化工安全控制系统（SIS）系列：Siemens Simatic SIS_（5）.SIS系统的软件架构与编程.docx

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SIS系统的软件架构与编程

1.SIS系统的软件架构概述

1.1软件架构的重要性

在化工安全控制系统（SIS）中，软件架构的设计和实现至关重要。SIS系统的软件架构不仅需要确保系统的可靠性和安全性，还要满足实时性和可维护性的要求。一个合理的软件架构可以提高系统的效率，减少开发和维护成本，同时提升系统的整体性能。

1.2SIS系统的软件架构组成

SiemensSimaticSIS系统的软件架构主要包括以下几个部分：

安全控制器：负责执行安全逻辑，确保系统在出现异常情况时能够迅速采取措施。

安全I/O：与现场设备进行通信，采集输入信号并输出控制信号。

工程工具：用于系统的配置、编程和调试。

操作站：提供人机交互界面，用于监视和控制SIS系统。

通信网络：确保各个组件之间的信息传递。

1.3安全控制器的架构

安全控制器是SIS系统的核心部分，通常采用双通道或三通道冗余结构，以提高系统的可靠性和安全性。常见的安全控制器有SimaticSISCompact、SimaticSIPROTEC等。

1.3.1双通道冗余结构

双通道冗余结构通过两套独立的处理单元和通信系统来实现冗余。如果一个通道失效，另一个通道可以立即接管，确保系统的连续运行。

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|通道A||通道B|

|++||++|

||处理单元A||||处理单元B||

|++||++|

||通信系统A||||通信系统B||

|++||++|

||安全I/OA||||安全I/OB||

|++||++|

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1.3.2三通道冗余结构

三通道冗余结构通过三套独立的处理单元和通信系统来实现更高的可靠性。这种结构通常用于对安全性要求极高的场合。

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|通道A||通道B||通道C|

|++||++||++|

||处理单元A||||处理单元B||||处理单元C||

|++||++||++|

||通信系统A||||通信系统B||||通信系统C||

|++||++||++|

||安全I/OA||||安全I/OB||||安全I/OC||

|++||++||++|

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2.SIS系统的编程基础

2.1编程语言和工具

SiemensSimaticSIS系统主要使用IEC61131-3标准的编程语言，包括梯形图（LD）、功能块图（FBD）、结构文本（ST）等。常用的编程工具包括SimaticSTEP7Safety、SimaticSafetyIntegrated等。

2.2梯形图（LD）编程

梯形图是一种图形化的编程语言，广泛用于工业控制系统的编程。在SIS系统中，梯形图主要用于实现简单的安全逻辑。

2.2.1梯形图的基本元素

线圈（Coil）：表示输出继电器。

触点（Contact）：表示输入继电器或逻辑条件。

定时器（Timer）：用于延时控制。

计数器（Counter）：用于计数控制。

2.2.2梯形图编程示例

假设我们需要实现一个简单的安全逻辑：当两个紧急停止按钮（ES1和ES2）中的任何一个被按下时，系统立即停止。

|[ES1]+[ES2]||[]|

|||

+()+||

||

|[ES1]+[