四大主流板块，什么是四大板块

摘要：本文主要从四个方面讲解了安全仪表系统SIS的基础知识，并给朋友们讲解了一下什么是安全仪表系统及其特点。 SIS 仪器利益相关者的基础。提供有关系统的参考和参考。

1. SIS（安全仪表系统）概述

1.SIS安全系统定义：

SIS全称Safety Instrumented System，中文意思是安全仪表系统。根据美国仪器仪表协会(ISA) 对安全控制系统的定义命名。安全仪表系统（SIS）包括安全联锁系统、紧急关闭系统、有毒气体、可燃气体以及火灾探测和保护系统。 简单地说，安全仪表系统（SIS）是指能够实现一项或多项安全功能的系统。每个安全功能都可以将事故发生的可能性和风险降低到可接受的水平。

2、安全仪表系统的六大主要特点：

SIS能够检测潜在的危险故障，具有较高的安全性和广泛的自诊断能力。从系统开发阶段开始，SIS必须经过第三方认证机构的审核并获得认证后才能投入实际运行。 SIS自诊断范围广，维护时检查项目少。诊断覆盖率是指故障系统中所有故障中可以在线诊断的百分比。 SIS由三部分组成：输入部分、逻辑结构部分和输出部分，采用冗余逻辑投票方法。可编程SIS特别允许更改软件以匹配实际项目。 SIS由局域网、DCSI/F（人机接口）、开放网络等多种系统组成。 SIS设计特别注重确保从传感器到最终执行器的整个电路的安全，并包括I/O断线和短路的监控功能。 3.安全仪表系统（SIS）实现的功能和要求安全仪表系统（SIS）旨在在生产设备的启动和关闭阶段以及操作过程中保护人类健康、设备和环境。操作和维护操作。无论是生产设备本身出现故障的风险，还是人为因素或某种不可抗拒因素造成的危险，SIS系统都会立即正确地做出反应，安全联锁或关闭生产设备，并给出相应的逻辑。信号。防止危险和事故的蔓延，最大限度地减少损失。 SIS系统需要高可靠性、可用性和可维护性。即使SIS系统本身出现故障，也能提供安全保护。

2. 过程风险评估并确定安全功能的SIS 级别

1、与SIS有关的一些概念（1）安全度和安全等级安全度是指安全联锁系统在一定条件下、一定时间内执行规定安全功能的概率。安全联锁系统的安全等级称为安全等级，用PED（Probability of Failure on Demand）来定义，即发生危险的概率。 （2）SIL及SIL分级SIL是Safety Integrity Level的缩写，中文意思是综合安全等级，也称为安全等级。这是美国仪表协会（ISA）在S84.01标准中创建的过程工业安全仪表系统的分类级别，分为三个级别：1、2、3。年失败风险的平均概率。 SIL1 级的平均年故障概率为0.10 至0.01，SIL2 级的平均年故障概率为0.01 至0.001，SIL3 级的平均年故障概率为0.001 至0.0001。检查SIL 级别：

1 级：该设备被认为不太可能引起事故。即使发生事故，也不会立即造成环境污染或人员伤亡，经济损失也较小。对于此级别的安全仪表系统，需要获得SIL1 和TV2-3 认证，以为设备和产品提供一般保护。 2 级：在极少数情况下可能会导致事故。当事故发生时，会对设备和产品产生重大影响，造成环境污染、人员伤害和重大经济损失。此级别的安全仪表系统需要SIL2 和TV4 认证来保护设备和产品。 3级：该设备可能容易发生事故。一旦发生事故，会严重影响设备和产品，造成严重的环境污染、人员伤亡和重大经济损失。此级别的安全仪表系统需要SIL3 和TV5-6 认证来保护设备和产品。 （3）IEC61508标准IEC61508标准是国际电工委员会（IEC）制定的安全相关安全控制系统的性能安全标准，除ISA SIL外还涵盖ISA SIL1至3级。等级标准，IEC SIL4标准，年平均失效风险概率在0.0001至0.00001之间。

2. DIN V, 19250/IEC61508 标准风险分析图过程的风险是通过发生重大事故及其后果的概率来衡量的。目标安全水平由严重事故及其后果的可接受概率确定。目标安全等级与发生严重事故的概率之间的差值就是安全功能的SIL等级。换句话说，SIS 系统中使用了SIL 级安全功能，以将发生严重事故的可能性降低到低于目标安全水平。等级。

3. 确定总体安全级别

确定SIL级别的技术有三种：定性风险评估技术、半定量风险评估技术和定量风险评估技术。

安全功能故障率

在DIN V, 19250/IEC61508标准的风险分析图中，IEC61508标准的安全等级SIL与DIN V, 19250的最小抑制风险等级AK（TV标准）的对应关系如下表所示。

