安全控制系统（SCS）系列：ABB System 800xA Safety (用于石油和天然气行业)_23.安全仪表功能(SIF)的配置与测试.docx

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23.安全仪表功能(SIF)的配置与测试

23.1安全仪表功能(SIF)概述

安全仪表功能（SafetyInstrumentedFunction，简称SIF）是安全控制系统中用于实现特定安全目标的功能。在石油和天然气行业中，SIF主要用于检测和响应潜在的危险情况，以防止事故的发生或减轻事故的影响。每个SIF通常由传感器、逻辑处理器和最终执行元件组成，共同实现特定的安全功能。

23.1.1SIF的基本组成

传感器（Sensors）：用于检测过程变量，如温度、压力、液位等。常见的传感器包括温度传感器、压力变送器、流量计等。

逻辑处理器（LogicSolver）：根据传感器的输入信号执行逻辑运算，决定是否触发最终执行元件。逻辑处理器通常由安全PLC（ProgrammableLogicController）或安全DCS（DistributedControlSystem）实现。

最终执行元件（FinalElements）：根据逻辑处理器的输出信号执行动作，如关闭阀门、启动泵、触发报警等。常见的最终执行元件包括阀门、电机、报警器等。

23.1.2SIF的分类

SIF可以根据其功能和应用领域进行分类，常见的分类包括：

紧急停车系统（EmergencyShutdownSystem，ESD）：用于在检测到危险情况时立即停车，防止事故扩大。

燃烧控制和保护系统（BurnerManagementandProtectionSystem，BMS）：用于控制和保护燃烧器，确保燃烧过程的安全。

高压保护系统（HighPressureProtectionSystem，HPPS）：用于检测和响应高压情况，防止设备损坏。

低液位保护系统（LowLevelProtectionSystem，LLPS）：用于检测和响应低液位情况，防止设备干烧。

23.2SIF的配置步骤

配置SIF的过程涉及多个步骤，包括需求分析、系统设计、编程、测试和验证。以下是详细的配置步骤：

23.2.1需求分析

需求分析是配置SIF的首要步骤，需要明确以下内容：

安全目标：确定SIF需要实现的安全目标，如保护人员安全、防止环境污染等。

危险场景：识别可能导致危险的场景，如设备超压、火灾等。

安全完整性等级（SIL）：根据IEC61508标准，确定SIF的安全完整性等级（SafetyIntegrityLevel），通常分为SIL1、SIL2、SIL3和SIL4。

23.2.2系统设计

系统设计阶段需要根据需求分析的结果，设计SIF的结构和功能。主要步骤包括：

选择传感器：根据被检测的变量选择合适的传感器，确保其可靠性和响应速度。

设计逻辑处理器：选择合适的安全PLC或安全DCS，设计逻辑处理器的结构和逻辑。

选择最终执行元件：根据逻辑处理器的输出信号选择合适的最终执行元件，确保其执行动作的可靠性和速度。

23.2.3编程

编程阶段需要将设计的逻辑实现为具体的控制程序。在ABBSystem800xASafety中，编程通常使用编程软件如ControlBuilder-S进行。

23.2.3.1ControlBuilder-S简介

ControlBuilder-S是ABBSystem800xASafety的编程软件，支持多种编程语言，包括LadderDiagram(LD)、FunctionBlockDiagram(FBD)、StructuredText(ST)等。以下是一个简单的编程示例，使用FunctionBlockDiagram(FBD)语言实现一个简单的SIF逻辑。

23.2.3.2编程示例

假设我们需要实现一个低液位保护系统（LLPS），当液位低于预设值时关闭阀门。以下是具体的编程步骤和示例代码。

23.2.3.2.1硬件配置

添加传感器：在ControlBuilder-S中添加一个液位传感器，假设其地址为AI100。

添加逻辑处理器：添加一个安全PLC，假设其地址为CPU100。

添加最终执行元件：添加一个阀门控制模块，假设其地址为DO100。

23.2.3.2.2逻辑编程

创建功能块：在ControlBuilder-S中创建一个功能块，用于实现低液位检测和阀门关闭逻辑。

配置功能块：配置功能块的输入输出信号和逻辑运算。

//功能块定义

FUNCTION_BLOCKFB_LLPS

VAR_INPUT

LevelSensor:REAL;//液位传感器输入

END_VAR

VAR_OUTPUT

ValveClose:BOOL;//阀门关闭输出

END_VAR

VAR

LowLeve