題目：安全儀表系統(tǒng)（SIS）2021/5/91概述隨著大型石化裝置的發(fā)展，生產(chǎn)產(chǎn)品多樣化、控制工程越趨復(fù)雜，安全保護(hù)越來越被重視。安全保護(hù)在石化生產(chǎn)過程中的表現(xiàn)形式是逐級上升的，即生產(chǎn)中使控制參數(shù)在正常范圍內(nèi)時使用的儀表調(diào)節(jié)系統(tǒng)；當(dāng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)不及時或出現(xiàn)干擾等異常，控制參數(shù)超出正常范圍時使用報警聯(lián)鎖系統(tǒng)，此時需要采取手動或自動措施使生產(chǎn)恢復(fù)到正常狀態(tài)上去；當(dāng)情況進(jìn)一步惡化達(dá)到臨界狀態(tài)時使用緊急停車系統(tǒng)，即ESD系統(tǒng)，按照預(yù)先設(shè)定的程序，包括緊急放空、儀表的選用事故狀態(tài)、動設(shè)備停止運(yùn)行等等措施，通過局部或整體停車方式消除危險；當(dāng)事故已經(jīng)出現(xiàn)，包括可燃?xì)怏w泄漏、火災(zāi)等形成時采用火氣消防系統(tǒng)來補(bǔ)救；對特殊場所，火氣消防系統(tǒng)不能徹底消除事故時，采用物理防爆措施，即使用防爆墻等；物理防爆無法徹底消除災(zāi)害時采取最后一項(xiàng)措施時緊急疏散撤離。2021/5/92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。生產(chǎn)中當(dāng)這些參數(shù)控制在規(guī)定的范圍內(nèi)時，說明生產(chǎn)過程處于正常狀態(tài)；超出這個范圍說明出現(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)，這個聲光表現(xiàn)形式稱為報警，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)過程中的一種自動安全保護(hù)系統(tǒng)，能對石油化工等生產(chǎn)過程中可能發(fā)生的危險（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。

2021/5/93一、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SIS控制器本身安全要求很高，有關(guān)國際機(jī)構(gòu)對控制器的可靠性、安全性制定了相關(guān)的安全標(biāo)準(zhǔn)，并對相關(guān)控制器產(chǎn)品和使用的編程軟件平臺、應(yīng)用于SIS程序的標(biāo)準(zhǔn)功能塊等進(jìn)行等級認(rèn)證。1、DINV19250德國標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定安全系統(tǒng)的設(shè)計等級必須符合生產(chǎn)過程現(xiàn)場的危險性等級AK1～AK8(1～8級)。2、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)，對設(shè)備的完整性、設(shè)計、操作、測試和維護(hù)提出要求，主要針對制造商和設(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SIL等級，即等級表示符號描述一級SIL1每年故障危險的平均概率為0.1～0.01二級SIL2每年故障危險的平均概率為0.01～0.001

三級SIL3每年故障危險的平均概率為0.001～0.0001四級SIL4每年故障危險的平均概率為0.0001～0.000012021/5/943、ANSI/SIAS84.01-1996美國對工業(yè)過程的安全系統(tǒng)設(shè)立的標(biāo)準(zhǔn)，是IEC61508和DINV19250的結(jié)合，但去除了SIL4這個最高級別。4、DraftIEC61511第1～4部分，適用于工藝過程工業(yè)的安全儀表系統(tǒng)（包括SIS設(shè)計者、系統(tǒng)集成商和最終用戶）的國際化標(biāo)準(zhǔn)，是IEC61508的補(bǔ)充。5、EN54的第三部分適用于火災(zāi)檢測報警系統(tǒng)的歐洲標(biāo)準(zhǔn)，NFPA72則是美國“國家火災(zāi)報警標(biāo)準(zhǔn)”等。二、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。1、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)立完成自動保護(hù)聯(lián)鎖的安全功能。見圖2—4—3“獨(dú)立的安全儀表系統(tǒng)”。2021/5/95安全儀表系統(tǒng)(SafetyInstrumentedSystem-SIS)包括傳感器（Sensor）、邏輯運(yùn)算器（Logicsolver)和最終執(zhí)行元件(Finalelement)。1.1SIS傳感器選用：獨(dú)立設(shè)置原則：1級SIS傳感器可與DCS共用；

