横河SIS介绍 Rev2教材

2024年2月7日革命性的创新

技术交流

Page1ProSafe-RS技术交流

Yokogawa及ProSafe-RS安全仪表系统及相关知识ProSafe-RS结构及特点ProSafe-RS软件工具ProSafe-RS与Centum/VP一体化方案ProSafe-RS总结Q&APage2生命周期最优化安全最优化最大化保护人员、环境和装置的安全产品、资产和安全的最优化覆盖整个生产装置资产最优化给操作者带来最全面和和最快捷的信息产品的最优化给操作者带来最易和最方便的使用2005年3月至2014年10月全球累积赢得SIS项目1902套Page3ProSafe-RS的业绩Page4ProSafe-RS国内用户天津石化高桥石化燕山石化…冀东油田吉化辽阳石化…等300余家集团公司用户Page5ProSafe-RS国内用户(续)2010年与中化(ChemChina)签订MIV框架协议目前已与下属20余家工厂签订合同江西星火有机硅厂–14,000I/O硬点世界500强之第203名中国500强之第18名Page6ProSafe-RS技术交流

Yokogawa及ProSafe-RS安全仪表系统及相关知识ProSafe-RS结构及特点ProSafe-RS软件工具ProSafe-RS与Centum/VP一体化方案ProSafe-RS总结Q&A控制高限临界报警值SIS保护控制低限PCS控制失控的过程参数ESD使装置紧急停车机械泄放机构动作正常的工艺参数Boom!联锁动作值Page7SIS的作用

印度博帕尔事件发生于1984年12月3日的凌晨，印度中央邦的博帕尔(Bhopal)美国联合碳化物(UnionCarbide)属下的联合碳化物(印度)有限公司(UCIL)，设于博帕尔贫民区附近一所农药厂发生氰化物泄漏事件。事故的起因：美国联合碳化物公司在印度博帕尔市的农药厂因管理混乱、操作不当，致使地下储罐内剧毒的甲基异氰酸脂因压力升高而爆炸外泄。后果：大约45吨毒气形成一股浓密的烟雾，袭击了博帕尔市区。这起污染事件造成近两万人死亡，20多万人受害，约5万人失明，受害面积40平方公里，数千头牲畜被毒死。Page8人类史上最严重的工业灾难之一事故案例法律规定规范1974Flixboroug(英)蒸气云爆炸1976Seveso事件(意大利)Dioxin1984Bhopal(印,美公司)杀虫剂1988Piperalpha(英)钻井平台火灾提出安全解析对策报告1982Seveso指令(EC指令)1984CIMAH(英HSE)要求预测危险性强化劳动者保护1999Seveso指令II(EC指令)做为EC各国法律强令安全解析.对策报告1989DIN192501996ISAS84.012001IEC615082003IEC615111992PSM/PSA(美国OSHA)1970198019902000Page9安全标准的发展历程向EC各国要求风险分析Page10安全仪表系统相关的国际标准IEC61508设备制造商&供应商IEC61511SIS的设计者、集成商&使用者安全仪表系统相关标准IEC61131编程语言IEC61508(1998)–功能安全电气/电子/可编程安全相关的系统TUV根据IEC61508对安全系统进行认证引入安全生命周期概念(SafetyLifeCycle)基于风险分析方法确定安全系统的安全完整性等级阐明SIS的安全完整性不仅局限于系统的完整性，而且包含设计、运行、测试和维护采用安全完整性等级SIL指标期量化望失效概率PDF以制造商为对象IEC61511(2003)面向系统集成商和最终用户使用IEC61508验证的硬件产品经实际验证的产品的应用产品适用性的证据包括：制造商的质量手册所用元件的充分确定相似运行环境和物理环境中的性能展示使用经验等Page11功能安全标准的概要来自风险解析结果的要求规格

