安全仪表系统SIS解析

安全仪表系统SIS解析

目录

1.什么是安全仪表系统.........................................................1

2.SIS的相关标准及认证机构...................................................5

3.DCS系统和SIS系统的主要区别..............................................7

4.SIS设计应遵循的原则.......................................................8

5.故障安全原则...............................................................8

6.隐故障与显故障.............................................................9

6.1.SIS的功能安全.........................................................10

7.安全性及响应失效率..........................................................11

7.1.安全完整性等级SafetyIntegrityLevel(SIL)................................................................11

8.可用性及可用度..............................................................12

9.冗余和容专昔..................................................................13

10.普通PLC和安全PLC的区别.................................................16

10.1.前述...................................................................16

10.2.普通PLCDO卡.........................................................17

10.3.安全性单容错DO卡....................................................18

10.4.普通PLC和安全PLC的区别.............................................18

11.工艺过程风险的评估及安全度等级的评定....................................18

12.逻辑运算的基本规则.......................................................20

1.什么是安全仪表系统

在IEC61508中，SIS被称为安全相关系统(SafetyRelatedSystem),将被

控对象称为被控设备(EUC)。

IEC61511将安全仪表系统SIS定义为用于执行一个或多个安全仪表功能

(SafetyInstrumentedFunction,SIF)的仪表系统。SIS是由传感器(如各类开

关、变送器等)、逻辑控制器、以及最终元件(如电磁阀、电动门等)的组合组

成，如图1所示。

IEC61511又进一步指出，SIS可以包括，也可以不包括软件。另外，当操

作人员的手动操作被视为SIS的有机组成部分时，必须在安全规格书(Safety

RequirementSpecification，SRS)中对人员操作动作的有效性和可靠性做出明确

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规定，并包括在SIS的绩效计算中。

从SIS的发展过程看，其控制单元部分经历了电气继电器(Electrical)、电

子固态电路(Electronic)和可编程电子系统(ProgrammableElectronicSystem),

即E/E/PES三个阶段。

安监总局116号文件

国家安全监管总局于2014年11月13日下发《国家安全监管总局关于加

强化工安全仪表系统管理指导意见(安监总管三(2014)116号)》

该意见涉及到了生产，设计，管理等多个方面。HAZOP分析，SIL等级评

估，安全系统验证，老装置安全系统安全等级评估，安全系统改造等，这些工

作将在今后几年中越来越多，越来越重要！

下图为由PES构成的SIS

图ISIS的构成

SIS安全仪表系统

(1JSIF安全仪表功能可以是安全仪表保护功能，也可以是安全仪表控制功

能，或包含这两者。

(2)需要说明的是，这里所说的安全仪表控制功能，是指以连续模式

(ContinuousMode)操作并具有特定的S1L,用于防止危险状态发生或者减轻其

发生的后果，与常规的PID控制功能是完全不同的概念。

(3)SIS可以包括或不包括软件

(4)SIS的一部分也可能是人的动作

如图2所示，这是一个气液分离容器A液位控制的安全仪表功能回路

图。对这个安全仪表功能完整的描述是：当容器液位开关达到安全联锁值时，

逻辑运算器(图3)使电磁阀2断电，则切断进调节阀膜头信号，使调节阀切断

容器A进料，这个动作要在3秒内完成，安全等级必须达到SIL2。这是一个安

全仪表功能的完整描述，而所谓的安全仪表系统，则是类似一个或多个这样的

安全仪表功能的集合。

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SIS接点

图2安全仪表回路图

图2说明：

L液面超高-L1接点闭合-Z带电。

Z1常闭接点打开，S线圈断电。

S电磁阀切断，往调节阀膜头的控制信号调节阀切断工艺进料，完成联锁

保护作用。

K起：按钮开关：起动联锁保护回路兼有复位作用。

K停：起人工强制起动联锁保护作用。

K旁：旁路联锁保护作用，用于开车或检修联锁信号仪表。

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大多石油和化工生产过程具有高温、高压、易燃、易爆、有毒等危险。当

