安全仪表系统ppt课件
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安全仪表系统PPT
e t PFD 1 tD CE D CE
式4
因为λD tCE《1 ，因此对于1oo1 结构在要求时的平均失效概率为:
PFD t ( )
G
DU
DD CE
式5
2) 1oo2
此结构由两个并联的通道构成，无论哪一个通道都能处理安全功能。因此
，如果两个通道都存在危险失效，则在要求时某个安全功能失效。假设任
目前国际上常用的有关安全系统的标准如下： IEC61508标准根据安全系统满足安全要求的程度将安全系统分为4个等级即SIL1~4,SIL1 最低，SIL4等级最高。德国的TBV标准将安全等级分为8个等级即AK1~AK8，AK1最低， AK8最高。ANSI/ISA-84.1将安全系统分为3个等级即SIL1~SIL3，SIL1最低，SIL3最高。 下表是IEC61058的SIL与其他标准的安全等级之间的对照。
2)
1oo3
正常状态下，三个输入 端均为1，一旦任一端信 号为0，发生故障，通过 表决器执行命令，执行 器执行相应动作。适用 于安全性很高的场合， 但增大了安全失效发生 的机会。
3)
2oo3
正常状态下，三个输入端均为1，当其 中任两个组合信号同时为0发生故障时， 通过表决器执行命令，执行器执行相 应的动作。其安全性和可用性保持在 合理的水平，适用于安全性、可用性 均较高的场合，这个结构也是目前应 用最广泛的结构。
PFDS PFDGi PFDEF PFDGj
注：表B.2~表B.5详见标准IEC61508或GB-T20438
Page18
计算过程
低要求操作模式的结构 1）1oo1 这种结构包括一个单通道。在这种结构中当产生一个要求时，任何危险失 效就会导致一个安全功能失效。
安全仪表系统简介
(3)IEC 61508 国际电工委员会国际标准。该标准广泛用于确定 过程、交通、医药工业等的安全周期，它不仅要求设备的完整性， 同时对设计、操作、测试和维护都有要求。本标准根据发生故障 的可能性来分为4个SIL等级。
第6章 安全仪表系统
(4)ANSI/ISA S84.01-1996 是美国对于工业过程的安 全系统所制定的标准。它沿用了IEC61508 标准并保留 了DIN V 19250标准，ANSI/SIA S84.01-1996标准 不包括SIL 4这一最高级别。S84委员会认为SIL4仅适 用于医药、交通的保护性仪表这一层次，而对应的工 艺流程则可以在设计中融合多个层次的保护性仪表。
第6章 安全仪表系统
3、SIS与 DCS区别
●DCS用于生产过程的连续测量、常规控制（连续、顺序、间 歇等）、操作控制管理，保证生产装置的平稳运行；
● SIS用于监视生产装置的运行状况，对出现异常工况迅速处 理，使危害降到最低，使人员和生产装置处于安全状态；
●DCS是是“动态”系统，始终对过程变量连续进行检测、运 算和控制，对生产过程进行动态控制，确保产品的质量和产 量；
● “安全仪表系统”降低危险事件发生的频率，保持或达到 生产过程的安全状态。
●“减压设施、物理防护”减轻和抑制危险事件的后果，如 FGS、安全阀、爆破膜、抗爆墙、防护围堰等。
● “应急响应”包括全厂和社区层，紧急广播、火灾消防、 人员紧急撤离、 医疗救助、工厂周边社区人员撤离、社会 救助等。
第6章 安全仪表系统
● SIS是是 “静态”系统，正常工况时，始终监视生产装置 的运行，系统输出不变，对生产过程不产生影响；非正常工 况时，按照预先的设计进行逻辑运算，使生产装置安全联锁 或停车；
安全仪表系统及其功能安全 PPT
安全仪表功能SIF Safety Instrumented Function
--每个SIF针对特定的风险 --每套SIS可以执行多个SIF --安全功能和安全仪表功能 --危险出现时，要求SIS正确执行对应的SIF
（二）作用
监视生产过程的状态，在出现危险的条件时，自动执 行其规定的安全仪表功能，防止危险事件发生，或减轻危 险事件造成的影响。
工厂内部紧急应对计划 周边区域防灾计划
工厂内部的应急计划 周边居民、公共设施的应急计划
保护层模型 （洋葱模型）
1
LOPA
Layer of protection analysis
社区紧急响应 全厂紧急响应 物理防护(防护堤) 物理防护(释放设备) SIS自动动作
关键报警, 操作员监控, 人工干预
基本控制, 工艺报警, 操作员监控
Gellingen-比利时
2004.07.30
24 人死亡 132 人受伤
© HIMA 2008
• 安全系统已经发现泄漏，提示停 • 影响后续电厂，当地市区30%电力 • 坚持运转，七人一组寻找漏点 • 一组找到漏点，恰逢燃爆，当场全部死亡
仅有安全系统是不够的
2005年10月10日
英国Buncefield储油终端爆炸和火灾事故
SH/T 3018-2003石油化工安全仪表系统设计规范 用仪表实现安全功能的系统。系统包括传感器，逻辑运算器，最终 执行元件及相应软件等。
IEC 61511 （GB/T20119） Functionalsafety: safety instrumente d systems for the process industry sector 用来完成一个或多个安全仪表功能的仪表系统。安全仪表系统由传 感器，运算器和最终元件组合而成。
化工有限公司安全仪表系统SIS(PPT77页)
化工有限公司安全仪表系统SIS(PPT77 页)
安全仪表系统(SIS )
中海石油建滔化工有限公司 电仪技术部
化工有限公司安全仪表系统SIS(PPT77 页)
化工有限公司安全仪表系统SIS(PPT77 页)
1 什么是安全仪表系统?
