安全控制系统软件：Siemens Safety Integrity Level二次开发_（6）.SIL 安全功能的实现.docx

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SIL安全功能的实现

在上一节中，我们讨论了SiemensSafetyIntegrityLevel（SIL）的基本概念和重要性。本节将深入探讨如何在Siemens安全控制系统软件中实现SIL安全功能。我们将通过具体的实例和代码来展示如何配置和编程以确保系统的安全完整性。

1.安全功能的概述

安全功能是指在安全控制系统中，用于检测危险状态并采取措施防止或减轻危险的特定功能。这些功能通常包括输入检测、逻辑处理和输出控制。在Siemens安全控制系统中，实现SIL安全功能的关键在于正确配置安全相关的硬件和软件，确保系统在各种情况下都能可靠地执行安全逻辑。

1.1安全功能的分类

安全功能可以根据其作用范围和实现方式分为以下几类：

输入检测功能：检测系统输入信号的异常情况，如传感器故障或信号丢失。

逻辑处理功能：根据输入信号执行安全逻辑，如连锁逻辑和故障诊断。

输出控制功能：控制安全相关的输出信号，如阀门关闭或电机停转。

通信监控功能：监控系统内部和外部的通信，确保数据传输的可靠性和完整性。

故障诊断功能：检测和诊断系统故障，提供故障报告和处理建议。

2.配置安全功能

在Siemens安全控制系统中，配置安全功能通常涉及以下几个步骤：

选择合适的硬件：确保使用符合SIL要求的硬件，如SIL认证的PLC模块。

定义安全需求：根据系统风险评估的结果，定义具体的安全需求和功能。

配置硬件：在硬件配置工具中设置安全相关的参数和模块。

编程实现：使用编程工具（如TIAPortal）编写安全功能的逻辑程序。

测试验证：通过测试和验证确保安全功能的正确性和可靠性。

2.1选择合适的硬件

选择合适的硬件是实现SIL安全功能的基础。Siemens提供了多种符合SIL认证的硬件模块，如SIL3认证的S7-1500Safety系列PLC。这些模块通常具有冗余设计和自诊断功能，能够提高系统的安全性和可靠性。

2.2定义安全需求

定义安全需求是确保安全功能有效性的关键步骤。安全需求通常包括以下内容：

安全等级：确定每个安全功能的SIL等级。

输入信号：定义需要检测的输入信号及其正常范围。

输出信号：定义需要控制的输出信号及其安全状态。

逻辑处理：定义安全逻辑的处理方式，如连锁逻辑和故障处理逻辑。

通信要求：定义系统内部和外部通信的安全要求。

2.3配置硬件

在TIAPortal中配置硬件涉及以下几个步骤：

添加安全模块：在项目中添加SIL认证的安全模块。

设置参数：配置安全模块的参数，如输入输出类型、安全等级等。

连接设备：确保安全模块与现场设备正确连接。

2.3.1添加安全模块

在TIAPortal中，可以通过以下步骤添加SIL认证的安全模块：

打开TIAPortal，创建一个新的项目。

选择“硬件配置”选项卡。

在“设备视图”中，选择需要添加安全模块的PLC。

在“添加新设备”对话框中，选择“安全模块”类别。

选择合适的SIL认证安全模块，如S7-1500Safety系列的数字输入模块或模拟输入模块。

2.3.2设置参数

设置安全模块的参数可以通过以下步骤完成：

在“硬件配置”选项卡中，选择已经添加的安全模块。

在右侧的“属性”窗口中，设置模块的参数，如输入输出类型、安全等级等。

确认所有参数设置无误后，保存配置。

2.3.3连接设备

确保安全模块与现场设备正确连接的步骤如下：

使用合适的电缆和接头连接安全模块和现场设备。

在TIAPortal的“硬件配置”选项卡中，检查连接是否正确。

确认所有连接无误后，进行系统上电测试。

3.编程实现安全功能

在TIAPortal中编程实现安全功能涉及以下几个步骤：

创建安全功能块：定义安全功能的具体逻辑。

编写安全逻辑：使用梯形图（LAD）或功能块图（FBD）编写安全逻辑。

测试和验证：通过仿真和实际测试验证安全功能的正确性和可靠性。

3.1创建安全功能块

在TIAPortal中，可以通过以下步骤创建安全功能块：

打开TIAPortal，选择需要编程的PLC。

在“程序块”选项卡中，点击“新建块”。

选择“功能块”（FB）或“功能”（FC）。

命名功能块，如“FB_SafetyValve”。

在功能块中定义输入输出变量和内部数据。

3.1.1安全功能块的示例

以下是一个安全功能块的示例，用于控制一个安全阀：

//安全功能块：FB_SafetyValve

FUNCTION_BLOCKFB_SafetyValve

VAR_INPUT

inputPressure:REAL;//输入压力

highPressureLimit:REAL;//高压限值

lowPressureLimit