某些工艺参数超出安全极限，未及时处理或处理不当时，便有可能造成人员伤

亡、设备损坏、周边环境污染等恶性事故。这就是说，从安全的角度出发，石

油和化工生产过程自身存在着固有的风险。

总之，SIS是一种经专门机构认证，具有一定安全完整性水平，用于降低

生产过程风险的仪表安全保护系统。它不仅能响应生产过程因超过安全极限而

带来的风险，而且能检测和处理自身的故障，从而按预定条件或程序使生产过

程处于安全状态，以确保人员、设备及工厂周边环境的安全。

按照SIS的定义，下述系统均属于安全仪表系统：

安全联锁系统(SafetyInterlockSystem—SIS)；

安全关联系统(SafetyRelatedSystem—SRS)；

仪表保护系统(InstrumentProtectiveSystem—IPS)；

透平压缩机集成控制系统(IntegratedTurbo&CompressorControlSystem一

ITCC)；

火灾及气体检测系统(Fireandgassystems—F&G］；

紧急停车系统(EmergencyShutdownDevice-ESD)；

燃烧管理系统(BurnerManagementSystem)；

列车自动防护系统(ATP)

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2.SIS的相关标准及认证机构

鉴于sis涉及到人员、设备、环境的安全，因此各国均制定了相关的标

准、规范，使得sis的设计、制造、使用均有章可循。并有权威的认证机构对

产品能达到的安全等级进行确认。这些标准、规范及认证机构主要有：

(1)我国石化集团制定的行业标准SHB-Z06-1999《石油化工紧急停车及安

全联锁系统设计导则》。

(2)2006年、2007年等同采用IEC61508、IEC61511的中国国家标准

GB/T20438、GB/T21109相继发布，中国的功能安全标准开始规范我国的功

能安全工作。

(3)国际电工委员会1997年制定的IEC61508/61511标准，对用机电设备

(继电器)、固态电子设备、可编程电子设备(PLC)构成的安全联锁系统的硬件、

软件及应用作出了明确规定。

(4)美国仪表学会制定的ISA-S84.01-1996《安全仪表系统在过程工业中的

应用》。

(5)美国化学工程学会制定的AICHE(ccps)-1993,《化学过程的安全自动

化导则》。

(6)英国健康与安全执行委员会制定的HSEPES-1987,《可编程电子系统

在安全领域的应用》。

(7)德国国家标准中有安全系统制造厂商标准-DINVVDE0801、过程操作

用户标准-DINV19250和DINV19251、燃烧管理系统标准-DINVDE0116

等。

(8)德国技术监督协会(TUV)是一个独立的、权威的认证机构，它按照德国

国家标准(DIN),将ESD所达到的安全等级分为AK1-AK8,AK8安全级别最

高。其中AK4、AK5、AK6为适用于石油和化学工业取得TiiV认证的SIS产

品o

在国内石化行业中应用的SIS产品中，经过TiiV认证的主要有：

(l)Tricon、Triden,美国Triconex公司开发用于压缩机综合控制(ITCC)和

紧急停车系统。安全等级为AK6(SIL3)。

(2)FSC(Failsafecontrol),由荷兰P&F(Pepper&Fuchs)公司开发，1994年

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被Honeywell公司收购。安全等级AK6(SIL3)

(3)和利时集团HiaGuard(SIS),我国首套获TUVSIL3认证的安全仪表系

统。

(4JHIMAPES,HIMA是德国一家专业生产安全控制设备的公司，

PESfProgrammableElectronicSystem)是可编程电子系统的简称，是近几年来

国内引进较多的一种安全仪表系统。主要由H41q和H51q系统组成。H41q也

叫小系统，它分为不冗余的系统和冗余的系统，不冗余系统型号为H41q—

M,冗余系统又分为高可靠系统H41q—H和高性能系统H41q—HR。H51q称

为模块化的系统，它也分为不冗余的系统和冗余的系统，不冗余的系统型号为

H51q—H和高性能系统H51q—HRo各种型号的PES都具有TUVAK1-6级认

证。(仪控工程网在线学习频道，有关于HIMA公司及产品的介绍)