化工有限公司安全仪表系统SIS(PPT77 页)
化工有限公司安全仪表系统SIS(PPT77 页)
SIS可以包括或不包括软件 SIS的一部分也可能是人的动作
化工有限公司安全仪表系统SIS(PPT77 页)
化工有限公司安全仪表系统SIS(PPT77 页)
SIS安全仪表系统
如图2所示，这是一个气液分离容器A液位控制的安 全仪表功能回路图。对这个安全仪表功能完整的描述 是：当容器液位开关达到安全联锁值时，逻辑运算器 （图3）使电磁阀2断电，则切断进调节阀膜头信号， 使调节阀切断容器A进料，这个动作要在3秒内完成， 安全等级必须达到SIL2。这是一个安全仪表功能的 完整描述，而所谓的安全仪表系统，则是类似一个或 多个这样的安全仪表功能的集合。
化工有限公司安全仪表系统SIS(PPT77 页)
化工有限公司安全仪表系统SIS(PPT77 页)
图1 SIS的构成
下图为由PES构成的SIS
检测单元
输入模块
PES 控制模块
输出模块
执行单元
化工有限公司安全仪表系统SIS(PPT77 页)
化工有限公司安全仪表系统SIS(PPT77 页) 化工有限公司安全仪表系统SIS(PPT77 页)
1 什么是安全仪表系统?
在IEC61508 中，SIS被称为安全相关系统（Safety Related System）,将被控对象称为被控设备（EUC）。
IEC61511将安全仪表系统SIS定义为用于执行一个或多个安全仪 表功能（Safety Instrumented Function,SIF）的仪表系统。SIS是由 传感器（如各类开关、变送器等）、逻辑控制器、以及最终元件 （如电磁阀、电动门等）的组合组成,如图1所示。
安全仪表系统(SIS )
中海石油建滔化工有限公司 电仪技术部
化工有限公司安全仪表系统SIS(PPT77 页)
化工有限公司安全仪表系统SIS(PPT77 页)
1 什么是安全仪表系统?
化工有限公司安全仪表系统SIS(PPT77 页)
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SIS可以包括或不包括软件 SIS的一部分也可能是人的动作
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SIS安全仪表系统
如图2所示，这是一个气液分离容器A液位控制的安 全仪表功能回路图。对这个安全仪表功能完整的描述 是：当容器液位开关达到安全联锁值时，逻辑运算器 （图3）使电磁阀2断电，则切断进调节阀膜头信号， 使调节阀切断容器A进料，这个动作要在3秒内完成， 安全等级必须达到SIL2。这是一个安全仪表功能的 完整描述，而所谓的安全仪表系统，则是类似一个或 多个这样的安全仪表功能的集合。
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图1 SIS的构成
下图为由PES构成的SIS
检测单元
输入模块
PES 控制模块
输出模块
执行单元
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1 什么是安全仪表系统?
