SIS安全儀表系統(tǒng)

二、系統(tǒng)概述

一、安全儀表系統(tǒng)（SIS）概述在工藝生產(chǎn)過程中，存在各種各樣的工藝參數(shù)和工藝設(shè)備狀態(tài)，這些參數(shù)和狀態(tài)被檢測出來就是過程信號(hào)。生產(chǎn)中當(dāng)這些參數(shù)控制在規(guī)定的范圍內(nèi)時(shí)，說明生產(chǎn)過程處于正常狀態(tài)；超出這個(gè)范圍說明出現(xiàn)異常，要求以聲光形式提醒操作者采取調(diào)節(jié)措施（參數(shù)調(diào)整或設(shè)備適當(dāng)操作）或者通過預(yù)定的程序使其恢復(fù)到正常值范圍內(nèi)，這個(gè)聲光表現(xiàn)形式稱為報(bào)警，根據(jù)預(yù)定程序的操作就是聯(lián)鎖；如果異常進(jìn)一步擴(kuò)大，為防止事故發(fā)生而采取的局部或整體生產(chǎn)裝置停車的儀表系統(tǒng)，稱為安全儀表系統(tǒng)（SIS），或緊急停車系統(tǒng)（ESD），它是生產(chǎn)過程中的一種自動(dòng)安全保護(hù)系統(tǒng)，能對(duì)石油化工等生產(chǎn)過程中可能發(fā)生的危險(xiǎn)（超出安全限定）及不采取措施而繼續(xù)惡化的狀態(tài)進(jìn)行及時(shí)地響應(yīng)和保護(hù)，使其進(jìn)入預(yù)定的安全停車狀態(tài)，從而保證人員、設(shè)備、生產(chǎn)和裝置的安全。通用安全標(biāo)準(zhǔn)由于SIS屬于保護(hù)裝置的安全儀表系統(tǒng)，所以對(duì)SIS控制器本身安全要求很高，有關(guān)國際機(jī)構(gòu)對(duì)控制器的可靠性、安全性制定了相關(guān)的安全標(biāo)準(zhǔn)，并對(duì)相關(guān)控制器產(chǎn)品和使用的編程軟件平臺(tái)、應(yīng)用于SIS程序的標(biāo)準(zhǔn)功能塊等進(jìn)行等級(jí)認(rèn)證。IEC61508國際電工組織制定的國際標(biāo)準(zhǔn)，用于確定過程、交通、醫(yī)藥工業(yè)等的安全周期(Safetylifecycle)，對(duì)設(shè)備的完整性、設(shè)計(jì)、操作、測試和維護(hù)提出要求，主要針對(duì)制造商和設(shè)備供應(yīng)商。標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)發(fā)生故障的可能性分成四個(gè)SIL等級(jí)，即等級(jí)表示符號(hào)描述一級(jí)SIL1每年故障危險(xiǎn)的平均概率為0.1～0.01二級(jí)SIL2每年故障危險(xiǎn)的平均概率為0.01～0.001

三級(jí)SIL3每年故障危險(xiǎn)的平均概率為0.001～0.0001四級(jí)SIL4每年故障危險(xiǎn)的平均概率為0.0001～0.00001聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)設(shè)置：根據(jù)《石油化工安全儀表系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》SH/T3018-2003有關(guān)要求，安全儀表系統(tǒng)應(yīng)符合下列規(guī)定。獨(dú)立安全聯(lián)鎖保護(hù)和停車系統(tǒng)獨(dú)立于過程控制系統(tǒng)，以降低控制功能和安全功能同時(shí)失效的概率，使聯(lián)鎖和停車系統(tǒng)不依附于過程控制系統(tǒng)就能獨(dú)立完成自動(dòng)保護(hù)聯(lián)鎖的安全功能。見圖“獨(dú)立的安全儀表系統(tǒng)”。安全儀表系統(tǒng)(SafetyInstrumentedSystem-SIS)包括傳感器、邏輯運(yùn)算器和最終執(zhí)行元件。SIS傳感器選用：獨(dú)立設(shè)置原則：1級(jí)SIS傳感器可與DCS共用；