三、安全仪表系统组成1、SIS系统组成： SIS系统分为三部分：传感器部分、逻辑运算部分、最终执行单元。其结构图如下。

传感器单元使用多个仪器或系统将控制功能与安全联锁功能分开。这意味着传感器可以单独且独立地配置，以在安全设备系统和过程控制系统之间提供物理隔离。最终执行器（隔离阀、电磁阀）是安全仪表系统中最危险的设备。逻辑运算单元由输入模块、控制模块、诊断回路、输出模块四部分组成。

2、SIS与DCS的区别：

SIS和DCS在石油石化生产过程中发挥着不同的作用，如下图所示。 从安全角度来看，生产设备可分为三个等级。第一个层面是生产过程层面，第二个层面是安全层面。过程层为控制层，第三层为安全仪表系统停车防护层。

SIS 和DCS 之间的差异如下表所示。

四、SIS安全仪表系统常用术语1、故障：为了控制系统的安全，故障分为安全故障和严禁故障。安全故障是指该故障不会对生产装置造成致命事故，而严禁故障是指该故障会对装置造成灾难性后果。 2、可用性（Availability） 可用性是指系统可用的概率，用字母A表示。公式为：A=平均正常运行时间（MTTF）/（平均正常运行时间（MTTF）+平均修复时间（MTTR）） 下表以ESS为例来说明我正在做的系统可用性（利用率）。

在第一种情况下，ESS 和设备均可用。在第二种情况下，ESS和设备都变得不可用。在情况3 中，ESS 处于不可用状态，设备继续运行，但变得危险可用。分析上表可以看出，追求高可用性会带来高安全风险，而追求高安全性又会导致低可用性。 3、可靠性（Reliability） 可靠性是指在规定的时间间隔内系统发生故障的概率，用字母R表示。具体来说，可靠性是指安全联锁系统在危险故障模式下针对随机硬件或软件故障的安全性。可靠性计算是根据失效（失效）模式来确定的。失效模式有两种类型：显性失效模式（失效安全模式）和隐性失效模式（失效风险模式）。主要故障模式表现为系统故障，可靠性取决于系统硬件中包含的组件总数（通常表示为MTBF）。潜在的故障模式表现为系统操作故障。可靠性取决于系统的故障率（PFD），一般表示为： 完整性（Completeness） 可靠性和鲁棒性在语义上非常相似。来区分。 IEC 和SP4 安全完整性的定义：PES 在指定时间和条件下完成其安全功能的可靠性。 IEC (WG10)：硬件完整性：系统安全的重要组成部分，是指硬件以危险方式发生的随机故障。英国PES：安全性（Safety Integrity）：安全系统在需要执行的规定条件或要求下，按照人们的要求完成某项功能时所具有的特征。可靠性和鲁棒性的定义表明，虽然鲁棒性一词用于安全保护系统，但可靠性的范围相对较宽。 5、冗余和冗余系统冗余是指采用多个具有相同功能的模块或组件并联来实现相同的功能。冗余也可以定义为指定独立的N:1 组件，可以自动检测故障并切换到备用设备。 冗余系统是一种并行使用多个系统组件并提供故障检测和纠正功能的系统。安全仪表系统的冗余包括两部分：逻辑单元本身的冗余以及传感器和执行器的冗余。根据情况，冗余的数量和用于实现它们的软逻辑会有所不同。

6、容错能力、容错技术和容错能力(1)容错能力是指功能模块在发生故障或错误时继续执行特定功能的能力。更具体地说，冗余是指在不中断过程控制的情况下识别和补偿出现故障的控制系统组件（包括软件和硬件）并修复它们，同时继续完成指定任务的能力。故障冗余是通过冗余和故障屏蔽（旁路）的组合来实现的。 (2)错误冗余技术是在保证系统继续正常运行的同时检测和纠正错误的技术，包括各种编码技术、冗余技术、系统恢复技术以及用于错误检测和纠正的命令，包括重轨、程序重新计算。备件等切换、系统重组、检查程序、判断程序等(3)冗余系统对系统中的主要部件进行冗余备份，当系统中的软硬件发生故障时，可以通过一定的检测方法对冗余部件进行切换，从而降低整个系统的损耗。能够不间断地运行。这些故障会导致处理中断。故障修复后，可以恢复到冗余备份状态。具有此功能的系统是故障冗余系统。冗余系统分为硬件冗余系统和软件冗余系统，硬件冗余系统在SIS系统中较好。 7. 故障安全故障安全是指安全仪表系统在发生故障时以已知方式进入安全状态。故障安全是指如果ESD系统发生故障，不会影响受控过程的安全运行。 ESD 系统在正常工作条件下必须处于激励（通电）状态，在故障条件下必须处于断电（断电）状态。当发生故障时，ESD系统通过称为故障旁路或故障自保的保护开关切断故障部分的电源。因此，即使ESD本身失效也是安全的。 8、故障性能降低故障性能降低是指当SIS系统的CPU发生故障时，降低安全级别的控制方法。根据使用要求，可以通过编程方式设置发生故障时的性能下降。如果某个CPU出现故障，安全级别会显着降低，但可以维持一段时间的正常运行。此时必须在允许的故障修复时间内修复，否则系统将关闭。