(5)Prosafe—RS,是横河电机安全仪表系统，其特点是与CENTUMCS.3000

R3的技术融合，即实现了与DSC的无缝集成。非冗余取量即可实现SIL3,通

过冗余取量实现更高的可用性。

(6JQUADLOG,由MOORE公司开发，日本横河电机公司收购后称prosafe

plc,其loo2D结构安全等级达AK6(SIL3)；

(7JSIMATICS7—400F/FH,德国SIEMENS公司产品。400F和400FH分别

为1个CPU和2个CPU运行fail-safe(F)用户程序，均取得TUV认证，安全等

级为AK1-AK6(SIL1-SIL3)；

(8)RegentTrusted,美国ICS利用宇航技术开发的安全系统。安全等级

AK4-AK6(SIL2-SIL3)；

(9)GMR90-70,美国GEFanuc公司开发。其中GMR90-70(模块式冗余容

错)的安全等级为class5(2oo3),class4(loo2)和class5(2oo2)；

(10JTRIGUARDSC300E,AUGUST公司开发，1999年成为ABB集团成员

之一，安全等级为class5和class6,系统结构为2oo3；

(ll)DeltaVSIS是艾默生推出的TuV认证的新型整体回路概念的智能安全

仪表系统，安全等级SIL3。

(12)Safeguard400&300,ABBIndustry公司开发，系统结构loo2D。

(篇幅有限不再一一列举)

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3.DCS系统和SIS系统的主要区别

集散控制系统简称DCS,也可直译为“分散控制系统”或“分布式计算机

控制系统”。它采用控制分散、操作和管理集中的基本设计思想，采用多层分

级、合作自治的结构形式。其主要特征是它的集中管理和分散控制。目前DCS

在电力、冶金、石化等各行各业都获得了极其广泛的应用。下面小编给大家介

绍一下“DCS系统和SIS系统的主要区别”

SIS系统（SafetyInstrumentedSystem安全仪表系统）属于企业生产过程自

动化范畴，用于保障安全生产的一套系统，安全等级高于DCS的自动化控制系

统，当自动化生产系统出现异常时，SIS会进行干预，降低事故发生的可能

性。

DCS集散控制系统是以微处理器为基础，采用控制功能分散、显示操作集

中、兼顾分而自治和综合协调的设计原则的新一代仪表控制系统。集散控制系

统简称DCS,也可直译为“分散控制系统”或“分布式计算机控制系统”。

1、系统的组成：

DCS一般是由人机界面操作站、通信总线及现场控制站组成；而SIS系统

是由传感器、逻辑解算器和最终元件三部分组成。即DCS不含检测执行部分。

2、实现功能：

DCS用于过程连续测量、常规控制（连续、顺序、间歇等）操作控制管理使

生产过程在正常情况下运行至最佳工况；而SIS是超越极限安全即将工艺、设

备转至安全状态。

3、工作状态：

DCS是主动的、动态的，它始终对过程变量连续进行检测、运算和控制，

对生产过程动态控制确保产品质量和产量。而SIS系统是被动的、休眠的。

4、安全级别：

DCS安全级别低，不需要安全认证；而SIS系统级别高，需要安全认证。

5、应对失效方式：

DCS系统大部分失效都是显而易见的，其失效会在生产的动态过程中自行

显现，很少存在隐性失效；SIS失效就没那么明显了，因此确定这种休眠系统

是否还能正常工作的唯一方法，就是对该系统进行周期性的诊断或测试。

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(1)系统的组成：DCS一般是由人机界面操作站、通信总线及现场控制站组

