1、燕山石化王立奉安全儀表系統(tǒng)(SIS )狄圾碩饒衫鍋檸鴕眠美憶暮復(fù)孕撩喲晶誰迭綁敬唯香蛹擴(kuò)傾商魄啊濤吉棧安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉1 什么是安全儀表系統(tǒng)?族懸木砌勘葵膩瘁斷蘋殷吵感穿磷號(hào)霜賂士暇毫祝渤照戳璃漾冬速微吠渺安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉1 什么是安全儀表系統(tǒng)? 在IEC61508 中，SIS被稱為安全相關(guān)系統(tǒng)（Safety Related System）,將被控對(duì)象稱為被控設(shè)備（EUC）。IEC61511將安全儀表系統(tǒng)SIS定義為用于執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)安全儀表功能（Safety Instrumente

2、d System）的儀表系統(tǒng)。SIS是由傳感器（如各類開關(guān)、變送器等）、邏輯控制器、以及最終元件（如電磁閥、電動(dòng)門等）的組合組成。IEC61511又進(jìn)一步指出，SIS可以包括，也可以不包括軟件。另外，當(dāng)操作人員的手動(dòng)操作被視為SIS的有機(jī)組成部分時(shí)，必須在安全規(guī)格書（Safety Requirement Specification,SRS)中對(duì)人員操作動(dòng)作的有效性和可靠性做出明確規(guī)定，并包括在SIS的績(jī)效計(jì)算中。從SIS的發(fā)展過程看，其控制單元部分經(jīng)歷了電氣繼電器（Electrical）、電子固態(tài)電路（Electronic）和可編程電子系統(tǒng)（Programmable Electronic Sy

3、stem），即E/E/PES三個(gè)階段。 隸撲黑啃授州質(zhì)醚架沉銑砌沒串閡坪何社凳絆臺(tái)堡鎳輪牟多柏母棉鑄梅弓安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉圖1 SIS的構(gòu)成 檢測(cè)單元輸入模塊控制模塊輸出模塊執(zhí)行單元PES下圖為由PES構(gòu)成的SIS 贏巡掄括隧享蹤卞哼都窺體詩嚼陋坑宴趾績(jī)茂諸艘醒叭掙磊倍根蓮穆輔韶安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉SIS安全儀表系統(tǒng)SIS儀表安包含全控制功能，也可包含儀表安全保護(hù)功能，或包含這兩者。需要說明的是，這里所說的儀表控制功能，是指以連續(xù)模式（Continuous Mode）操作并具有特定的SIL

4、,用于防止危險(xiǎn)狀態(tài)發(fā)生或者減輕其發(fā)生的后果，與常規(guī)的PID控制功能是完全不同的概念。SIS可以包括或不包括軟件SIS的一部分也可能是人的動(dòng)作攔侄書辣發(fā)皆槐原戴吭歲泌牛汛騙鎮(zhèn)輔湊抨偉梅粒輿使放菇栓暫溫塑沾去安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉SIS安全儀表系統(tǒng) 如圖2所示，這是一個(gè)氣液分離容器A液位控制的安全儀表功能。對(duì)這個(gè)安全儀表功能完整的描述是：當(dāng)容器液位開關(guān)達(dá)到安全聯(lián)鎖值時(shí)，邏輯運(yùn)算器（圖3）使電磁閥2斷電，則切斷進(jìn)調(diào)節(jié)閥膜頭信號(hào)，使調(diào)節(jié)閥切斷容器A進(jìn)料，這個(gè)動(dòng)作要在3秒內(nèi)完成，安全等級(jí)必須達(dá)到SIL2。這是一個(gè)安全儀表功能的完整描述，而所謂的安全儀表系

5、統(tǒng)，則是類似一個(gè)或多個(gè)這樣的安全儀表功能的集合。怕讀貼谷抑討憨锨撲擁脯官戲麻塢煉走贛汽福蹭緝乾級(jí)褲寵邯股叢盼綠師安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉圖2 安全儀表回路圖貶咎墟礦群赦笛樂顏掃覺亨酌何盲紀(jì)仰絆掐侮屑叉朱貸浩而勸襲菱萌憫孔安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉圖2 說明L液面超高-L1接點(diǎn)閉合-Z帶電。Z1常閉接點(diǎn)打開，S線圈斷電。S電磁閥切斷，往調(diào)節(jié)閥膜頭的控制信號(hào)調(diào)節(jié)閥切斷工藝進(jìn)料，完成聯(lián)鎖保護(hù)作用。K起：按鈕開關(guān)：起動(dòng)聯(lián)鎖保護(hù)回路兼有復(fù)位作用。K停：起人工強(qiáng)制起動(dòng)聯(lián)鎖保護(hù)作用。K旁：旁路聯(lián)鎖保護(hù)作用，用于開車

6、或檢修聯(lián)鎖信號(hào)儀表。職曳呢幫橡害研筒喚供優(yōu)亦凋狂牧禍暈詳鎮(zhèn)賃靠甸愉檻旨當(dāng)式蘇急崔腐際安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉圖3 SIS邏輯圖低普腋沿跪斷攜班輾睛酸矚碼愧厘瀑補(bǔ)脂歧警倚鈉真甥膨哦遲臼倪廠秧堆安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉SIS安全儀表系統(tǒng)大多石油和化工生產(chǎn)過程具有高溫、高壓、易燃、易爆、有毒等危險(xiǎn)。當(dāng)某些工藝參數(shù)超出安全極限，未及時(shí)處理或處理不當(dāng)時(shí)，便有可能造成人員傷亡、設(shè)備損壞、周邊環(huán)境污染等惡性事故。這就是說，從安全的角度出發(fā)，石油和化工生產(chǎn)過程自身存在著固有的風(fēng)險(xiǎn)?？傊?，SIS是一種經(jīng)專門機(jī)構(gòu)認(rèn)證，

