SIS安全仪表系统

二、系统概述

一、安全仪表系统（SIS）概述在工艺生产过程中，存在各种各样的工艺参数和工艺设备状态，这些参数和状态被检测出来就是过程信号。生产中当这些参数控制在规定的范围内时，说明生产过程处于正常状态；超出这个范围说明出现异常，要求以声光形式提醒操作者采取调节措施（参数调整或设备适当操作）或者通过预定的程序使其恢复到正常值范围内，这个声光表现形式称为报警，根据预定程序的操作就是联锁；如果异常进一步扩大，为防止事故发生而采取的局部或整体生产装置停车的仪表系统，称为安全仪表系统（SIS），或紧急停车系统（ESD），它是生产过程中的一种自动安全保护系统，能对石油化工等生产过程中可能发生的危险（超出安全限定）及不采取措施而继续恶化的状态进行及时地响应和保护，使其进入预定的安全停车状态，从而保证人员、设备、生产和装置的安全。通用安全标准由于SIS属于保护装置的安全仪表系统，所以对SIS控制器本身安全要求很高，有关国际机构对控制器的可靠性、安全性制定了相关的安全标准，并对相关控制器产品和使用的编程软件平台、应用于SIS程序的标准功能块等进行等级认证。IEC61508国际电工组织制定的国际标准，用于确定过程、交通、医药工业等的安全周期(Safetylifecycle)，对设备的完整性、设计、操作、测试和维护提出要求，主要针对制造商和设备供应商。标准根据发生故障的可能性分成四个SIL等级，即等级表示符号描述一级SIL1每年故障危险的平均概率为0.1～0.01二级SIL2每年故障危险的平均概率为0.01～0.001

三级SIL3每年故障危险的平均概率为0.001～0.0001四级SIL4每年故障危险的平均概率为0.0001～0.00001联锁保护系统设置：根据《石油化工安全仪表系统设计规范》SH/T3018-2003有关要求，安全仪表系统应符合下列规定。独立安全联锁保护和停车系统独立于过程控制系统，以降低控制功能和安全功能同时失效的概率，使联锁和停车系统不依附于过程控制系统就能独立完成自动保护联锁的安全功能。见图“独立的安全仪表系统”。安全仪表系统(SafetyInstrumentedSystem-SIS)包括传感器、逻辑运算器和最终执行元件。SIS传感器选用：独立设置原则：1级SIS传感器可与DCS共用；

2级SIS传感器宜与DCS分开；

3级SIS传感器应与DCS分开；冗余选择原则：保证系统的安全性时，采用“或”逻辑结构；保证系统的可用性时，采用“与”逻辑结构；当系统的安全性和可用性均需保证时，采用“三取二”逻辑结构；传感器宜采用隔爆型的变送器（压力、差压、差压流量、差压液位、温度），不宜采用开关型传感器；传感器由SIS系统供电。SIS与DCS区别1.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；2.SIS用于监视生产装置的运行状况，对出现异常工况迅速进行处理，使危害降到最低，使人员和生产装置处于安全状态；3.DCS是“动态”系统，它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；4.SIS是“静态”系统，正常工况时，它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，非正常工况下时，它将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；5.SIS比DCS在可靠性、可用性上要求更严格，IEC61508、IEC61511、ISAS84.01、SH/T3018强烈推荐SIS与DCS硬件独立设置。二、系统概述

二、系统概述安全仪表系统（SIS）获得TÜV莱茵的SIL3认证莱茵TUV认证的功能安全设计工程师适用于紧急停车系统（ESD：EmergencyShutDown）燃烧炉管理系统（BMS：BurnerManagementSystem）

注：又称为“锅炉炉膛安全监控系统”，即FSSS（FurnaceSafetySupervisionSystem）火灾及气体检测系统（FGS：

Fire&GasSystem）紧急避断系统（ETS：EmergencyTripSystem）专用I/O电缆安全工程师站操作员站交换机安全工程师站编程语言:FBD,LD,ST* (IEC61131-3)在线监视系统维护逻辑仿真SOE查看安全工程师站安全控制站（CPU+I/O)CPU:PowerPC（主频：330MHz）内存:128MB支持的I/O模块：AI/DI/DO操作员站可以与工程师站共用也可与DCS侧共用安全控制站系统架构功能安全相关的部分

完全的三重化架构

安全相关部分和非安全相关部分物理上隔离与DCS的集成DCS侧失效不影响SIS侧安全DCSSIS无缝集成的优势信息集成（过程、设备、报警）节省系统软、硬件成本无缝系统集成的优势与其他的DCS系统集成通过Modbus通讯集成（支持冗余）灵活的系统规模安全工程师站安全工程师站操作员站操作员站

分布式网络

-支持最多15个域；

-每个域支持最多64台控制站。大规模及分布式中大规模一个主机笼+三个扩展机笼

-支持最多1200I/O点；-1200点系统响应时间小于250ms。小规模单机笼

-支持最多220I/O点；

-

220点系统响应时间小于30ms。主机笼主机笼易于安装维护机笼内设置了防混淆编码销可避免维护人员误操作

助拔器方便维护人员更换模块

固定螺栓有效提高了模块的抗振动、抗冲击性能硬件：机笼布局硬件：机笼扩展一个控制站支持最多3个I/O扩展机笼

I/O扩展机笼通过三重化安全型I/O总线连接带安全层的I/O总线（三重化）安全控制器及通讯模块安全控制器（三重化、SIL3）

安全控制器32位主处理器+16位通讯协处理器

330MHz主频

128M内存(字节，DDR)