成；而SIS系统是由传感器、逻辑解算器和最终元件三部分组成。及DCS不含

检测执行部分。

(2)实现功能：DCS用于过程连续测量、常规控制(连续、顺序、间歇等)操

作控制管理使生产过程在正常情况下运行至最佳工况；而SIS是超越极限安全

即将工艺、设备转至安全状态。

(3)工作状态：DCS是主动的、动态的，它始终对过程变量连续进行检测、

运算和控制，对生产过程动态控制确保产品质量和产量。而SIS系统是被动

的、休眠的。

(4)安全级别：DCS安全级别低，不需要安全认证；而SIS系统级别高，需

要安全认证。

(5)应对失效方式：DCS系统大部分失效都是显而易见的，其失效会在生产

的动态过程中自行显现，很少存在隐性失效；SIS失效就没那么明显了，因此

确定这种休眠系统是否还能正常工作的唯一方法，就是对该系统进行周期性的

诊断或测试。因此安全仪表系统需要人为的进行周期性的离线或在线检验测

试，而有些安全系统则带有内部自诊断。

4.SIS设计应遵循的原则

(1)原则上应独立设置(含检测和执行单元)；

(2)中间环节最少；

(3)应为故障安全型；

(4)采用冗余容错结构。

5.故障安全原则

组成SIS的各环节自身出现故障的概率不可能为零，且供电、供气中断亦

可能发生。

当内部或外部原因使SIS失效时，被保护的对象(装置)应按预定的顺序安

全停车，自动转入安全状态(FaulttoSafety),这就是故障安全原则。

具体体现：

(1)现场开关仪表选用常闭接点，工艺正常时，触点闭合，达到安全极限时

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触点断开，触发联锁动作，必要时采用“二选一”、“二选二”或“三选二”

配置。

(2)电磁阀采用正常励磁，联锁未动作时，电磁阀线圈带电，联锁动作时断

电。

(3)送往电气配电室用以开/停电机的接点用中间继电器隔离，其励磁电路

应为故障安全型。

(4)作为控制装置(如PLC)“故障安全”意味着当其自身出现故障而不是工

艺或设备超过极限工作范围时，至少应该联锁动作，以便按预定的顺序安全停

车(这对工艺和设备而言是安全的)；进而应通过硬件和软件的冗余和容错技

术，在过程安全时间(PST-ProcessSafetyTime)内检测到故障，自动执行纠错程

序，排除故障。

6.隐故障与显故障

隐故障(CovertFault)：不对危险产生报警，允许危险发展的故障，是故障

危险故障(SHB-Z06-1999)。CovertFault：Faultthatcanbeclassifiedas

hidden,concealed,undetected,unrevealed,latent,ect.(ISA-S84.01-1996)

显故障(OvertFault)：能显示出故障自身存在的故障，是故障安全故障

(SHB-Z06-1999)。OvertFault：Faultthatcanbeclassifiedasannounced,

detected,revealed,ect.(ISA-S84.01-1996)