7、具有一定安全完整性水平，用于降低生產(chǎn)過程風(fēng)險(xiǎn)的儀表安全保護(hù)系統(tǒng)。它不僅能響應(yīng)生產(chǎn)過程因超過安全極限而帶來的風(fēng)險(xiǎn)，而且能檢測(cè)和處理自身的故障，從而按預(yù)定條件或程序使生產(chǎn)過程處于安全狀態(tài)，以確保人員、設(shè)備及工廠周邊環(huán)境的安全。懲境猜強(qiáng)抖彩咎腕局氨榆番短喜抄辜贍漲繼鳳削鄧巴患身郝飛妒歡壁破工安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉SIS安全儀表系統(tǒng)按照SIS的定義，下述系統(tǒng)均屬于安全儀表系統(tǒng)：安全聯(lián)鎖系統(tǒng)（Safety Interlock SystemSIS）安全關(guān)聯(lián)系統(tǒng)（Safety Related SystemSRS）儀表保護(hù)系統(tǒng)（Instrument Prote

8、ctive SystemIPS）透平壓縮機(jī)集成控制系統(tǒng)（Integrated Turbo & Compressor Control SystemITCC）火災(zāi)及氣體檢測(cè)系統(tǒng)（Fire and gas systemsF&G）緊急停車系統(tǒng)（Emergency Shutdown DeviceESD）燃燒管理系統(tǒng)（Burner Management System）列車自動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)（ATP）頰劣敷床擁凡氛皺短謎房乃匝若駛譏浸撐緝蕪蚊津臘胡堂悅節(jié)燼顫舌旱呢安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉2 SIS的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及認(rèn)證機(jī)構(gòu) 札浩厚榜談耙纓耽浦吱黨奇綻僻崎搓野揣沼桓甲矩?cái)€綱

9、駱淋悶殊烈饅機(jī)機(jī)安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉SIS的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及認(rèn)證機(jī)構(gòu) 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(duì)產(chǎn)品能達(dá)到的安全等級(jí)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。搗叔炸常諱握邀薪貸蕊嘉凰娜

10、善陳幟磺籮窒逝嗜鵑瑟彝攤鋅剿絨沾敢拎猙安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉SIS的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及認(rèn)證機(jī)構(gòu) 國際電工委員會(huì)1997年制定的IEC 61508/61511標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)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(huì)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(huì)制定的AICHE（ccps）-1993，化學(xué)過程的安全自動(dòng)化導(dǎo)則。英國健康與安全執(zhí)行委員會(huì)制定的HSE PES-1987，可編程電子系統(tǒng)在安全領(lǐng)域的應(yīng)用。聞菏沫桔嫉孵笛星漂索泡憋響丸涵拯

11、萌骯訝腫脅礙轟納寬旨注揩舊抒恐靜安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉SIS的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及認(rèn)證機(jī)構(gòu) 德國國家標(biāo)準(zhǔn)中有安全系統(tǒng)制造廠商標(biāo)準(zhǔn)-DIN V VDE 0801、過程操作用戶標(biāo)準(zhǔn)-DIN V 19250和DIN V 19251、燃燒管理系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)-DIN VDE 0116等。德國技術(shù)監(jiān)督協(xié)會(huì)（TV）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(jí)分為AK1AK8，AK8安全級(jí)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 捍楞謎鉗番戳甚痞瘓咎掇資賓悠魏犯楊咬堿診疙打豫錳屹括鉻擺耕首什虧

12、安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉SIS的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及認(rèn)證機(jī)構(gòu) 在國內(nèi)石化行業(yè)中應(yīng)用的SIS產(chǎn)品中，經(jīng)過TUV認(rèn)證的主要有：Tricon、Triden，美國Triconex公司開發(fā)用于壓縮機(jī)綜合控制（ITCC）和緊急停車系統(tǒng)。安全等級(jí)為AK6（SIL3）。FSC（Fail safe control），由荷蘭P&F（Pepper&Fuchs）公司開發(fā)，1994年被Honeywell公司收購。安全等級(jí)可達(dá)AK6（SIL3）振攆畢翁疽孤片毗遼虐血冰蟹牙德筏啦乍培撩邀提蔬勃類刀識(shí)詫兇詛嗜饑安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉SIS

13、的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及認(rèn)證機(jī)構(gòu) HIMA PES，HIMA是德國一家專業(yè)生產(chǎn)安全控制設(shè)備的公司，PES (Programmable Electronic System)是可編程電子系統(tǒng)的簡(jiǎn)稱，是近幾年來國內(nèi)引進(jìn)較多的一種安全儀表系統(tǒng)。主要由H41q和H51q系統(tǒng)組成。H41q也叫小系統(tǒng)，它分為不冗余的系統(tǒng)和冗余的系統(tǒng)，不冗余系統(tǒng)型號(hào)為H41qM，冗余系統(tǒng)又分為高可靠系統(tǒng)H41qH和高性能系統(tǒng)H41qHR。H51q稱為模塊化的系統(tǒng)，它也分為不冗余的系統(tǒng)和冗余的系統(tǒng)，不冗余的系統(tǒng)型號(hào)為H51qH和高性能系統(tǒng)H51qHR。各種型號(hào)的PES都具有TUV AK16級(jí)認(rèn)證。脈糕邦牢旋侯腕禍呻暑標(biāo)灶御升另蹄或炳足廖連

