(jì)只在毎介儲踴出□安裝有電動切斷閥產(chǎn)過1X25述程控制+婦在破韻卸車過程半簽生意外範(fàn)禍番植，無椎立即進(jìn)行仍斷來阻+事故的擴(kuò)大蔓延。（3） 況均送用控制閻門為陽爆電動型，莊埋生童外斷電拮況；，花搖起到應(yīng)有的陽屋.不將合安全儀表義統(tǒng)瓶范要求〔應(yīng)進(jìn)用敢陣安全型的氣動切（4） 固原DC5控制棗貌灤也計(jì)必姿的安全聯(lián)鎖，所且控謀議的中奏處理單元、輸人輸出單無、通信單元矗電幌單元乎就更未做到冗余，R【K飛需弋第三方安殳完整性專噩（Sfifrtyln<cgr:<yLcv^；.更文簡稱3IL）認(rèn)證，如玉統(tǒng)出現(xiàn)故障’則無住確保瞰氨續(xù)區(qū)的宋全操作與梓車。為歆根本上故善和提升嵌氫確％的本威安全水平「必須依捉相英樂卷規(guī)范謹(jǐn)置亠忌與DCE那隹慢制來鏗分產(chǎn)、亞立的妥全朋緬￡■安金慢叢系統(tǒng)（51崗煎追依據(jù)（危建此學(xué)品重大危臨畝監(jiān)賢営理皙肓規(guī)E）（國頭安監(jiān)總屁粥4。號令）駅〔石曲化工安全儀繇蜒設(shè)計(jì)艦范》（<?B/rSQ7TO-2013）受卅，我俺司旨先委托具笛甲翻質(zhì)的化T設(shè)計(jì)瑩低完成了複氧確區(qū)安全披表萊粧的改省工稈設(shè)訃.再根據(jù)設(shè)i+文件及相關(guān)標(biāo)宅制范要求紐級拓標(biāo)，確定安全鍥夷灘（SIS）貳供妝承包商.遴行了設(shè)備的采勒安裝與隔試,現(xiàn)已投人匸常遠(yuǎn)廳，具建實(shí)鉅過稈X）：I"在設(shè)計(jì)雕由設(shè)計(jì)單立組銀掃關(guān)_E￡,址備及丘諸計(jì)人國弓公司胡英專業(yè)授術(shù)及安金生產(chǎn)暫理人瓦制蔽類昶的i殳備誥施毘狀進(jìn)行（毘屢確認(rèn)*護(hù)就相黃工藝?禪作及聯(lián)做控制尊進(jìn)行了充E襯i匕頑定了珀5改憎工梶方峯"（21世計(jì)單也嵌據(jù)相關(guān)技朮規(guī)電、戒賈醋罐的設(shè)計(jì)參數(shù)及工藝運(yùn)行實(shí)際，確左各工藝春數(shù)的聰鎖限價(jià)，完咸￥用改逍工程洋址庖匸圖設(shè)計(jì)。御樹SSB世忖文件，由stss；遇工程承包商.按恢計(jì)衣件和繪提標(biāo)椎規(guī)征賽走?婀定尖施技朮方案，女方瞿訂含同和技術(shù)協(xié)世ntn率包商徒匪誥語生產(chǎn)相調(diào)試后’發(fā)運(yùn)到我司ws行現(xiàn)場安裳.信號整賑現(xiàn)場調(diào)沆等工仏（5｝調(diào)試完戰(zhàn)后*sis^a試世行，經(jīng)連纓無放障運(yùn)打托叭后"完O^Wo1安全妝裹慕統(tǒng)（SIS｝按入運(yùn)行后的聶果漲斌艇區(qū)安卒快轟泵蜿（引引枚造完恕亠用有的&告厳氨底謹(jǐn)砲壓力、溫度.液盤浚耙駅人葺盥肉氨壓涓就出口壓力，搐雄扁颯壓力籌共計(jì)朋個(gè)工藝參數(shù)全師瓷成了3用邏輯控制聯(lián)物的安克任何一個(gè)工藝探數(shù)迖到聯(lián)鎖值?系讎將鼻立即動作（系蜿眉應(yīng)時(shí)間小于20砒）,及時(shí)安全停車*切斷相關(guān)閥廠，另設(shè)有養(yǎng)急停車橫祀，冃于箱急狀態(tài)下竄攤帶區(qū)的停車峠切斷T達(dá)到了無需依韓燥作人骨的人為操作址置,即可快速輯為安全狀惑的嫂果口?：了月$日，夜班凌晨:i吋紡分左右.發(fā)生了亠總些軾樽罪在蠱軌作業(yè)時(shí).閔現(xiàn)場崗征撮作人員與樽圭鷲皺押運(yùn)人員操陸配合真il造成的蚩圧靠嘰出口壓力超高事件，安金儀表系統(tǒng)（SIS）及時(shí)動f豈將氨應(yīng)宛機(jī)區(qū)了下果、建龜了卸鼠兼疣竇道和設(shè)冷的飆氐，炳止了導(dǎo)件的啜化芍曠大。三、總結(jié)戰(zhàn)纏繰區(qū)安金儀袤系統(tǒng)苗用）投人握佇啟，公司號軾堆肚的總質(zhì)安全水平得到了根本的改昇馬提F札即使妥全儀表翱伏生歆障也町捷預(yù)定設(shè)計(jì)方式.將過程轉(zhuǎn)人妄全狀迦,可有效噪F人員、i殳施MiS壞境的戲殳、艮卩棵踰了公司吋生產(chǎn)安金穩(wěn)定.也更進(jìn)一步MTM內(nèi)危嚴(yán)化學(xué)品寺全生產(chǎn)水平，燒保了公司的安全發(fā)展與社會的和諸稔宦*□化工生產(chǎn)通常具有典型的易燃、易爆、有毒及咼溫咼壓的生產(chǎn)特征，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(hù)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?yàn)?zāi)害對人身安全、設(shè)備安全和環(huán)境保護(hù)造成的影響?