SIS系统拒动：当工艺条件达到或超过安全极限时，SIS本应引导工艺过程

停车，但由于其自身存在隐性故障(危险故障)，譬如输出开关被误连短路，而

不能响应此要求，即该停车而拒停，降低了安全性。危险失效定义为这样一些

失效，这些失效会阻止SIS系统对潜在的危险工况做出反应。

SIS系统误动：在图4中，当输出开关由于某种原因处于非激励状态，即

使潜在的危险工况没有发生，SIS也会进入一种安全失效状态见图5,这种情

况经常被称为“误动"。误动可能会以许多不同方式发生。例如，输入电路可能

会发生故障，从而使逻辑解算器误认为是传感器检测到了危险工况，而事实上

并没有这种情况发生。逻辑解算器本身也可能出现运算错误，并导致输出回路

失电，输出回路可能出现开路。SIS的许多元件失效均会导致系统进入安全失

效状态。

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正常工作时

输出开关处

在激励状态

正常运行时

压力开关SIS

开关闭合，输出开关

非正常运行------------>

开关量输入

时开关打开负

载非正常运行时

输出开关处在

失励状态

图4正常运行时的正常激励系统

++

输出电路发

即使压力开关生开路故障

闭合，由于输压力开关〉尔

入电路的故障

开关量输入

SIS也会误认

为它是打开的

逻辑解算器不能读取1输入，

不能进行正常的逻辑运算，也

不能生成逻辑1输出

图5sls安全失效状态的“误动"

PFS（安全故障概率）：正常激励的SIS系统在它的输出非激励时，就会处于

故障状态，这有一个概率。称为安全故障概率（PFS）,或称误动率。

PFD（要求时失效概率）：这是一个衡量安全性的指标，称为要求时失效概

率。它意味着系统是危险的。它不会再要求（潜在的紧急条件）发生时产生响

应。

6.1.SIS的功能安全

安全仪表系统必须在工业系统出现危险情况时正确执行其对应的安全功

能，安全仪表系统的这种特性被称为功能安全。

功能安全实际上讲的是sis系统自身的安全问题。

如图6示安全仪表系统，该系统由一个压力变送器、一个阀门和一个安全

PLC组成的SIS系统。

（1）压力变送器检测容器内压力并将其变换成合适的信号传送给安全PLC,

安全PLC判断若压力超过了额定值则打开阀门以降低容器内压力，这被称为安

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全系统的一个安全功能。很明显例子中仪表安全系统只有一个安全功能。如果

三个设备有一个或多个失效，安全功能将失效，即它将不能对压力容器内压力

进行限制。因此安全仪表系统的安全性能由传感器、逻辑解算器和执行器三部

分功能决定。

(2)SIS安全功能实际上讲的是让SIS执行什么样的安全任务，如何保护受

控设备。

7.安全性及响应失效率

(1)当工艺条件达到或超过安全极限值时，SIS本应引导工艺过程停车，但

由于其自身存在隐故障(危险故障)而不能响应此要求，即该停车而拒停，降低

了安全性。

(2)衡量安全性的指标为响应失效率或称要求的故障率(PFD：Probabilityof

FailureonDemand)。它是安全联锁系统按要求执行指定功能的故障概率。是

度量安全联锁系统按要求模式工作故障率的目标值(SHB-Z06-1999)。

(3)不同的工业过程(如生产规模、原料和产品的种类、工艺和设备的复杂

程度等)对安全的要求是不同的。上述的国际标准将其划分为若干安全完整性

等级(SIL：SafetyIntegrityLevel)。

7.1.安全完整性等级SafetyIntegrityLevel(SIL)

安全完整性等级(SIL)是一种离散的等级，用来规定分配给E/E/PE安全相

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关系统安全功能的安全完整性要求。

（1）安全完整性等级可分为4个等级，SIL4是安全完整性最高的等级（平均

概率最高），SIL1是最低等级；

（2）安全完整性等级越高，应执行所要求的安全功能的概率也越高；

（3）根据安全相关系统使用方式，要求发生的频率可分为低要求操作模式

（＜=1次）和高要求或连续操作模式仁＞1次/年）。

根据GB/T20438标准，在不同的操作模式下，安全完整性的目标失效概

率和目标风险降低见表1和表2。

采用不同的操作模式结构有可能使用几个安全完整性等级较低的系统来满

足一个较高安全完整性等级功能的需要（例如：使用一个SIL2和一个SIL1的系

统共同来满足一个SIL3功能的需要）。

表1安全完整性等级：要求时的失效概率

低要求操作模式（平均失效概率）

要求时的目标平均失效

斐全完整性等级（SIL）目标风险降低

概率

4N10-5〜vl(H>10000~<100000

3>104-<103>1000〜010000

2>103~<102>100-<1000

1之102〜<101>10〜<100

表2安全完整性等级：SIF的危险失效概率

高要求或连续操作模式（每小时危险失效概率）

安全完整性等级

执行仪表安全功能的目标危险失效概率

（SIL）

4N109〜<108

3>10-8~<10-7

2>107~<106

1>10-6〜V10-5

表3SIL与PFD的对应关系

8.可用性及可用度

工艺条件并未达到安全极限值，SIS不应引导工艺过程停车，但由于其自

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身存在显故障(安全故障)而导致工艺过程停车，即不该停车而误停，降低了可