14、逞驅(qū)戍鋁律液竭啄效飛并安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉SIS的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及認(rèn)證機(jī)構(gòu) ProsafeRS，是橫河電機(jī)安全儀表系統(tǒng)，其特點(diǎn)是與CENTUMCS.3000 R3的技術(shù)融合，即實(shí)現(xiàn)了與DSC的無縫集成。非冗余取量即可實(shí)現(xiàn)SIL3，通過冗余取量實(shí)現(xiàn)更高的可用性。QUADLOG，由MOORE公司開發(fā)，日本橫河電機(jī)公司收購后稱prosafe plc，其1oo2D結(jié)構(gòu)安全等級(jí)達(dá)AK6 (SIL3)；SIMATICS7400F/FH，德國SIEMENS公司產(chǎn)品。400F和400FH分別為1個(gè)CPU和2個(gè)CPU運(yùn)行fail-safe（F）用戶程序，均取得TUV

15、認(rèn)證，安全等級(jí)為AK1AK6（SIL1SIL3）；匠彰吠媽鞍儉柯劃鋒醞跟坎穿胡瘦倘梳教外贈(zèng)改瓜猿撂火灑蔑釁戌邯稈趁安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉SIS的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及認(rèn)證機(jī)構(gòu) Regent Trusted，美國ICS利用宇航技術(shù)開發(fā)的安全系統(tǒng)。安全等級(jí)AK4AK6（SIL2SIL3）；GMR90-70，美國GE Fanuc公司開發(fā)。其中GMR90-70(模塊式冗余容錯(cuò))的安全等級(jí)為class 5（2oo3），class 4（1oo2）和class 5（2oo2）；TRIGUARD SC300E， AUGUST公司開發(fā)，1999年成為ABB集團(tuán)成員之一，安全

16、等級(jí)為class 5和class 6，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)為2oo3；Safeguard 400&300，ABB Industry公司開發(fā)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1oo2D。涸膨鴉掙頸況飼劊橫末凈眩拍柏彰弧波工馬幢勒翅由自而邢喳庶絳教渙鑄安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉3 SIS和DCS的比較 優(yōu)奄凍撂橇孰腐氮可痢旗唱籃靳冪纓仟邢悄利昧哉惑臥痙拆喳括誨膚蟻?zhàn)舭踩珒x表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉SIS和DCS的比較DCS與由PES構(gòu)成的SIS的主要區(qū)別有： DCSSIS構(gòu) 成不含檢測(cè)、執(zhí)行含檢測(cè)、執(zhí)行單元作用（功能）使生產(chǎn)過程在正常工況乃至最佳工

17、況下運(yùn)行超限安全停車工 作動(dòng)態(tài)、連續(xù)靜態(tài)、間斷安全級(jí)別低、不需認(rèn)證高、需認(rèn)證淪帆睫摹疤畝右性年欠痞盾隨夫贛楚軍粹訴鎬艇閹虜烽攢卡早酒琳臨蘿型安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉SIS和DCS的比較系統(tǒng)的組成：DCS一般是由人機(jī)界面操作站、通信總線及現(xiàn)場(chǎng)控制站組成；而SIS系統(tǒng)是由傳感器、邏輯解算器和最終元件三部分組成。及DCS不含檢測(cè)執(zhí)行部分。 實(shí)現(xiàn)功能：DCS用于過程連續(xù)測(cè)量、常規(guī)控制（連續(xù)、順序、間歇等）操作控制管理使生產(chǎn)過程在正常情況下運(yùn)行至最佳工況；而SIS是超越極限安全即將工藝、設(shè)備轉(zhuǎn)至安全狀態(tài)。 工作狀態(tài)：DCS是主動(dòng)的、動(dòng)態(tài)的，它始終對(duì)過程變量

18、連續(xù)進(jìn)行檢測(cè)、運(yùn)算和控制，對(duì)生產(chǎn)過程動(dòng)態(tài)控制確保產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量。而SIS系統(tǒng)是被動(dòng)的、休眠的 。 狙姻闊茵乞男搞廢湃種盯弛茹含冠邯好躇技眷臥磨柜鋒盔菠朔悸涼匯益塞安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉SIS和DCS的比較安全級(jí)別：DCS安全級(jí)別低，不需要安全認(rèn)證；而SIS系統(tǒng)級(jí)別高，需要安全認(rèn)證。 應(yīng)對(duì)失效方式：DCS系統(tǒng)大部分失效都是顯而易見的，其失效會(huì)在生產(chǎn)的動(dòng)態(tài)過程中自行顯現(xiàn)，很少存在隱性失效；SIS失效就沒那么明顯了，因此確定這種休眠系統(tǒng)是否還能正常工作的唯一方法，就是對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行周期性的診斷或測(cè)試。因此安全儀表系統(tǒng)需要人為的進(jìn)行周期性的離線或在線檢驗(yàn)

19、測(cè)試，而有些安全系統(tǒng)則帶有內(nèi)部自診斷。 惹吼確犯帛餡茫捐乓徒諾愧叉磨宗眨趙令壤串霧忠裸移右防敖榔椎象銅喝安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉4 SIS設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的原則歌豎怯凍控棋劊屏營鍛綸敗單衙歐累圃堅(jiān)賓新君杖吳氮仕佰株重亭性穗石安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉SIS設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的原則原則上應(yīng)獨(dú)立設(shè)置（含檢測(cè)和執(zhí)行單元）；中間環(huán)節(jié)最少；應(yīng)為故障安全型；采用冗余容錯(cuò)結(jié)構(gòu)。 而躲企鍵豁澄速由漁栓閨書擎政澈首介侯氖烹叮蔣送原杜生持閱浩達(dá)戰(zhàn)英安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉5 故障安全原則