2級(jí)SIS傳感器宜與DCS分開；

3級(jí)SIS傳感器應(yīng)與DCS分開；冗余選擇原則：保證系統(tǒng)的安全性時(shí)，采用“或”邏輯結(jié)構(gòu)；保證系統(tǒng)的可用性時(shí)，采用“與”邏輯結(jié)構(gòu)；當(dāng)系統(tǒng)的安全性和可用性均需保證時(shí)，采用“三取二”邏輯結(jié)構(gòu)；傳感器宜采用隔爆型的變送器（壓力、差壓、差壓流量、差壓液位、溫度），不宜采用開關(guān)型傳感器；傳感器由SIS系統(tǒng)供電。SIS與DCS區(qū)別1.DCS用于生產(chǎn)過程的連續(xù)測量、常規(guī)控制（連續(xù)、順序、間歇等）、操作控制管理，保證生產(chǎn)裝置的平穩(wěn)運(yùn)行；2.SIS用于監(jiān)視生產(chǎn)裝置的運(yùn)行狀況，對(duì)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)；3.DCS是“動(dòng)態(tài)”系統(tǒng)，它始終對(duì)過程變量連續(xù)進(jìn)行檢測、運(yùn)算和控制，對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行動(dòng)態(tài)控制，確保產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量；4.SIS是“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(duì)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，使生產(chǎn)裝置安全聯(lián)鎖或停車；5.SIS比DCS在可靠性、可用性上要求更嚴(yán)格，IEC61508、IEC61511、ISAS84.01、SH/T3018強(qiáng)烈推薦SIS與DCS硬件獨(dú)立設(shè)置。二、系統(tǒng)概述

二、系統(tǒng)概述安全儀表系統(tǒng)（SIS）獲得TüV萊茵的SIL3認(rèn)證萊茵TUV認(rèn)證的功能安全設(shè)計(jì)工程師適用于緊急停車系統(tǒng)（ESD：EmergencyShutDown）燃燒爐管理系統(tǒng)（BMS：BurnerManagementSystem）

注：又稱為“鍋爐爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)”，即FSSS（FurnaceSafetySupervisionSystem）火災(zāi)及氣體檢測系統(tǒng)（FGS：

Fire&GasSystem）緊急避斷系統(tǒng)（ETS：EmergencyTripSystem）專用I/O電纜安全工程師站操作員站交換機(jī)安全工程師站編程語言:FBD,LD,ST* (IEC61131-3)在線監(jiān)視系統(tǒng)維護(hù)邏輯仿真SOE查看安全工程師站安全控制站（CPU+I/O)CPU:PowerPC（主頻：330MHz）內(nèi)存:128MB支持的I/O模塊：AI/DI/DO操作員站可以與工程師站共用也可與DCS側(cè)共用安全控制站系統(tǒng)架構(gòu)功能安全相關(guān)的部分

完全的三重化架構(gòu)

安全相關(guān)部分和非安全相關(guān)部分物理上隔離與DCS的集成DCS側(cè)失效不影響SIS側(cè)安全DCSSIS無縫集成的優(yōu)勢信息集成（過程、設(shè)備、報(bào)警）節(jié)省系統(tǒng)軟、硬件成本無縫系統(tǒng)集成的優(yōu)勢與其他的DCS系統(tǒng)集成通過Modbus通訊集成（支持冗余）靈活的系統(tǒng)規(guī)模安全工程師站安全工程師站操作員站操作員站

分布式網(wǎng)絡(luò)

-支持最多15個(gè)域；

-每個(gè)域支持最多64臺(tái)控制站。大規(guī)模及分布式中大規(guī)模一個(gè)主機(jī)籠+三個(gè)擴(kuò)展機(jī)籠

-支持最多1200I/O點(diǎn)；-1200點(diǎn)系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間小于250ms。小規(guī)模單機(jī)籠

-支持最多220I/O點(diǎn)；

-

220點(diǎn)系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間小于30ms。主機(jī)籠主機(jī)籠易于安裝維護(hù)機(jī)籠內(nèi)設(shè)置了防混淆編碼銷可避免維護(hù)人員誤操作

助拔器方便維護(hù)人員更換模塊

固定螺栓有效提高了模塊的抗振動(dòng)、抗沖擊性能硬件：機(jī)籠布局硬件：機(jī)籠擴(kuò)展一個(gè)控制站支持最多3個(gè)I/O擴(kuò)展機(jī)籠