用性。

可用度(A：Availability)是指系统可使用工作时间的概率，用百分数计算:

MTBF：平均故障间隔时间(MeanTimeBetweenFailures)

MDT：平均停车时间(MeanDowntime)

MTBF：平均故障间隔时间(MeanTimeBetweenFailure)

MTTR：平均恢复时间(MeanTimetoRepair)

MTTF：平均无故障时间(MeanTimetoFailure)

例如：

图7MTTF.和\IIBF

图7MTTF、MTTR和MTBF的关系

9.冗余和容错

冗余(Redundant)

具有指定的独立的N：1重元件，并且可以自动地检测故障，切换到后备

设备上。(SHB-Z06-1999)

冗余系统(RedundantSystem)

并行地使用多个系统部件，以提供错误检测和错误校正能力的系统。

(SHB-Z06-1999)o

容错(FaultTolerant)

具有内部冗余的并行元件和集成逻辑，当硬件或软件部分故障时，能够识

别故障并使故障旁路，进而继续执行指定的功能。或在硬件和软件发生故障的

情况下，系统仍具有继续运行的能力。它往往包括三方面的功能：第一是约束

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故障，即限制过程或进程的动作，以防止在错误被检测出来之前继续扩大；第

二是检测故障，即对信息和过程或进程的动作进行动态检测；第三是故障恢复

即更换或修正失效的部件。(SHB-Z06-1999)

容错系统(FaultTolerantSystem)

具有容错结构的硬件与软件系统。(SHB-Z06-1999)

总之，通过冗余和故障屏蔽的结合来实现容错。容错系统一定是冗余系

统，冗余系统不一定是容错系统。容错系统的冗余形式有双重、三重、四重

等。图8和图9、图10分别表示CPU冗余(双机热备)和三重化冗余容错系

统。

现场设备

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图9三重模块冗余容错系统

图10三重信号冗余容错系统

怎样通过冗余来改善系统的整体SIL水平

(1)当一个SIS系统的安全完整性等级要求为SIL3,而实际配置为传感器为

2.2X10-3(SIL2),逻辑解算器为L3X1O-4(SIL3)(包括I/O接口)，终端执行器

为2.41X10-3(SIL2),所以整个系统为S1L2不满足要求。

(2)于是我们改变传感器的配置结构，选择1002冗余，其中共因失效

=10%,诊断覆盖率(DC)=90%,可以算出loo2传感器的结构的PFD=2.3X

10-4,达到SIL3的水平，同理可以配置执行器为loo2冗余结构，也可达到

SIL3的要求，于是最终整体SIS系统的SIL可以达到SIL3的要求。

(3)这个问题的解决给我们以启示，当装置引进一个SIS系统时，整体安全

完整性等级不仅取决于逻辑解算器部分，而且传感器、终端执行器部分也非常

关键。配置系统时，除了引进一个SIL3的安全仪表系统，譬如FSC等，还要

将传感器、终端执行器一并讨论。算出SIS整体的SIL数据，定量的安全仪表

系统配置任务才算完成。

冗余表决方法及其安全性、可用性的关系

可用性(A：Availability)是指系统可使用工作时间(连续运行时间)的概率，

用百分数计算A值越大，可用性越好：

A=MTBF/(MTBF+MTTR)

而PFD=MTTR/(MTBF+MTTR)