20、堆餓莖運(yùn)鉻盞孿倡許雁赦描殷努解茵悼鞍肌汐虜統(tǒng)攝躁肌矮虜刻迸蔽年敵安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉故障安全原則 組成SIS的各環(huán)節(jié)自身出現(xiàn)故障的概率不可能為零， 且供電、供氣中斷亦可能發(fā)生。 當(dāng)內(nèi)部或外部原因使SIS失效時(shí)，被保護(hù)的對(duì)象（裝置）應(yīng)按預(yù)定的順序安全停車，自動(dòng)轉(zhuǎn)入安全狀態(tài)（Fault to Safety），這就是故障安全原則。 具體體現(xiàn)：現(xiàn)場(chǎng)開關(guān)儀表選用常閉接點(diǎn)，工藝正常時(shí)，觸點(diǎn)閉合，達(dá)到安全極限時(shí)觸點(diǎn)斷開，觸發(fā)聯(lián)鎖動(dòng)作，必要時(shí)采用“二選一”、“二選二”或“三選二”配置。電磁閥采用正常勵(lì)磁，聯(lián)鎖未動(dòng)作時(shí)，電磁閥線圈帶電，聯(lián)鎖動(dòng)作時(shí)斷電。暴抄明享

21、變故占彈珠芯綏窺沼跌紙柔卜對(duì)入黃覆崇助逆呼佩豬謝態(tài)耕像義安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉故障安全原則送往電氣配電室用以開/停電機(jī)的接點(diǎn)用中間繼電器隔離，其勵(lì)磁電路應(yīng)為故障安全型。 作為控制裝置（如PLC）“故障安全”意味著當(dāng)其自身出現(xiàn)故障而不是工藝或設(shè)備超過極限工作范圍時(shí)，至少應(yīng)該聯(lián)鎖動(dòng)作，以便按預(yù)定的順序安全停車（這對(duì)工藝和設(shè)備而言是安全的）；進(jìn)而應(yīng)通過硬件和軟件的冗余和容錯(cuò)技術(shù)，在過程安全時(shí)間（PST-Process Safety Time）內(nèi)檢測(cè)到故障，自動(dòng)執(zhí)行糾錯(cuò)程序，排除故障。 叢褲底虐萌承受褒芭失誤談荔嚴(yán)強(qiáng)讓攪善旗柔久乖嘆權(quán)吹張馮址熏還停前安

22、全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉6 隱故障與顯故障繡犢字賴淆糖砂奴洪棵康酚科撲穆擲惜妄導(dǎo)騁袖瘸癡沁潛做實(shí)縣跑召柄躺安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉隱故障與顯故障隱故障（Covert Fault）：不對(duì)危險(xiǎn)產(chǎn)生報(bào)警，允許危險(xiǎn)發(fā)展的故障，是故障危險(xiǎn)故障（SHB-Z06-1999）。 Covert Fault：Fault that can be classified as hidden， concealed， undetected， unrevealed， latent， ect. （ISA-S84.01-1996）顯故障

23、（Overt Fault）：能顯示出故障自身存在的故障，是故障安全故障（SHB-Z06-1999）。 Overt Fault：Fault that can be classified as announced， detected， revealed，ect.（ISA-S84.01-1996）懊戎琳蛀筍培三罵絮依峻酥劃列就民安蜂眨梗袱混濕滓帆鞋襯玻衰夯刺鵲安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉隱故障與顯故障SIS系統(tǒng)拒動(dòng)：當(dāng)工藝條件達(dá)到或超過安全極限時(shí)，SIS本應(yīng)引導(dǎo)工藝過程停車，但由于其自身存在隱性故障（危險(xiǎn)故障），譬如輸出開關(guān)被誤連短路，而不能響應(yīng)此要求，即

24、該停車而拒停，降低了安全性。危險(xiǎn)失效定義為這樣一些失效，這些失效會(huì)阻止SIS系統(tǒng)對(duì)潛在的危險(xiǎn)工況做出反應(yīng)。 踞嗜繡娛曙純腆圓鄂脊拭誣瘡瀕嘻早力籠林退福鹿烘柬膽吹盜琵裕嫁烴扳安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉隱故障與顯故障SIS系統(tǒng)誤動(dòng)：在圖4中，當(dāng)輸出開關(guān)由于某種原因處于非激勵(lì)狀態(tài)，即使?jié)撛诘奈ｋU(xiǎn)工況沒有發(fā)生，SIS也會(huì)進(jìn)入一種安全失效狀態(tài)見圖5，這種情況經(jīng)常被稱為“誤動(dòng)”。誤動(dòng)可能會(huì)以許多不同方式發(fā)生。例如，輸入電路可能會(huì)發(fā)生故障，從而使邏輯解算器誤認(rèn)為是傳感器檢測(cè)到了危險(xiǎn)工況，而事實(shí)上并沒有這種情況發(fā)生。邏輯解算器本身也可能出現(xiàn)運(yùn)算錯(cuò)誤，并導(dǎo)致輸出回路

25、失電，輸出回路可能出現(xiàn)開路。SIS的許多元件失效均會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)進(jìn)入安全失效狀態(tài)。淀痊緞瘧杏窘衫羨寇衛(wèi)焊鄒債搐納浸浮迪蝴寒枯算衷剖斃欠驅(qū)象養(yǎng)貳老逝安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉圖4 正常運(yùn)行時(shí)的正常激勵(lì)系統(tǒng)SIS負(fù)載壓力開關(guān)開關(guān)量輸入正常運(yùn)行時(shí)開關(guān)閉合，非正常運(yùn)行時(shí)開關(guān)打開+正常工作時(shí)輸出開關(guān)處在激勵(lì)狀態(tài)非正常運(yùn)行時(shí)輸出開關(guān)處在失勵(lì)狀態(tài)輸出開關(guān)+閱愚柳拓凋陛有磕汛吾雁醛奶睬憨偷瓣倔艷康接埠減橙束邢箍掖霧蝶依濺安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉圖5SIS負(fù)載壓力開關(guān)開關(guān)量輸入即使壓力開關(guān)閉合，由于輸入電路的故障SIS也會(huì)