2級SIS傳感器宜與DCS分開；

3級SIS傳感器應(yīng)與DCS分開；冗余設(shè)置原則：1級SIS傳感器可采用單一的傳感器；

2級SIS傳感器宜采用冗余的傳感器；

3級SIS傳感器應(yīng)采用冗余的傳感器；冗余選擇原則：保證系統(tǒng)的安全性時，采用“或”邏輯結(jié)構(gòu)；保證系統(tǒng)的可用性時，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，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。2021/5/961.2SIS邏輯運(yùn)算器選用：SIS邏輯運(yùn)算器：繼電器系統(tǒng)，可編程序電子系統(tǒng)，混合系統(tǒng)三種；繼電器用于I/O點(diǎn)較少,邏輯功能簡單的場合；可編程電子系統(tǒng)用于I/O點(diǎn)較多,邏輯功能復(fù)雜，與DCS、MES通信等場合；可編程電子系統(tǒng)可以是經(jīng)TUV認(rèn)證的PLC系統(tǒng)，也可是DCS和其他專用系統(tǒng)；獨(dú)立設(shè)置原則：1級SIS邏輯運(yùn)算器宜與DCS分開；

2級SIS邏輯運(yùn)算器應(yīng)與DCS分開；

3級SIS邏輯運(yùn)算器必須與DCS分開；冗余設(shè)置原則：1級SIS可采用單一的邏輯運(yùn)算器；

2級SIS宜采用冗余或容錯邏輯運(yùn)算器；

3級SIS應(yīng)采用冗余容錯邏輯運(yùn)算器；1.3SIS執(zhí)行元件選用：執(zhí)行元件： 氣動切斷閥（帶電磁閥），氣動控制閥（帶電磁閥），電動閥或液動閥等。獨(dú)立設(shè)置原則：1級SIS閥門可與DCS共用，應(yīng)確保SIS優(yōu)先于DCS動作；

2級SIS閥門宜于DCS分開；

3級SIS閥門宜于DCS分開；2021/5/97冗余設(shè)置原則：1級SIS可采用單一閥門；

2級宜采用冗余閥門；如采用單一閥門，電磁閥宜冗余配置；

3級宜采用冗余閥門；可采用一個控制閥和一個切斷閥；電磁閥設(shè)置原則：電磁閥應(yīng)采用長期帶電，低功耗，隔爆型；由SIS系統(tǒng)供電。1.4獨(dú)立設(shè)置的目的1.4.1降低控制功能和安全功能同時失效概率，當(dāng)維護(hù)DCS部分故障時也不會危及安全保護(hù)系統(tǒng)；1.4.2對于大型裝置或旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備，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)大和分析事故原因記錄，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；1.4.3DCS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SIS是靜態(tài)的，不需要人為干預(yù)，這樣設(shè)置SIS可以避免人為誤動作。2、冗余（用多個相同的模塊或部件實(shí)現(xiàn)特定功能或數(shù)據(jù)處理）2.1元件冗余：具有指定的獨(dú)立的N：1重元件，并且自動檢測故障，切換到后備設(shè)備上；2.2表決（用多數(shù)原則確定結(jié)論）結(jié)構(gòu)：如三取二表決電路，排除由于元件故障而出現(xiàn)的虛假動作，避免不應(yīng)有的停車事故。2021/5/983、故障安全（安全儀表系統(tǒng)發(fā)生故障時，使被控制過程轉(zhuǎn)入預(yù)定安全狀態(tài)）3.1報警、聯(lián)鎖的檢測元件接點(diǎn)采用正常時閉合，越限時斷開；3.2執(zhí)行元件在系統(tǒng)正常時應(yīng)是勵磁（帶電）狀態(tài)，非正常時應(yīng)是非勵磁（不帶電）狀態(tài)，重要聯(lián)鎖電磁閥采用雙三通電磁閥，即兩個電磁閥并聯(lián)運(yùn)行，防止電磁閥出故障；3.3調(diào)節(jié)閥選擇是事故狀態(tài)下，工藝裝置處于安全狀態(tài)分別選用氣開式和氣關(guān)式（保證在起源終端是裝置處于安全狀態(tài)）。4、人機(jī)接口操作站可以采用過程控制系統(tǒng)操作站，但操作站不能修改安全儀表系統(tǒng)的編程軟件；工程師站完成安全儀表系統(tǒng)編程組態(tài)和維護(hù)，可采用臺式PC機(jī)或便攜式PC機(jī)；輔助操作臺：在CCR輔助操作臺上安裝的硬件，包括緊急停車按鈕、開關(guān)、選擇器、旁路開關(guān)和信號報警器等用硬線接到CCR的SIS控制器，通過冗余安全以太網(wǎng)通信接到現(xiàn)場機(jī)柜室SIS控制器邏輯運(yùn)算。4.1手動復(fù)位：當(dāng)工藝參數(shù)由非正常狀態(tài)恢復(fù)到正常狀態(tài)時，由操作人員有步驟地進(jìn)行手動復(fù)位，重要的聯(lián)鎖系統(tǒng)和工藝變量一般采用手動復(fù)位，避免自動復(fù)位的缺陷；2021/5/994.2手動旁路：人為切除和投入，在兩種情況下使用，一是解除某些變量的聯(lián)鎖，為動設(shè)備的啟動創(chuàng)造條件；二是用于檢修事故開關(guān)；4.3延時電路：使用時間繼電器過濾脈沖干擾或瞬間突發(fā)事件引起的停機(jī)動作。5、安全儀表系統(tǒng)應(yīng)具有硬件和軟件診斷和測試功能。2021/5/9106、軟件組態(tài)應(yīng)符合IEC61131-3工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，軟件應(yīng)能在線修改和下載，在系統(tǒng)投用前應(yīng)對軟件組態(tài)進(jìn)行100%功能測試。7、SIS與DCS區(qū)別7.1DCS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；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)；7.2DCS是“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是“靜態(tài)”系統(tǒng)，正常工況時，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，它將按照預(yù)先的設(shè)計進(jìn)行邏輯運(yùn)算，使生產(chǎn)裝置安全聯(lián)鎖或停車；7.3SIS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。2021/5/9112、聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)試驗(yàn)信號報警和聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)正式投入使用前必須對其進(jìn)行檢查和測試，測試參與方包括施工單位、監(jiān)理、業(yè)主儀表、電氣、設(shè)備等各專業(yè)，聯(lián)鎖試驗(yàn)由業(yè)主工藝車間組織，施工單位配合，測試合格并得到有關(guān)方面的確認(rèn)后才能投入使用，具體包括：2.1檢查：2.1.1所有儀表單校合格；2.1.2檢查設(shè)備安裝和電纜接線正確；2.1.3檢查電源和氣源滿足要求。2.2供電：對儀表設(shè)備和回路逐個供電，檢查以下內(nèi)容2.2.1通過狀態(tài)指示燈檢查邏輯控制器運(yùn)行狀態(tài)是否正常；2.2.2檢查輸入輸出設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)是否正常；2.2.3檢查輸入輸出接點(diǎn)狀態(tài)指示燈目前狀態(tài)是否與現(xiàn)場一致；2.2.4檢查聯(lián)鎖系統(tǒng)控制站與操作站之間通信狀態(tài)，確認(rèn)操作站畫面顯示正常。2.3模擬聯(lián)動按照信號報警和聯(lián)鎖保護(hù)邏輯圖，將其劃分為多個邏輯包，根據(jù)各個邏輯包的動作條件，逐個進(jìn)行試驗(yàn)，檢查動作結(jié)果是否符合設(shè)計要求。2021/5/9122.4可能存在的問題問題造成的可能原因