PFD越小则安全性越好。

冗余逻辑表决方法及安全性-可用性的关系例子如表4所示。

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表4冗余逻辑的表决方法及其与安全性、可用性的关系

隐故障概率显故障概率

表决方法允许不允许安全性可用性

（拒动）（误动）

一选一,__Olool

0.020.04

存在隐故障

（短路的概（开路的概差差

和显故障

率）率）

二选一lloo20.08其中之一存

0.0004其中之一存

（只要有一在隐故障

（两个均短在显故障最好最差

个开路的概（仍可安全

路的概率）（将误停车）

率）停车）

二选二2oo20.04其中之一存

0.0016其中之一存

（只要有一在显故障

（两个均开在隐故障最差最好

个短路的概（不会误停

路的概率）（该停拒停）

率）车）

三选二2oo30.00120.0048

其中之一存其中两个存

（三个中两（三个中两

在隐故障或在隐故障或较好较好

个均短路的个均开路的

显故障显故障

概率）概率）

注：此表中故障概率数据摘自西门子公司资料

以上可见：

（1）隐故障（危险故障）使SIS该动而拒动，隐故障概率越高，安全性越差。

（2）显故障（安全故障）使ESD不该动而误动，显故障概率越高，可用性越

差。

1002（二选一）安全性最好，但可用性最差；2oo2（二选二）可用性最好，但

安全性最差；2oo3（三选二）可兼顾。

10.普通PLC和安全PLC的区别

10.1.前述

普通PLC和可以作为ESD控制部分的安全PLC的主要区别是：普通PLC

不是按故障安全型设计的，当系统内部元件出现短路故障时，它并不能检测

到，因此其输出状态不能保证系统回到预定的安全状态。这种PLC只能用于安

全度等级要求低的场合。现以输出电路为例予以说明。

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+24VDC

来自CPU的控制信号

如电磁

OVDC

10.2.普通PLCDO卡

(1)当1、2两点短路时，来自PLC的控制信号将不起作用(失效)，电磁阀

将一直处于带电(励磁)状态，即需要联锁动作(电磁阀释电停车)时，由于此故

障的存在而拒动，其输出不能保证处于安全停车状态。这就是违背了故障安全

(FaulttoSafety)的原则。

(2)当1、2两点开路时，将导致误动作而停车，同样会带来损失。可见,

这种普通PLC的DO卡输出电路的安全性和可用性都是不高的。

+24VDC

如电磁阀

图12安全性单容错DO卡示意图

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10.3.安全性单容错DO卡

图12所示为一种带有安全性单容错的DO卡示意图(它是HoneywellSMS

FSC-101型输出示意图)。

这里，中央处理器不仅向串联的场效应管(FET)发出控制信号，而且还接

受来自场效应管的状态反馈信号，以便对其输出进行全面测试。当测得某管输

出发生短路时，中央处理器即启动纠错动作，隔离相关的故障。看门狗(Watch

Dog)是个多通道的计时器电路。它由中央处理器和内存等周期性地触发，如果

两个触发之间的时间小于某设定值或者大于某最大值，则看门狗的输出将失

效。同时看门狗还能监视内部工作电压，使之在正常的电压范围内。

10.4.普通PLC和安全PLC的区别

以上仅是DO卡上的差别。作为安全PLC,至少应具备以下几点：

(1)满足相关安全标准规范要求，且经过权威机构认证，取得了相应安全等

级证书；

(2)在硬件和软件上采用冗余、容错措施，具有完善的测试手段，当检测到

系统故障，特别是危险故障时能使系统回到安全状态；

(3)能进行系统故障报警，指示故障原因、故障位置，便于在线维护；

能与DCS或其它设备进行通讯。

11.工艺过程风险的评估及安全度等级的评定

不同的工艺过程(生产规模、原料和产品的种类、工艺和设备的复杂程度

等)对安全的要求是不同的。一个具体的工艺过程，是否需要配置SI