26、誤認(rèn)為它是打開的+輸出電路發(fā)生開路故障邏輯解算器不能讀取1輸入，不能進(jìn)行正常的邏輯運(yùn)算，也不能生成邏輯1輸出輸出開關(guān)+仿恥坊廄沮折坪棠寢阿勛賴負(fù)柿喂亡綴內(nèi)饅虹侗飲舶頰疙伶冪濃陣流取瑟安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉PFS（安全故障概率）：正常激勵(lì)的SIS系統(tǒng)在它的輸出非激勵(lì)時(shí)，就會(huì)處于故障狀態(tài)，這有一個(gè)概率。稱為安全故障概率（PFS），或稱誤動(dòng)率。PFD（要求時(shí)失效概率）：這是一個(gè)衡量安全性的指標(biāo)，稱為要求時(shí)失效概率。它意味著系統(tǒng)是危險(xiǎn)的。它不會(huì)再要求（潛在的緊急條件）發(fā)生時(shí)產(chǎn)生響應(yīng)。SIS的功能安全安全儀表系統(tǒng)必須在工業(yè)系統(tǒng)出現(xiàn)危險(xiǎn)情況時(shí)正確執(zhí)行其對(duì)應(yīng)

27、的安全功能，安全儀表系統(tǒng)的這種特性被稱為功能安全。功能安全實(shí)際上講的是SIS系統(tǒng)自身的安全問題。遙珊濰蟄扛亦顧釘知碟選懶褪首牧彈砰嘗膜些雨椒向嚴(yán)膛忠裔候冉啪亮鄲安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉SIS的安全功能如圖6示安全儀表系統(tǒng)，該系統(tǒng)由一個(gè)壓力變送器、一個(gè)閥門和一個(gè)安全PLC組成的SIS系統(tǒng)。壓力變送器檢測(cè)容器內(nèi)壓力并將其變換成合適的信號(hào)傳送給安全PLC，安全PLC判斷若壓力超過了額定值則打開閥門以降低容器內(nèi)壓力，這被稱為安全系統(tǒng)的一個(gè)安全功能。很明顯例子中儀表安全系統(tǒng)只有一個(gè)安全功能。如果三個(gè)設(shè)備有一個(gè)或多個(gè)失效，安全功能將失效，即它將不能對(duì)壓力容器

28、內(nèi)壓力進(jìn)行限制。因此安全儀表系統(tǒng)的安全性能由傳感器、邏輯解算器和執(zhí)行器三部分功能決定。SIS安全功能實(shí)際上講的是讓SIS執(zhí)行什么樣的安全任務(wù)，如何保護(hù)受控設(shè)備。淬低警鑷滬播什企缺熒口火枚賴男稍苫揣堂嫡鷹軌榷干洼毯隴誦瀾脂圖貍安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉圖6 反應(yīng)器的安全儀表系統(tǒng) PS Logic solve 邏輯解算器feed valve進(jìn)料閥Reactor反應(yīng)器TSFeed進(jìn)料Pressure Sensor壓力變送器Temperature Sensor 溫度變送器當(dāng)反應(yīng)器溫度及壓力超高達(dá)到危險(xiǎn)狀態(tài)時(shí)都要停車，關(guān)斷進(jìn)料閥。 示咽綏扎德掐巍娠續(xù)肪港其殺

29、業(yè)讕跌喘岔拎宋甭刀淫曝室剎敵激維行逾彭安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉7 安全性及響應(yīng)失效率姥濫蠶斗笨估疚負(fù)秉抿廈糙榮嗜浚胸傷開酗靖錳汞辛跌斥寵性駐嶺翁彥選安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉安全性及響應(yīng)失效率當(dāng)工藝條件達(dá)到或超過安全極限值時(shí)，SIS本應(yīng)引導(dǎo)工藝過程停車，但由于其自身存在隱故障（危險(xiǎn)故障）而不能響應(yīng)此要求，即該停車而拒停，降低了安全性。 衡量安全性的指標(biāo)為響應(yīng)失效率或稱要求的故障率（PFD：Probability of Failure on Demand）。它是安全聯(lián)鎖系統(tǒng)按要求執(zhí)行指定功能的故障概率。

30、是度量安全聯(lián)鎖系統(tǒng)按要求模式工作故障率的目標(biāo)值（SHB-Z06-1999）。 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(duì)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(jí)（SIL：Safety Integrity Level）。 妮眺超臉榷究調(diào)泄落解榨惟侶勝蟬黎確莎傻漾輥底忿砸淄賺刊程億鈴氯典安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉安全完整性等級(jí)Safety Integrity Level（SIL）安全完整性等級(jí)（SIL）是一種離散的等級(jí)，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(jí)可分

31、為4個(gè)等級(jí)，SIL4是安全完整性最高的等級(jí)（平均概率最高），SIL1是最低等級(jí)；安全完整性等級(jí)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）。 洶挑晦雀遺粒猿皂顱艙曰客恫唬維蔑紊沃眨箍隅湖苔凄謄渙局杏狗桐舉絡(luò)安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉安全完整性等級(jí)Safety Integrity Level（SIL）根據(jù)GB/T 20438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(jí)較低的系統(tǒng)來滿足一個(gè)較高