檢查內(nèi)容

誤動作（1）電源失電或電壓波動超過規(guī)定值

檢查電源熔斷絲和供電方式是否合理

（2）檢測元件故障

檢查接點(diǎn)接觸是否良好，安裝位置是否合理

（3）執(zhí)行元件故障

電磁閥開路或短路，導(dǎo)壓管泄漏，空氣臟造成電磁閥關(guān)閉不嚴(yán)（4）導(dǎo)線短路或開路包括機(jī)械損傷、絕緣老化、接線端子接觸不牢固等

拒動作（1）檢測元件不動作

檢查設(shè)定值是否正確和調(diào)整的動作偏差；開關(guān)接點(diǎn)表面氧化或集灰；觸點(diǎn)容量不夠多次動作時出現(xiàn)粘結(jié)現(xiàn)象

（2）執(zhí)行器故障

電氣線路問題（短路/斷路、接地、絕緣）；電磁閥卡或機(jī)械結(jié)構(gòu)失靈

2021/5/913匯智石化SIS一、系統(tǒng)硬件簡介1、AADvance系統(tǒng)概述：AADvance系統(tǒng)發(fā)展史；AADvance系統(tǒng)特性和優(yōu)點(diǎn)；AADvance系統(tǒng)通過的認(rèn)證；2、AADvance系統(tǒng)硬件：系統(tǒng)架構(gòu)、系統(tǒng)容量及組成；控制器模塊T9110;控制器底板T9100;IO底板T9300;DI模塊T9402;DI端子板T9801/2/3;AI模塊T9432; 2021/5/914AADvance系統(tǒng)組成： CPU：T9110; CPU底板：T9100; IO底板：T9300; DO卡件：T9451; DO端子板：T9851/T9852; DI卡件：T9402; DI端子板：T9801/T9802/T9803; AI卡件：T9431/T9432; AI端子板：T9831/T9832/T9833; 擴(kuò)展線纜：T9310-02;2021/5/9152021/5/916硬件組件2021/5/917控制器模塊2021/5/918回路圖2021/5/919現(xiàn)場→端子板→繼電器→通道→卡件→CPU→工程師站2021/5/9202021/5/9212021/5/9222021/5/9232021/5/924停機(jī)應(yīng)急處理1.如突然停機(jī)，請不要慌亂，主操與外操及維保人員相互配合應(yīng)立即啟動備用壓縮機(jī)