安全仪表系统的安全性评价尺度Page12安全完整性等级-SIL35%ofPFDAvgSE15%ofPFDAvgLS50%ofPFDAvgFE35%传感器+

15%SIS控制器+50%

现场表Page13平均失效概率(PFDAVG)的分布独立的安全保护系统；

高可靠性及高可用性，无单一故障点；

全面的自诊断及故障报警指示；

在线修复能力；

快速扫描能力；

SOE功能，1ms时间分辨率；在线修改下装功能；

在线对点的强制功能；

下装前的离线仿真及比较功能；

严格的版本记录功能Page14SIS通常应具备的特征Page15ProSafe-RS技术交流

Yokogawa及ProSafe-RS安全仪表系统及相关知识ProSafe-RS结构及特点ProSafe-RS软件工具ProSafe-RS与Centum/VP一体化方案ProSafe-RS总结Q&APage16ProSafe-RS的特点InputCircuitComparator+DiagnosisInputCircuitCPUCircuitComparator+DiagnosisCPUCircuitOutputCircuitComparator+DiagnosisOutputCircuit

单输入卡、单控制器、单输出卡结构时满足IEC61508/SIL3级标准控制器和输入，输出卡内均为双CPU电路，并做内步的比较和全面的诊断

通过比较和全面的自我诊断，整个系统的诊断覆盖率达到99.5%SimpleSingleSIL3Page17ProSafe-RS的优势InputCPUOutputMPU,memoryMPU,memoryCircuit,MPUCircuit,MPUCircuit,MPUCircuit,MPUMPU,memoryMPU,memoryCircuit,MPUCircuit,MPUCircuit,MPUCircuit,MPU在单输入卡，单控制器，单输出卡结构满足IEC61508SIL3级标准。InputCircuitComparator+DiagnosisCPUCircuitComparator+DiagnosisCPUCircuitOutputCircuitComparator+DiagnosisOutputCircuitInputCircuitEverSIL3安全可靠性99.999987%(DI-DOEstimate@FMEDA)安全可靠性99.999862%(Estimate@model)RedundantOptionPage18ProSafe-RS系统结构的优势Pair&SpareFESCPUIOIOCPU控制器和I/O卡件可在线更换，不会中断过程在一个部件失效时-没有停车-SIL3在两个部件失效时-没有停车-

SIL3-在三个部件失效时-没有停车！！-SIL3-没有修复时间限制。Page19灵活的冗余搭配冗余输入冗余输出不冗余输入冗余输出不冗余输入不冗余输出冗余输入不冗余输出+不冗余/冗余CPUCPUCPUCPUCPUCPUOICPUOOICPUOIICPUOOII可对任何部分选择冗余配置灵活的选择易于降低额外的成本任一组合都是SIL3Page20ProSafe-RS的I/O卡件双重化结构及高度自诊断能力DI模块24VDC；1msSOEDO模块24VDC；AI模块4-20mA；HART，2/4线制AI模块1-5/1-10VDC；AO模块4-20mA；HARTRTDpt100SingleCPUModuleSingleInputModuleSingleOutputModuleRedundantCPUModuleRedundantInputModuleRedundantOutputModule可灵活选择冗余或非冗余结构Page21I/O节点连接方式[ConnectionConfiguration]CPUnodeIOnode(SNB10D)ESBbusOpticalcableESBBusIOnodeIOnodeV-net/IP通过光缆延伸至50公里CPUnodeI/Onode(冗余ESB总线连接)远程I/Onode(光缆连接)远程I/O距离：5/50km最大配置：1个CPUnode+9个I/OnodesPage22可按需灵活配置中型系统分布于Vnet/IP网络64站/域，100k位号微型系统大型分布式系统Page23安全控制器的设计基于“PairandSpare”技术的超可靠的CPU设计I/OBus(SB/ESB-Bus)I/OControllerMPU1MPU2MainMemory(ECC)MainMemory(ECC)ApplicationProgramMemory(FlashMemory)ControlBusInterfaceSENBusInterfaceI/OControllerControlBus(Vnet)MPU1MPU2MainMemory(ECC)Mainmemory(ECC)ApplicationProgramMemory

(FlashMemory)ControlBusInterfaceSENBusInterfaceComparator-AComparator-BComparator-AComparator-BRed.CTLRed.CTLPage24ProSafe-RS技术交流