在IEC61508 中，SIS被称为安全相关系统（Safety Related System）,将被控对象称为被控设备（EUC）。
IEC61511将安全仪表系统SIS定义为用于执行一个或多个安全仪 表功能（Safety Instrumented Function,SIF）的仪表系统。SIS是由 传感器（如各类开关、变送器等）、逻辑控制器、以及最终元件 （如电磁阀、电动门等）的组合组成,如图1所示。
2020年安全仪表系统及安全生命周期管理 PPT课件
2010年底前，全省所有采用危险工艺的化工生产装置和高危险化工 储存装置，必须实现生产过程中危险环节关键操作的自动化控制，温度 、压力、流量、液位及可燃、有毒气体浓度等工艺指标的超限报警， 生产装置的安全联锁停车；涉及硝化、氧化、磺化、氯化、氟化、重 氮化、加氢反应等危险工艺的化工生产装置，要在实现自动化控制的基 础上装备紧急停车系统（ESD）或安全仪表系统（SIS）。
液位指示失效
储罐附件的可燃气体报警器不灵敏。
可燃气体报警器 不灵敏
液位高高联锁切 断失效
一、什么是安全仪表系统（SIS）
2.事故教训
1
一、什么是安全仪表系统（SIS）
2.训
2005年3月23日，英国石油 公司美国德克萨斯州炼油厂 的碳氢化合物车间发生火灾 和一系列爆炸事故，15人当 场炸死，170余人受伤，导 致了严重的经济损失。
一、什么是安全仪表系统（SIS）
4.什么是SIS？
一、什么是安全仪表系统（SIS）
4.什么是SIS？
摘自GB/T 50770-2013
一、什么是安全仪表系统（SIS）
2.事故教训
主管 人员 失误
开车误操作，温度 超标，液位计不准
高高液位开关报警 失效
减灾
相应 没有 启动
一、什么是安全仪表系统（SIS）
2.事故教训
开车误操作，温度 超标，密度降低， 液位计不准
一、什么是安全仪表系统（SIS）
2.事故教训
一、什么是安全仪表系统（SIS）
一、什么是安全仪表系统（SIS）
2. 事故教训
2005年12月11日，英国邦斯 菲尔德油库爆炸火灾事故， 烧毁大型储油罐20余座，43 人受伤，直接经济损失2.5 亿英镑。为欧洲至今为止最 大的爆炸火灾事故。
液位指示失效
储罐附件的可燃气体报警器不灵敏。
可燃气体报警器 不灵敏
液位高高联锁切 断失效
一、什么是安全仪表系统（SIS）
2.事故教训
1
一、什么是安全仪表系统（SIS）
2.训
2005年3月23日，英国石油 公司美国德克萨斯州炼油厂 的碳氢化合物车间发生火灾 和一系列爆炸事故，15人当 场炸死，170余人受伤，导 致了严重的经济损失。
一、什么是安全仪表系统（SIS）
4.什么是SIS？
一、什么是安全仪表系统（SIS）
4.什么是SIS？
摘自GB/T 50770-2013
一、什么是安全仪表系统（SIS）
2.事故教训
主管 人员 失误
开车误操作，温度 超标，液位计不准
高高液位开关报警 失效
减灾
相应 没有 启动
一、什么是安全仪表系统（SIS）
2.事故教训
开车误操作，温度 超标，密度降低， 液位计不准
一、什么是安全仪表系统（SIS）
2.事故教训
一、什么是安全仪表系统（SIS）
一、什么是安全仪表系统（SIS）
2. 事故教训
2005年12月11日，英国邦斯 菲尔德油库爆炸火灾事故， 烧毁大型储油罐20余座，43 人受伤，直接经济损失2.5 亿英镑。为欧洲至今为止最 大的爆炸火灾事故。
安全仪表系统
24
总之SIS原则上应单独设置，独立与DCS和其他系统 ，并与DCS进行通信；SIS应具有完善的诊断测试功 能，SIS应采用经安全认证的PLC系统；SIS关联的 检测元件、执行机构原则上单独设置；SIS中间环节 应保持最少；SIS应采用冗余或容错结构；SIS应设 计成故障安全型，I/O模件应带电磁隔离或光电隔离 ，每通道应相互隔离，可带电插拔；来自现场的三取 二信号应分别接到三个不同的输入卡，当模拟量输入 信号同时用于SIS、DCS时，应先接到SIS的AI卡， 采用SIS系统对变送器进行供电。
6
2.安全仪表系统(SIS)的分类
从SIS发展历史来看，安全仪表系统(SIS) 经历了继电器系统、固态电路系统和可编程 电子系统3个阶段。
7
（1）继电器系统
采用单元化结构，由继电器执行逻辑，通过 重新接线来重新编程。 可靠性高，具有故障安全特性，电压适用范 围宽，一次性投资较低，可分散于工厂各处 ，抗干扰能力强。 系统庞大而复杂，灵活性差，进行功能修改 或扩展不方便，无串行通信功能，无报告和 文档功能。易造成误停车，无自诊断能力。 用户维修周期长，费用高。
安全仪表系统
2013年6月4日
1
安全仪表系统
主要内容：
一、概述 二、安全仪表系统的组成 三、工艺过程的风险评估及安全功能SIS 等级的确定 四、SIS安全仪表系统常用术语
2
一、概述
主要内容：
1.安全仪表系统的定义 2.安全仪表系统(SIS)的分类 3. 安全仪表系统(SIS)的特点
3
1.安全仪表系统(SIS)的定义
2. DIN V，19250/ IEC61508标 准风险分析图
工艺过程的风险是以恶性事故概率及其造成 的后果来衡量的。目标安全水平是以可接受 的恶性事故概率及其造成的后果来确定的。 目标安全水平与恶性事故概率之间的差值就 是安全功能的SIL等级，即SIS系统中采用 SIL等级的安全功能来使恶性事故概率低于 目标安全水平。
安全仪表系统(SIS)简介ppt课件
✓SIS用于监视生产装置的运行状况，对出 现异常工况迅速进行处理，使故障发生的 可能性降到最低，使人和装置处于安全状 态。
DCS是“动态”系统，它始终 对过程变量连续进行检测、运算 和控制，对生产过程动态控制， 确保产品质量和产量。
DCS可进行故障自动显示
DCS对维修时间的长短的要求 不算苛刻。
DCS可进行手动/自动切换
为使一个工艺装置达到安全目标需在IEC61508与61511及ISA S84.01 安全标准的基础上，对工艺过程进行故障分析，采用风险评估的方法 ，来确定装置及SIS系统的SIL等级要求。
.