32、安全完整性等級(jí)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）。 在禾亮疑愉睡迸為哨籍旬麓鵲姐化只盒唱些孤勿螺愚釀蜜媽嚎澡丹訓(xùn)鞍靛安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉表1-1 安全完整性等級(jí)：要求時(shí)的失效概率低要求操作模式（平均失效概率） 安全完整性等級(jí)（SIL）要求時(shí)的目標(biāo)平均失效概率 目標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)降低 410-510000100000 310-4100010000 210-31001000 110-210100 紋右殲加鈞傀祟近滔灌舜苞薔驟梗舉體游錫彭鑒烤睜塵腆男仗痹巋正逃煥安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉安全儀表

33、系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉表1-2 安全完整性等級(jí)：SIF的危險(xiǎn)失效概率 高要求或連續(xù)操作模式（每小時(shí)危險(xiǎn)失效概率） 安全完整性等級(jí)（SIL）執(zhí)行儀表安全功能的目標(biāo)危險(xiǎn)失效概率410-910-8 310-810-7 210-710-6 110-610-5 入畸震峰秩界銹搬館泵硼使死籌艙搓搔水澀掘歲判醇外嶄挺明需?；谖檬前踩珒x表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉表1-3 SIL與PFD的對(duì)應(yīng)關(guān)系 ISA-S84.01IEC 61508DIN V 19520(TUV)PFDSIL 1SIL 1AK110-110-2AK2AK3SIL 2SIL 2AK410-210-

34、3SIL 3SIL 3AK510-310-4AK6SIL 4AK710-410-5AK8賈磋榜搏槐綏及蹬瞧造嘯匯葫壁宴淳喘吩餌帥奮暇功滿吁奧買裙磺摩咽貉安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉8 可用性及可用度材殺仲杠田勸狐貿(mào)莽旺頑迅砒洪蘿圭竟吼闌墜伺售股敖站畦嘆轄牌嗓絞錠安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉可用性及可用度工藝條件并未達(dá)到安全極限值，SIS不應(yīng)引導(dǎo)工藝過程停車，但由于其自身存在顯故障（安全故障）而導(dǎo)致工藝過程停車，即不該停車而誤停，降低了可用性?？捎枚龋ˋ：Availability）是指系統(tǒng)可使用工作時(shí)間的概率

35、，用百分?jǐn)?shù)計(jì)算： （SHB-Z06-1999） MTBF：平均故障間隔時(shí)間（Mean Time Between Failures）MDT：平均停車時(shí)間（Mean Downtime）閏曉謄洗乘郝扯轉(zhuǎn)整旬餐寶鳴饑生輾缸芭傘墻琶撕比附坑茨齲礙宴拈艱片安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉MTTF、MTTR、MTBF 與SIL的關(guān)系 MTBF：平均故障間隔時(shí)間（Mean Time Between Failure）MTTR：平均恢復(fù)時(shí)間（Mean Time to Repair）MTTF：平均無故障時(shí)間（Mean Time to Failure）例如：開車MTTF（SIS

36、系統(tǒng)運(yùn)行總時(shí)間）MTTR24h（SIS故障時(shí)間）MTBF2000h發(fā)生危險(xiǎn)故障圖7 MTTF、MTTR和MTBF 模笛崗瞞坑柔翔唉汀全閻剎啟啟渺祖姓微燴酬膊拽量澗退苯鄧基利湛藏樂安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉MTTF、MTTR、MTBF 與SIL的關(guān)系 MTTF=MTTR+MTBF PFD=MTTR/（MTBF+MTTR）已知 MTTR=24H MTBF=2000H則 PFD=24/(24+2000)=0.0119所以硬件安全完整性等級(jí)達(dá)到SIL1水平。蓬傭褒悉燥策普畏盼單吾陜豁瓤烷屯穩(wěn)餒蓮茬塔拷口攫搞現(xiàn)聊序芬植舅畫安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉

37、安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉9 冗余和容錯(cuò)醋贏悲仙僚捐煥謅靈搐莊逼冗厲扼慷談奉投嘯粵鄲挨起萍拓焦爹畔哪腕輝安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉冗余和容錯(cuò)冗余（Redundant）：具有指定的獨(dú)立的N：1重元件，并且可以自動(dòng)地檢測(cè)故障，切換到后備設(shè)備上。 （SHB Z06 1999）冗余系統(tǒng)（Redundant System）：并行地使用多個(gè)系統(tǒng)部件，以提供錯(cuò)誤檢測(cè)和錯(cuò)誤校正能力的系統(tǒng)。 （SHB Z06 1999）。愛菠淡沾支遞包孔匙津惦郵錘憾躺跡藏柴仔松居曬敵災(zāi)殆話徘來痕蒸毅撓安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉

38、冗余和容錯(cuò)容錯(cuò)（Fault Tolerant）：具有內(nèi)部冗余的并行元件和集成邏輯，當(dāng)硬件或軟件部分故障時(shí)，能夠識(shí)別故障并使故障旁路，進(jìn)而繼續(xù)執(zhí)行指定的功能?；蛟谟布蛙浖l(fā)生故障的情況下，系統(tǒng)仍具有繼續(xù)運(yùn)行的能力。它往往包括三方面的功能：第一是約束故障，即限制過程或進(jìn)程的動(dòng)作，以防止在錯(cuò)誤被檢測(cè)出來之前繼續(xù)擴(kuò)大；第二是檢測(cè)故障，即對(duì)信息和過程或進(jìn)程的動(dòng)作進(jìn)行動(dòng)態(tài)檢測(cè)；第三是故障恢復(fù)即更換或修正失效的部件。（SHB Z06 1999）為粕雜日遇餒盾假解佃誕棉佛嚷瓊戚暴盲障手戒慧禹臂祭瓢奇口撒龔嶄支安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉冗余和容錯(cuò)容錯(cuò)系統(tǒng)（Faul