；どa(chǎn)中的安全保護(hù)系統(tǒng)按專業(yè)主要分為機(jī)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)安全性有較高要求，新項(xiàng)目通常獨(dú)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(jìn)一步提高裝置儀表的安全防護(hù)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(dá)到并符合國家及安監(jiān)部門的要求，需對現(xiàn)有系統(tǒng)進(jìn)行改造改造的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)邏輯控制與連續(xù)控制功能的獨(dú)立最大限度地避免過去同一系統(tǒng)下控制功能同時(shí)失效帶來的風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)合成氨裝置保護(hù)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）功能安全的標(biāo)尺，IEC61508標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布，為危險(xiǎn)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(gè)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(shí)際經(jīng)驗(yàn)或進(jìn)行測試就能獲得所選系統(tǒng)在安全可靠性、有效性、可維護(hù)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(bǔ)充和聯(lián)系，主要差異如下。設(shè)計(jì)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(jì)、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（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(dá)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(shí)，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(yàn)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(hù)，功能安全是其核心定位，要求具有較高的可靠性和可用性。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(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程中需要的各種控制功能，并通過各項(xiàng)生產(chǎn)指標(biāo)的優(yōu)化控制，實(shí)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(gè)“動態(tài)”的過程控制系統(tǒng)，它實(shí)時(shí)采集現(xiàn)場大量的各種工藝數(shù)據(jù)，根據(jù)預(yù)定的控制策略進(jìn)行運(yùn)算（通常較為復(fù)雜耗時(shí)）處理后控制現(xiàn)場執(zhí)行元件（調(diào)節(jié)閥）的動作。這個(gè)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(gè)“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(dá)到或超過臨界點(diǎn)，則快速響應(yīng)進(jìn)行邏輯運(yùn)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(gè)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(dú)立公認(rèn)的第三方權(quán)威安全機(jī)構(gòu)的嚴(yán)格認(rèn)證，如在世界范圍內(nèi)被認(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，如UL、CE等。因此，在SIS選型時(shí)，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(diǎn)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(shí)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(shí)，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(gè)裝置的危險(xiǎn)性越高，對安全儀表系統(tǒng)要求的安全等級就越高，獲得對應(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(xiǎn)由下式?jīng)Q定：Risk=Probability*Consequences式中：Risk表示裝置可能的危險(xiǎn)；Probability為危險(xiǎn)發(fā)生的概率；Consequences表示危險(xiǎn)的后果危險(xiǎn)發(fā)生的概率為危險(xiǎn)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(xiǎn)水平降低的作用程度。