Yokogawa及ProSafe-RS安全仪表系统及相关知识ProSafe-RS结构及特点ProSafe-RS软件工具ProSafe-RS与Centum/VP一体化方案ProSafe-RS总结Q&APage25ProSafe-RS编程组态软件IEC61131-3功能块及梯阶逻辑系统配置及I/O配置测试(PC虚拟仿真

/实际测试)自动文档生成版本控制Page26ProSafe-RS组态软件符合IEC61131-3功能块的图表和阶梯图表，文本结构语言Page27ProSafe-RS仿真测试Page28ProSafe-RS监视维护功能逻辑状态显示系统状态显示及诊断状态查看SOE记录浏览强制变量(输入值、输出值、逻辑变量)在线修改逻辑Page29ProSafe-RS在线逻辑状态显示Page30ProSafe-RS在线逻辑状态显示Page31ProSafe-RS系统状态显示Page32ProSafe-RS技术交流

Yokogawa及ProSafe-RS安全仪表系统及相关知识ProSafe-RS结构及特点ProSafe-RS软件工具ProSafe-RS与CentumVP一体化方案ProSafe-RS总结Q&A被动保护、事后分析应急保护极少的帮助信息

缺乏与DCS间的协同配合工程繁琐、速度缓慢

专用的人机界面、专用的网络串行通信至DCS

工程量大Page33传统SIS特点Page34传统DCS/SIS方案DCS、SIS分别设置缺乏信息交换

缺乏信息集成

缺乏集中监控过程Independent

LogicSolverPage35传统DCS/SIS的报警&事件DCS和SIS的报警&事件分别记录，格式不同、时间标签不同发生跳车后，需要人工逐项比较、分析原因过程Independent

LogicSolver时间

:事件01:38;eventA01:34;eventB01:29;eventC报警

;时间Alarm1;01:30Alarm2;01:32Alarm3;01:35Page36DCS/SIS一体化发展趋势

市场一体化的需求的增长用户要求更为便捷的解决方案用户要求更为集中、方便的操作监视用户要求更低的运行、维护成本用户要求对安全的保障

Page37Yokogawa的一体化解决方案Vnet//IP操作员站FCSSafetyController安全通信

ProSafe–RSCentumVP报警报警工程师站+维护工程师站报警Page38DCS和SIS“真正的无缝集成”DCS、SIS在同一窗口，便于快速响应(1秒内送达)SIS的数据可以直接在DCS中使用方便工程、维护，降低成本……FCS安全控制器HIS采用同一网络时间Yokogawa的一体化解决方案

DCS和SIS的位号可以同时引用(黄色为SIS位号)Page39Yokogawa的一体化解决方案-集中显示Page40Yokogawa的一体化解决方案-集中显示Page41Yokogawa的一体化解决方案-报警管理过程报警在同一报警窗中(上层是SCS报警,下层是全部报警信息)Page42Yokogawa的一体化解决方案-工作状态显示SIS控制站状态显示节点/模块状态数据库信息扫描周期CPU负荷通信负荷SCS安全级别强制通道的数量温度状态电池状态

Page43Yokogawa的一体化解决方案-SOE分辩率：1毫秒，跳车信号高亮显示Page44Yokogawa的一体化解决方案-PST对不同厂商的阀门定位器做PST测试遵循HART、FDT/DTM标准简单的规划、直观的结果测试结果集成到PRMPSTScheduler可在工程师站、操作员站上运行设备工程师可定期维护诊断，提高工厂运行效率PSTScheduler的优势/PRMPage45Yokogawa的一体化解决方案–机柜机柜布置采用标准设计硬件更换采用相同方法降低维护工作量FIODCS机柜SIS机柜Page46Yokogawa的一体化解决方案–灵活的网络DCS可以与SIS共用同一网络DCS可以与SIS采用独立网络EthernetBCVRepeaterCGWENGHISCGWSENGOptical

RepeaterVnetDomainASafety

ControllerVnetDomainBVnetDomainCOptical

RepeaterFCSFCSFCSSafetyENGHIS/ENGSENGFCSSafety

ControllerSafety

ControllerSafety

Con