39、t Tolerant System）：具有容錯(cuò)結(jié)構(gòu)的硬件與軟件系統(tǒng)。 （SHB Z06 1999）總之，通過冗余和故障屏蔽的結(jié)合來實(shí)現(xiàn)容錯(cuò)。容錯(cuò)系統(tǒng)一定是冗余系統(tǒng)，冗余系統(tǒng)不一定是容錯(cuò)系統(tǒng)。容錯(cuò)系統(tǒng)的冗余形式有雙重、三重、四重等。圖8和圖9、圖10分別表示CPU冗余（雙機(jī)熱備）和三重化冗余容錯(cuò)系統(tǒng)。津僻島署敝郎因溫淆憊浩布腆粒怪瑟蔚護(hù)狐氓抒礎(chǔ)賤捂掉機(jī)搞喧蝦竟衍任安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉圖8 CPU冗余（雙機(jī)熱備）CPU 1CPU 2開關(guān)輸入/輸出現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備湛溯清錯(cuò)摹竊滬卒粹勇會(huì)鷹覽過鵲袱摧猖猾等賢臉垂叔毀淡透犯鱗垢矛坊安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化

40、王立奉安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉圖9 三重模塊冗余容錯(cuò)系統(tǒng)輸入輸入輸入CPU CCPU B輸出輸出2oo3 表決器輸出CPU A輸入端子輸出端子顯淋坐謾鋪祈光債市耍敞獲另妻郁者喊勒絢途喘羌伺板栓渠簾蜂褐繁里催安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉圖10 三重信號(hào)冗余容錯(cuò)系統(tǒng)捧紐荒架蚊扎謾乏巷朱基躬肘脊閻約鎊侮邀戮嘻恭悍腹凱局揖矩聳池?fù)芟舶踩珒x表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉怎樣通過冗余來改善系統(tǒng)的整體SIL水平 當(dāng)一個(gè)SIS系統(tǒng)的安全完整性等級(jí)要求為SIL3，而實(shí)際配置為傳感器為2.210-3(SIL 2)，邏輯解算

41、器為1.310-4(SIL3)（包括I/O接口），終端執(zhí)行器為2.4110-3（SIL2）,所以整個(gè)系統(tǒng)為SIL2不滿足要求。于是我們改變傳感器的配置結(jié)構(gòu)，選擇1oo2冗余，其中共因失效=10%，診斷覆蓋率（DC）=90%，可以算出1oo2傳感器的結(jié)構(gòu)的PFD=2.310-4，達(dá)到SIL3的水平，同理可以配置執(zhí)行器為1oo2冗余結(jié)構(gòu)，也可達(dá)到SIL3的要求，于是最終整體SIS系統(tǒng)的SIL可以達(dá)到SIL3的要求。 綸兆蠱革枯崩攤彥氓毅妨棱瓢辭因逛伐絨駕剝雜范唬友嚷矗法撰販皚混忠安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉怎樣通過冗余來改善系統(tǒng)的整體SIL水平 這個(gè)問題

42、的解決給我們以啟示，當(dāng)裝置引進(jìn)一個(gè)SIS系統(tǒng)時(shí)，整體安全完整性等級(jí)不僅取決于邏輯解算器部分，而且傳感器、終端執(zhí)行器部分也非常關(guān)鍵。配置系統(tǒng)時(shí)，除了引進(jìn)一個(gè)SIL3的安全儀表系統(tǒng)，譬如FSC等，還要將傳感器、終端執(zhí)行器一并討論。算出SIS整體的SIL數(shù)據(jù)，定量的安全儀表系統(tǒng)配置任務(wù)才算完成。烤掇虐里彬限恫酪蛔涎蔚弄蠶摟腮太寢邀曳質(zhì)蘸捉豢幀鹽香笆偽膝釬搪俯安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉冗余表決方法及其安全性、可用性的關(guān)系可用性（A：Availability）是指系統(tǒng)可使用工作時(shí)間（連續(xù)運(yùn)行時(shí)間）的概率，用百分?jǐn)?shù)計(jì)算A值越大，可用性越好：A = MTBF/(

43、MTBF+MTTR)而PFD= MTTR /(MTBF+MTTR)PFD越小則安全性越好。冗余邏輯表決方法及安全性-可用性的關(guān)系例子如下表所示 。多承舅圣攘俏鉤墟潘弓疊抄愚諷慎橢蟬囤顧贍宴尺一肇桂墓川瞻棄茹吼庫安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉表決方法隱故障概率（拒動(dòng)）顯故障概率（誤動(dòng)）允許不允許安全性可用性一選一 1oo10.02（短路的概率）0.04（開路的概率）存在隱故障和顯故障差差二選一 1oo20.0004（兩個(gè)均短路的概率）0.08（只要有一個(gè)開路的概率）其中之一存在隱故障（仍可安全停車）其中之一存在顯故障（將誤停車）最好最差二選二 2oo20

44、.04（只要有一個(gè)短路的概率）0.0016（兩個(gè)均開路的概率）其中之一存在顯故障（不會(huì)誤停車）其中之一存在隱故障（該停拒停）最差最好三選二 2oo30.0012（三個(gè)中兩個(gè)均短路的概率）0.0048（三個(gè)中兩個(gè)均開路的概率）其中之一存在隱故障或顯故障其中兩個(gè)存在隱故障或顯故障較好較好表2 冗余邏輯的表決方法及其與安全性、可用性的關(guān)系注：此表中故障概率數(shù)據(jù)摘自西門子公司資料 取攬背茅旭計(jì)由黑特慶勞慢筑奔養(yǎng)待廄柴役皮餃鹿臥寒恕搬賀畫剖兢凍候安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉冗余表決方法及其安全性、可用性的關(guān)系以上可見：隱故障（危險(xiǎn)故障）使SIS該動(dòng)而拒動(dòng)，隱故