I/O擴(kuò)展機(jī)籠通過三重化安全型I/O總線連接帶安全層的I/O總線（三重化）安全控制器及通訊模塊安全控制器（三重化、SIL3）

安全控制器32位主處理器+16位通訊協(xié)處理器

330MHz主頻

128M內(nèi)存(字節(jié)，DDR)

1M數(shù)據(jù)存儲(chǔ)(字節(jié)，SRAM)

通訊模塊32位主處理器

330MHz主頻

128M內(nèi)存(字節(jié)，DDR)

1M數(shù)據(jù)存儲(chǔ)(字節(jié)，SRAM)

冗余100M以太網(wǎng)接口

支持MODBUS接口通訊模塊（支持冗余配置）I/O模塊及端子板I/O模塊（支持冗余配置）

模擬量輸入模塊16通道、4~20mA、支持2線制和4線制儀表

數(shù)字量輸入模塊32通道、24VDC/干接點(diǎn)、支持1ms精度SOE功能

數(shù)字量輸出模塊32通道、單通道最大驅(qū)動(dòng)電流0.5A/24VDC模擬量輸入端子板16通道、用于I/V變換、支持過流保護(hù)數(shù)字量輸入端子板32通道、支持過流保護(hù)數(shù)字量輸出端子板32通道、支持過流保護(hù)端子板

軟件：概述組態(tài)工具運(yùn)行于工程師站上滿足IEC61508中對(duì)SIL3系統(tǒng)T3工具的要求功能包括：硬件配置邏輯組態(tài)離線編譯和仿真下裝強(qiáng)制SOE查看控制器運(yùn)行監(jiān)視等軟件介紹：工程管理通過樹形節(jié)點(diǎn)窗口管理用戶工程任務(wù)配置用戶程序硬件配置變量定義SOE組態(tài)MODBUS組態(tài)在線數(shù)據(jù)監(jiān)視軟件：硬件組態(tài)采用圖形化的組態(tài)方式：直觀、簡介！提供給用戶機(jī)籠組態(tài)、I/O模塊組態(tài)以及參數(shù)設(shè)定的功能。最低配置：1主機(jī)籠+1通訊模塊+3冗余控制器；最多支持3個(gè)擴(kuò)展機(jī)籠；I/O模塊成對(duì)添加（冗余配置）；在線監(jiān)視狀態(tài)下，硬件配置界面可直接查看模塊報(bào)警信息。軟件：邏輯組態(tài)支持的組態(tài)語言符合IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)，包括FBD和LD二、系統(tǒng)概述

