SIS的全称是安全仪表系统,它对装置或设备可能发生的危险采取紧急措施,并对继续恶化的状态进行及时响应,使其进入一个预定义的安全停车工况,从而使危险和损失降到最低程度,保证生产设备、环境和人员安全。目前,SIS已经被广泛应用于石化等流程工业领域,是工厂企业自动控制中的重要组成部分。
安全仪表系统/safety instrumented system
实现一个或多个安全仪表功能的仪表系统。
过程风险/process risk
因非正常事件引起过程条件改变而产生的风险。
安全生命周期/safety lifecycle
从工程方案设计开始到所有安全仪表功能停止使用的全部时间。
安全仪表功能/safety instrumented function
为了防止、减少危险事件发生或保持过程安全状态,用测量仪表、逻辑控制器、最终元件以及相关软件等实现的安全保护功能或安全控制功能。
安全完整性/safety integrity
在规定的条件和时间内,安全仪表系统完成安全仪表功能的平均概率。
安全完整性等级/safety integrity level
安全功能的等级,安全完整性等级由低到高为SIL1~SIL4。
危险失效/dangerous failure
可能导致安全仪表系统处于潜在危险或丧失功能的失效。
测量仪表/sensor
SIS的组成部分,用于测量过程变量的设备。
逻辑控制器/logic solver
SIS的组成部分,用于测量过程变量的设备。
最终元件/final element
SIS的组成部分,执行逻辑控制器指令或设定的动作,使过程达到安全状态的设备。
基本过程控制系统/basic process control system
相应过程测量以及其他相关设备、其他仪表,控制系统或操作员的输入信号,按过程控制规律、算法、方式,产生输出信号实现过程控制及其相关设备运行的系统。
故障安全/failsafe
安全仪表系统发生故障时,使被控制过程转入预定安全状态。
冗余/redundancy
采用独立执行同一个功能的两个或多个部件或系统,互为备用及切换。
容错/fault tolerant
在出现故障或错误时,功能单元仍继续执行规定功能的能力。
触点/mechanical contact
由到点的金属元件组成的机械式电气器件,在外界因素作用下可以改变接通或断开到点状态。
接点/contact
在外界因素作用下可以改变接通或断开到点状态的电气器件。
SIS的基本原则
SIS主要特点
1.一定的安全完整性等级
SIS充分考虑了系统的整体安全生命周期,提出了评估安全完整性等级(SIL)的方法,规范了为实现必要的功能安全所使用的工具与措施。SIS系统的设计与开发过程必须遵循IEC61508,并应通过独立机构(如德国TÜV)的功能安全评估和认证,取得认证证书,才能在工业现场中应用。
2.较高的可用性和可维护性
SIS系统的构成部分应充分考虑到构成单元所能达到的安全仪表功能,其采用的逻辑冗余结构构成形式,以及系统本身的单一故障是否会造成系统的误停车等。同时,还要考虑系统带故障运行时,是否可对故障卡件在线维护,而不需要停整个系统。
3.容错性的多重冗余系统
SIS系统一般采用多重冗余结构以提高系统的硬件故障裕度,单一故障不会导致SIS系统安全功能丧失。如SIS系统主流的三重化结构(TMR):它将三路隔离、并行的控制系统(每路称为一个分电路)和广泛的诊断集成在一个系统中,用三取二表决提供高度完善、无差错,不会中断控制。
4.全面的故障自诊断能力
SIS系统的安全完整性要求还包括避免失效的要求和系统故障控制的要求,同时,构成系统的各个部件均需明确故障诊断措施和失效后的行为。系统整体诊断覆盖率一般高达90%以上。SIS系统的硬件具有高度可靠性,能承受大多数环境应力,如现场电磁干扰等,从而可以较好地应用于各种工业环境。
5.响应速度快
SIS系统的实时性很好,从输入变化到输出变化的响应时间一般在50~100ms,一些小型SIS系统的响应时间更短。
6.具备顺序事件记录功能
为了更好地进行事故分析与事后追忆,SIS一般具有事件顺序记录(SOE)功能,即可按时间顺序记录各个指定输入和输出及状态变量的变化时间,记录精度一般精确到毫秒级。
7.产品的功能安全设计
实现从传感器到执行元件所组成的整个回路的安全性设计,具有输入/输出(I/O)短路、断线等监测功能。
SIS与DCS等过程控制系统的区别
01
DCS用于生产过程的连续测量、常规控制(连续、顺序、间歇等)、操作控制管理,保证生产装置的平稳运行;SIS用于监视生产装置的运行状况,对出现异常工况迅速处理,使危害降到最低,使人员和生产装置处于安全状态。
02
DCS是“动态”系统,始终对过程变量连续进行检测、运算和控制,对生产过程进行动态控制,确保产品的质量和产量;SIS是“静态”系统,正常工况时,始终监视生产装置的运行,系统输出不变,对生产过程不产生影响;非正常工况时,按照预先的设计进行逻辑运算,使生产装置安全联锁或停车。
03
SIS比DCS安全性、可靠性、可用性要求更严格,因此SIS与DCS硬件理论上应独立设置。
SIS的设计原则
可靠性原则 ·
可用性原则 ·
故障安全原则 ·
过程适应原则 ·
独立设置 ·
中间环节最少原则 ·
冗余原则 ·