1M数据存储(字节，SRAM)

通讯模块32位主处理器

330MHz主频

128M内存(字节，DDR)

1M数据存储(字节，SRAM)

冗余100M以太网接口

支持MODBUS接口通讯模块（支持冗余配置）I/O模块及端子板I/O模块（支持冗余配置）

模拟量输入模块16通道、4~20mA、支持2线制和4线制仪表

数字量输入模块32通道、24VDC/干接点、支持1ms精度SOE功能

数字量输出模块32通道、单通道最大驱动电流0.5A/24VDC模拟量输入端子板16通道、用于I/V变换、支持过流保护数字量输入端子板32通道、支持过流保护数字量输出端子板32通道、支持过流保护端子板

软件：概述组态工具运行于工程师站上满足IEC61508中对SIL3系统T3工具的要求功能包括：硬件配置逻辑组态离线编译和仿真下装强制SOE查看控制器运行监视等软件介绍：工程管理通过树形节点窗口管理用户工程任务配置用户程序硬件配置变量定义SOE组态MODBUS组态在线数据监视软件：硬件组态采用图形化的组态方式：直观、简介！提供给用户机笼组态、I/O模块组态以及参数设定的功能。最低配置：1主机笼+1通讯模块+3冗余控制器；最多支持3个扩展机笼；I/O模块成对添加（冗余配置）；在线监视状态下，硬件配置界面可直接查看模块报警信息。软件：逻辑组态支持的组态语言符合IEC61131-3标准，包括FBD和LD二、系统概述

三、成功案例1中石化海南炼油化工有限公司PX项目SIS系统2宁夏博永石化C4项目SIS系统3遂宁市赛思科天然气有限公司天然气生物脱硫项目SIS系统4山东鲁西化工集团股份有限公司18万吨/年双氧水工程项目ESD系统5合肥燃气集团川气东输LNG项目生产DCS系统及ESD、F&GS系统6山东华祥盐化有限公司36万吨年离子膜烧碱综合技改项目ESD系统7山东潍坊亿兴化工10万吨/年醋酸仲丁酯项目SIS系统8山东潍坊成泰化工异丁烯MTBF装置SIS系统9山东东营润科石油科技有限公司SIS项目10山东桦超化工有限公司20万吨/年丁烯异构项目SIS系统11湖北三宁化工透平压缩机组综合控制系统（ITCC）12山西光大焦化透平压缩机组综合控制系统（ITCC）13内蒙古宏裕科技股份有限公司透平压缩机组综合控制系统（ITCC）14山东潍坊潍焦集团振兴日升化工有限公司10万吨年苯精制改造工程ESD系统15吉林省利安石油化工有限公司丙烯项目ESD系统16大连和盛化工有限公司C4项目SIS系统17山东潍坊潍焦集团万山化工苯加氢装置SIS系统18江苏善俊清洁能源科技有限公司18万吨/年多元醇装置SIS系统19唐山市丰南区华熠化工产品有限公司10万吨/年粗苯加氢项目SIS系统20山西霍家沟水合肼项目ESD系统21杭州浙晨橡胶有限公司10万吨/年丁苯橡胶项目ESD系统22镇江绿源精细化工有限公司檀香975及铃兰醛项目ESD系统23安徽淮化润夏15万吨/年硝酸生产线SIS系统24九江天赐高新材料有限公司SIS系统25泸州宏达有机化工厂加氢装置SIS系统26河南开祥天源2X10万吨/年二甲醚SIS项目27开封黄河河北永洋22.8万方LNG空分SIS项目28中国石油川中油气矿三台轻烃装置ESD系统29银川宝塔精细化工有限公司35万吨/年汽油选择性加氢装置SIS系统30中石化中原油田轻烃站液化烃球罐区改造安全仪表（SIS）项目31内蒙古宏裕科技股份有限公司30万吨/年合成氨、52万吨/年尿素工程SIS系统32南充石达化工16万吨年工业异辛烷项目SIS系统33江西省双强化工有限公司14万吨/年合成氨、20万吨/年尿素SIS改造项目34江西六国化工原料车间液氨灌区SIS系统35四川泸州热电脱销工程ESD项目36黑龙江格兰德化工年生产5万吨高强耐温粘弹聚合物项目安全保护系统37山东鲁西化工集团航天炉安全仪表系统（SIS）38山东铭浩化工20万吨C4DCS及SIS工程合同39九江齐鑫化工醚化有限公司SIS控制系统40吉林市耦联化工技术有限公司聚丙烯酰胺装置安全仪表系统（SIS）41江西赣中氯碱制造有限公司SIS项目42山东鲁西化工集团股份有限公司25万吨/年丁辛醇项目ESD系统43常熟振氟新材料有限公司三氟乙酸项目SIS系统44常州诺德化工新材料有限公司ESD系统45浙江巨化凯蓝新材料六氟磷酸锂ESD项目46江西赣中氯碱制造有限公司SIS系统47山东清沂山石化科技有限公司100万吨/年重油综合利用项目SIS系统48浙江闰土新材料双氧水装置SIS系统49山东鲁西硝基复肥硝铵及硝酸生产装置SIS系统50辽宁方大锦化化工科技股份有限公司12万吨/年离子膜烧碱ESD系统51四川瓮福化工安全技术改造SIS项目52邯郸市天康自控新阳光8万吨苯加氢DCS及SIS系统53常熟市滨江化工有限公司安全仪表系统（SIS）54山东晋煤明水化工40万吨/年尿素（新型）等量搬迁技改SIS系统55中化吉林长山化工有限公司尿素生产装置节能降耗改扩建