三、成功案例1中石化海南煉油化工有限公司PX項(xiàng)目SIS系統(tǒng)2寧夏博永石化C4項(xiàng)目SIS系統(tǒng)3遂寧市賽思科天然氣有限公司天然氣生物脫硫項(xiàng)目SIS系統(tǒng)4山東魯西化工集團(tuán)股份有限公司18萬噸/年雙氧水工程項(xiàng)目ESD系統(tǒng)5合肥燃?xì)饧瘓F(tuán)川氣東輸LNG項(xiàng)目生產(chǎn)DCS系統(tǒng)及ESD、F&GS系統(tǒng)6山東華祥鹽化有限公司36萬噸年離子膜燒堿綜合技改項(xiàng)目ESD系統(tǒng)7山東濰坊億興化工10萬噸/年醋酸仲丁酯項(xiàng)目SIS系統(tǒng)8山東濰坊成泰化工異丁烯MTBF裝置SIS系統(tǒng)9山東東營潤科石油科技有限公司SIS項(xiàng)目10山東樺超化工有限公司20萬噸/年丁烯異構(gòu)項(xiàng)目SIS系統(tǒng)11湖北三寧化工透平壓縮機(jī)組綜合控制系統(tǒng)（ITCC）12山西光大焦化透平壓縮機(jī)組綜合控制系統(tǒng)（ITCC）13內(nèi)蒙古宏?？萍脊煞萦邢薰就钙綁嚎s機(jī)組綜合控制系統(tǒng)（ITCC）14山東濰坊濰焦集團(tuán)振興日升化工有限公司10萬噸年苯精制改造工程ESD系統(tǒng)15吉林省利安石油化工有限公司丙烯項(xiàng)目ESD系統(tǒng)16大連和盛化工有限公司C4項(xiàng)目SIS系統(tǒng)17山東濰坊濰焦集團(tuán)萬山化工苯加氫裝置SIS系統(tǒng)18江蘇善俊清潔能源科技有限公司18萬噸/年多元醇裝置SIS系統(tǒng)19唐山市豐南區(qū)華熠化工產(chǎn)品有限公司10萬噸/年粗苯加氫項(xiàng)目SIS系統(tǒng)20山西霍家溝水合肼項(xiàng)目ESD系統(tǒng)21杭州浙晨橡膠有限公司10萬噸/年丁苯橡膠項(xiàng)目ESD系統(tǒng)22鎮(zhèn)江綠源精細(xì)化工有限公司檀香975及鈴蘭醛項(xiàng)目ESD系統(tǒng)23安徽淮化潤夏15萬噸/年硝酸生產(chǎn)線SIS系統(tǒng)24九江天賜高新材料有限公司SIS系統(tǒng)25瀘州宏達(dá)有機(jī)化工廠加氫裝置SIS系統(tǒng)26河南開祥天源2X10萬噸/年二甲醚SIS項(xiàng)目27開封黃河河北永洋22.8萬方LNG空分SIS項(xiàng)目28中國石油川中油氣礦三臺(tái)輕烴裝置ESD系統(tǒng)29銀川寶塔精細(xì)化工有限公司35萬噸/年汽油選擇性加氫裝置SIS系統(tǒng)30中石化中原油田輕烴站液化烴球罐區(qū)改造安全儀表（SIS）項(xiàng)目31內(nèi)蒙古宏?？萍脊煞萦邢薰?0萬噸/年合成氨、52萬噸/年尿素工程SIS系統(tǒng)32南充石達(dá)化工16萬噸年工業(yè)異辛烷項(xiàng)目SIS系統(tǒng)33江西省雙強(qiáng)化工有限公司14萬噸/年合成氨、20萬噸/年尿素SIS改造項(xiàng)目34江西六國化工原料車間液氨灌區(qū)SIS系統(tǒng)35四川瀘州熱電脫銷工程ESD項(xiàng)目36黑龍江格蘭德化工年生產(chǎn)5萬噸高強(qiáng)耐溫粘彈聚合物項(xiàng)目安全保護(hù)系統(tǒng)37山東魯西化工集團(tuán)航天爐安全儀表系統(tǒng)（SIS）38山東銘浩化工20萬噸C4DCS及SIS工程合同39九江齊鑫化工醚化有限公司SIS控制系統(tǒng)40吉林市耦聯(lián)化工技術(shù)有限公司聚丙烯酰胺裝置安全儀表系統(tǒng)（SIS）41江西贛中氯堿制造有限公司SIS項(xiàng)目42山東魯西化工集團(tuán)股份有限公司25萬噸/年丁辛醇項(xiàng)目ESD系統(tǒng)43常熟振氟新材料有限公司三氟乙酸項(xiàng)目SIS系統(tǒng)44常州諾德化工新材料有限公司ESD系統(tǒng)45浙江巨化凱藍(lán)新材料六氟磷酸鋰ESD項(xiàng)目46江西贛中氯堿制造有限公司SIS系統(tǒng)47山東清沂山石化科技有限公司100萬噸/年重油綜合利用項(xiàng)目SIS系統(tǒng)48浙江閏土新材料雙氧水裝置SIS系統(tǒng)49山東魯西硝基復(fù)肥硝銨及硝酸生產(chǎn)裝置SIS系統(tǒng)50遼寧方大錦化化工科技股份有限公司12萬噸/年離子膜燒堿ESD系統(tǒng)51四川甕?；ぐ踩夹g(shù)改造SIS項(xiàng)目52邯鄲市天康自控新陽光8萬噸苯加氫DCS及SIS系統(tǒng)53常熟市濱江化工有限公司安全儀表系統(tǒng)（SIS）54山東晉煤明水化工40萬噸/年尿素（新型）等量搬遷技改SIS系統(tǒng)55中化吉林長山化工有限公司尿素生產(chǎn)裝置節(jié)能降耗改擴(kuò)建