在評估和確定安全完整性等級時(shí)，根據(jù)生產(chǎn)裝置的特點(diǎn)、工藝的危險(xiǎn)性、國家和企業(yè)相關(guān)法規(guī)所要求達(dá)到的安全等級，由具有資質(zhì)的專門機(jī)構(gòu)進(jìn)行，也可由企業(yè)根據(jù)自己實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)分析確定，通常大型化工、石化和電力行業(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(xiǎn)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(hù)要求，確定合成氨裝置的安全完整性等級為SIL3。需要強(qiáng)調(diào)的是，安全完整性等級是對整個(gè)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(dá)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(jìn)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咼的產(chǎn)品，或通過其他方法來提咼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(dá)到SILI或SlU，如果需要達(dá)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(shí)現(xiàn)。改造過程中，我們對重要關(guān)鍵回路（如壓縮機(jī)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(yùn)行中存在的關(guān)鍵問題。誤動帶來的風(fēng)險(xiǎn)是企業(yè)短時(shí)局部經(jīng)濟(jì)效益的損失，拒動帶來的風(fēng)險(xiǎn)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。化工安全儀表系統(tǒng)的功能是安全防護(hù)，其主要用途之一是化工生產(chǎn)過程中的安全防護(hù)，即停車聯(lián)鎖控制，此時(shí)，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(jì)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(dá)到或超過臨界值時(shí)，必須完成安全保護(hù)動作，避免事故或危險(xiǎn)擴(kuò)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(qiáng)的診斷功能，系統(tǒng)中局部故障或失效產(chǎn)生單點(diǎn)故障時(shí)，故障不會擴(kuò)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?yàn)橄到y(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(shí)，安全儀表系統(tǒng)將宕機(jī)，系統(tǒng)中獨(dú)立的診斷模塊（看門狗）將觸發(fā)故障安全保護(hù)動作，保證系統(tǒng)不會因?yàn)橹卮髢x表系統(tǒng)故障產(chǎn)生拒動的風(fēng)險(xiǎn)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(yùn)算和輸出設(shè)備的控制，集中度高、風(fēng)險(xiǎn)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?？刂铺幚砥饔扇哂嗟膬蓧KCPU卡構(gòu)成，每個(gè)CPU卡有兩個(gè)微處理器，安全降級模式為4-2-0，正常工作時(shí)為SIL3；當(dāng)一個(gè)CPU卡出現(xiàn)故障時(shí)，仍為SIL3；當(dāng)兩塊都壞時(shí)，系統(tǒng)將宕機(jī)，故障安全保護(hù)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(dú)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(qiáng)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(xiàng)重要指標(biāo)和性能。簡單地說，可用性是指系統(tǒng)不因單點(diǎn)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)裝置-合成氨裝置，不能因?yàn)橄到y(tǒng)單點(diǎn)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(jī)控制中仍然按全冗余進(jìn)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(jī)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(jī)103-J停車聯(lián)鎖設(shè)計(jì)的目的是使機(jī)組安全啟停，進(jìn)而保護(hù)機(jī)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(gè)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(UA1203)，以及切斷三個(gè)停車電磁閥(XY04514A/B/C)電源，使速關(guān)閥快速關(guān)閉，同時(shí)切斷三個(gè)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(HSI273B),觸發(fā)f511_01輸出?？