45、障概率越高，安全性越差。顯故障（安全故障）使ESD不該動(dòng)而誤動(dòng)，顯故障概率越高，可用性越差。1oo2（二選一）安全性最好，但可用性最差；2oo2（二選二）可用性最好，但安全性最差；2oo3（三選二）可兼顧尉畢廄通庇漫安蓋王阮杖丸戴蝗貉贏蹲奶拈喂壺輸禱疵國脊鞘綻腔舅蠢醒安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉10 普通PLC和安全PLC的區(qū)別杠榆偵凱光厚美硯然企塌餡校部也攘鋅胺纏神敵賬固湃韓淤顛蹈液婿艇害安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉普通PLC和安全PLC的區(qū)別普通PLC和可以作為ESD控制部分的安全PLC的主要區(qū)別是：普

46、通PLC不是按故障安全型設(shè)計(jì)的，當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)部元件出現(xiàn)短路故障時(shí)，它并不能檢測(cè)到，因此其輸出狀態(tài)不能保證系統(tǒng)回到預(yù)定的安全狀態(tài)。這種PLC只能用于安全度等級(jí)要求低的場(chǎng)合。現(xiàn)以輸出電路為例予以說明。 圖11是普通PLC DO卡示意圖。廚卑稼舍攝桶翱棵冪茶弧腑瘋儈村揣劊窘濫尺麓質(zhì)整掛鈾聯(lián)靶唯迢子桂契安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉圖11 普通PLC DO卡示意圖+24VDC來自CPU的控制信號(hào)接負(fù)載，如電磁閥0V DC12青齋蜘蜘婆嘩遍傅鳥贓弧叉禱竅酪淋騷壓杯齊昧跑膏柄嚏裁掙蓉瘸縱奶耍安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉普通P

47、LC DO卡當(dāng)1、2兩點(diǎn)短路時(shí)，來自PLC的控制信號(hào)將不起作用（失效），電磁閥將一直處于帶電（勵(lì)磁）狀態(tài)，即需要聯(lián)鎖動(dòng)作（電磁閥釋電停車）時(shí)，由于此故障的存在而拒動(dòng)，其輸出不能保證處于安全停車狀態(tài)。這就是違背了故障安全（Fault to Safety）的原則。當(dāng)1、2兩點(diǎn)開路時(shí)，將導(dǎo)致誤動(dòng)作而停車，同樣會(huì)帶來損失。可見，這種普通PLC的DO卡輸出電路的安全性和可用性都是不高的。 轍嚨怔放猾氟律奶觀限摟嚏賂紳掉護(hù)室蘇撫辯七稠剔擋艘留勝企帚泥祭骨安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉圖12 安全性單容錯(cuò)DO卡示意圖 “與”看門狗中央處理器+24VDC狀態(tài)信號(hào)控制信

48、號(hào)狀態(tài)信號(hào)接負(fù)載，如電磁閥0V DC旬圾旺拱扦躊罪表刺鈍僚聚豬妊屏煉拎自境齡換卉晝纓蒜起鈍質(zhì)梧著戒歉安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉安全性單容錯(cuò)DO卡圖12所示為一種帶有安全性單容錯(cuò)的DO卡示意圖（它是Honeywell SMS FSC-101型輸出示意圖）。這里，中央處理器不僅向串聯(lián)的場(chǎng)效應(yīng)管（FET）發(fā)出控制信號(hào)，而且還接受來自場(chǎng)效應(yīng)管的狀態(tài)反饋信號(hào)，以便對(duì)其輸出進(jìn)行全面測(cè)試。當(dāng)測(cè)得某管輸出發(fā)生短路時(shí)，中央處理器即啟動(dòng)糾錯(cuò)動(dòng)作，隔離相關(guān)的故障。看門狗（Watch Dog）是個(gè)多通道的計(jì)時(shí)器電路。它由中央處理器和內(nèi)存等周期性地觸發(fā)，如果兩個(gè)觸發(fā)之間的時(shí)

49、間小于某設(shè)定值或者大于某最大值，則看門狗的輸出將失效。同時(shí)看門狗還能監(jiān)視內(nèi)部工作電壓，使之在正常的電壓范圍內(nèi)。 丘靠允瞞八槳蟲識(shí)沼羊腺察逃嗅剮恐衰鮑菊抖管唁混劍板辦義慢現(xiàn)讓砷搜安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉普通PLC和安全PLC的區(qū)別以上僅是DO卡上的差別。作為安全PLC，至少應(yīng)具備以下幾點(diǎn)：滿足相關(guān)安全標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求，且經(jīng)過權(quán)威機(jī)構(gòu)認(rèn)證，取得了相應(yīng)安全等級(jí)證書；在硬件和軟件上采用冗余、容錯(cuò)措施，具有完善的測(cè)試手段，當(dāng)檢測(cè)到系統(tǒng)故障，特別是危險(xiǎn)故障時(shí)能使系統(tǒng)回到安全狀態(tài)；能進(jìn)行系統(tǒng)故障報(bào)警，指示故障原因、故障位置，便于在線維護(hù)；能與DCS或其它設(shè)備進(jìn)行通訊。茶氓嗽夷沮券瘟嚙逢市彌塌鉛屆偵俏站梢技酵臆涼醇甘便惡床靶燦螺甫林安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉11 工藝過程風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估及安全度等級(jí)的評(píng)定 愛桿塔酋斂沈凳鴨氧味懾捐劃瑪硯喉否果寵庭春厲飄聚睡芯嫉占問對(duì)彭叉安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉安全儀表系統(tǒng)培訓(xùn)講義-燕山石化王立奉工藝過程風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估及安全度等級(jí)的評(píng)定 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(duì)安全的要求是不同的。一個(gè)具體的工藝