SIS系统结构的解析.pdf

2013年 09(下) 科技创业家 TECHNOLOGICAL PIONEERS 科 技 前 沿 SIS系统结构的解析 张海涛 (中石化股份有限公司天津分公司 天津 300270) 摘 要 :随着化工行业的迅速发展和自动化水平的提高,SIS安全连锁系统已在国内石化 、电力、医药等行业中得到广泛应用,SIS系统对 确保安全和正常运行起到了极大地作用,并取得了良好的效果。本文将对SIS 系统结构作简要介绍。 关键字 :PLC SIS 安全系统 逻辑控制器 1 绪论 本身(即电气、电子、可编程)给出安全系统 关系统的子系统分为A型和B型。 逻辑控制器是SIS 的核心。它经历了从 的定义 ,只是从“安全相关 ”应用的角度规 气动逻辑(Pneumatic Logic)、机电继电器的 范对系统的特征要求 。 4 典型结构 硬接线逻辑(Hard-Wired Logic)、固态逻辑 下面例举几种在E/E/PE SIS安全相关 (Solid State Logic)和常规可编程逻辑控制 3 SIS 中SIL等级的判定 系统中的典型系统结构 。 器 ,到今天广泛使用的安全系统(安全PLC, 在讨论安全系统可编程逻辑控制器的 4.1 1OO1 单通道系统 Safety-configured Programmable Logic 结构之前先介绍一下 ,SIS中SIL等级的判 一个带有单一的逻辑解算器的控制器 Controller)。伴随着技术的巨大进步 ,设计 定标准 。 和单一的I/O的简单安全系统。既没有冗余, 理念也从“故障安全(fail safe)”过渡到“功 IEC61508和IEC61511都定义了硬件的 也没有失效模式保护。这个回路会发生安全 能安全(functional safety)。 结构约束(Architecture Constrains)概念。结 失效 ,输出为零或开路 ,也可能发生危险失 构约束用最小的硬件故障裕度或称硬件故 效。这是一个典型的非冗余常规PLC 回路。 2 安全系统PLC简介 障容错(hardware Fault Tolerance,HFT)表 （1)当输出触点出现开路故障时 ,输出 安全系统PLC简要特征 : 征 ,代表了设备或子系统在构成SIF 回路时, 电路失电,造成工艺过程的误关停 。称为 2.1 安全系统具有特定的用途 ,专门用 从硬件结构上对安全完整性等级的限制 。 FTN(fail to nuisance)或安全失效。 于安全防护或安全控制功能 ,在过程工业 IEC61508 中将构成E/E/PE的安全相 （2)当输出触电出现短路(俗称粘连)故 典型的应用包括 :紧急停车(ESD)、燃烧器 控制系统(BMS)、火气系统 ,以及高完整性 压力防护系统(HIPPS)等。 2.2 安全系统一般要经过权威机构(如 TUV)的认证,证明其适用的特定用途及其 具有的安全完整性等级(SIL)能力。 从实现的逻辑功能 、编程语言 、人机界 面 ,以及与其它系统通信等外在表象来看, 常规PLC 与安全管理系统并无明显区别 , 因常规PLC 的广泛适用性要求 ,甚至其硬 件配置和编程语言的选择 ,可能比安全系 统更加灵活。需要指出 ,IEC61508是关于电 气 、电子和可编程电子的安全相关系统的 功能安全标准 ,并没有从采用的具体技术 图3 图 1 图2