刂朴蛪毫AID4507A/B/C任意兩個(gè)達(dá)到聯(lián)鎖報(bào)警值時(shí)，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(jī)。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(gè)達(dá)到高高報(bào)時(shí)，觸發(fā)103J-TRIP邏輯輸出。將103-J透平壓縮機(jī)組的軸瓦溫度、軸振動以及軸位移各監(jiān)測點(diǎn)引入Bently3500系統(tǒng)中，各點(diǎn)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(jī)組運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)測，如機(jī)組任意一個(gè)軸瓦溫度、軸振動以及軸位移達(dá)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(jī)。103-J高、低壓缸密封氣壓差和隔離氣壓差任意一點(diǎn)達(dá)到聯(lián)鎖報(bào)警值，在延時(shí)30.0min后報(bào)警未消除則聯(lián)鎖停止壓縮機(jī)。當(dāng)103-J潤滑油總管的三臺壓力變送器中有任意兩個(gè)達(dá)到聯(lián)鎖報(bào)警值(PALL04406A/B/C)時(shí)，系統(tǒng)通過三選二輸出聯(lián)鎖(103J_TRIP)停止壓縮機(jī)。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(shí)，聯(lián)鎖停止壓縮機(jī)。系統(tǒng)檢測到壓縮機(jī)的兩個(gè)轉(zhuǎn)速探頭(SE01003A/B)都故障時(shí)，將送出停車信號(f1SPD_FL)聯(lián)鎖停止壓縮機(jī)。在103-J正常運(yùn)行轉(zhuǎn)SE01003A/B超過11738.0r/min或在103-J做超速測試實(shí)驗(yàn)時(shí)轉(zhuǎn)速SE01003A/B超過11800.0r/min時(shí)，系統(tǒng)將送出停車信號(103J_TRIP)聯(lián)鎖停止壓縮機(jī)。當(dāng)103-JT排氣壓力三臺壓力變送器中任意兩個(gè)達(dá)到聯(lián)鎖報(bào)警值(PAHH04465A/B/C)時(shí)，系統(tǒng)通過三選二輸出聯(lián)鎖停止壓縮機(jī)；103-JT排氣溫度三個(gè)點(diǎn)中任意兩個(gè)達(dá)到聯(lián)鎖報(bào)警值(TAII04467A/B/C)時(shí)，系統(tǒng)通過三選二輸出聯(lián)鎖停止壓縮機(jī)；三選二超速保護(hù)系統(tǒng)中三個(gè)通道有任意兩個(gè)報(bào)警(SAll04513A/B/C)或任意兩個(gè)通道檢查到超速發(fā)出報(bào)警信號(SAHII04513A/B/C)時(shí)，系統(tǒng)通過三選二輸出聯(lián)鎖停止壓縮機(jī)。由于系統(tǒng)的邏輯設(shè)計(jì)是安全儀表系統(tǒng)邏輯運(yùn)算的重要環(huán)節(jié)，邏輯設(shè)計(jì)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：①使用冗余輸入的運(yùn)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；②根據(jù)工藝特點(diǎn)，對壓縮機(jī)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(hù)動作的觸發(fā)與復(fù)位，規(guī)避狀態(tài)保持的邏輯自鎖，實(shí)現(xiàn)安全保護(hù)動作；③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(xiǎn)的輸入輸出環(huán)節(jié)，邏輯輸入輸出環(huán)節(jié)是整個(gè)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(diǎn)風(fēng)險(xiǎn)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(diǎn)故障帶來的短板效應(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(dá)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(jī)的控制油壓力、潤滑油壓力、排氣壓力與溫度、壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速等重要參數(shù)采用三重檢測并設(shè)置偏差報(bào)警；對設(shè)備自診斷信息進(jìn)行二次容錯(cuò)判斷并作為預(yù)處理邏輯運(yùn)算的約束條件，確保輸入環(huán)節(jié)總體達(dá)到