SIS分类
1.继电器系统
采用单元化结构，由继电器执行逻辑； 可靠性高，具有故障安全特性，电压适用范围宽，一次性投资较低； 体积大，灵活性差，进行功能修改或扩展不方便，无串行通信功能，无报告和文档
功能。
2.固态电络系统
采用模块化结构，采用独立固态器件通过硬接线来构成系统，实现逻辑功能； 结构紧凑，可进行在线测试，易于识别故障，易于更换和维护，可进行串行通信，
可配置成冗余系统； 灵活性不够，逻辑修改或扩展必须改变系统硬连线，大系统操作费用较高。
3.可编程电子系统
以微处理器技术为基础的PLC，采用模块化结构，通过微处理器和编程软件来执行逻 辑；
.
SIS逻辑运算器设计选用
SIS逻辑运算器：继电器系统，可编程序电子系统，混合系统三种； 继电器用于I/O点较少,逻辑功能简单的场合； 可编程电子系统用于I/O点较多,逻辑功能复杂，与DCS、MES通信等
场合； 可编程电子系统可以是经TUV认证的PLC系统，也可是DCS和其他专
用系统； 独立设置原则： 1级SIS逻辑运算器宜与DCS分开；
《安全仪表系统》PPT课件
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7
如何辨识SIF
根据过程风险分析（process harzard analysis ,PHA） 报告确定SIF。
• 如果···怎么办（What If） • 核对清单（Checklist） • 如果···怎么办/核对清单（What If/ Checklist） • 危险和可操作研究（HAZOP） • 失效模式及影响分析（FMEA） • 故障树分析（FTA） • 其他适用的方法如：安全完整性等级的流程危险分
• 风险R=严重程度*风险概率（频度）P
• 事故发生概率下降的程度就是风险下降的程 度。
• 风险：是可能性和后果的组合。
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什么是风险
• 严重后果程度表示发生一次事故造成的损失数值， 事故发生的概率（频度）表示在一定的时间或生命 周期内事故发生的次数。
• 事故发生频率=危险事件发生频率*安全仪表系统要 求时失效概率。
• IEC61511定义安全仪表功能为“达到功能安全 所必须的具有特定安全完整性水平的电子/电气 /可编程电子安全功能。安全仪表功能既可以是 安全仪表保护功能，也可以是安全仪表控制功 能。
• 安全仪表功能就是当潜在危险发生时安全仪表 系统为了整个过程的安全所采取的动作。
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6
什么是安全仪表功能SIF
安全仪表系统
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1
什么是安全
• 按表IEC61508的说法，安全：是不存在 不可接受的风险，由定性描述的安全问 题转为用可接受风险来描述的。
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2
什么是风险
IEC61508把风险定义为：事故发生的概率和风 险后果严重性的组合。
• 风险在一定条件下，发生成为事故，造成的 后果受发生事故的概率和发生事故造成后果 的严重程度两个因素的影响。
《安全仪表系统》课件
安全仪表系统的组成
传感器、逻辑控制器、执行器等部分 组成，各部分相互协作，共同实现安 全仪表系统的功能。
安全仪表系统的功能与作用
监工艺过程中的各种参数， 如温度、压力、流量等，及 时发现异常情况。
控制工艺参数
根据工艺要求和安全标准， 安全仪表系统能够控制和调 节工艺参数，确保生产过程 的安全稳定。
硬件升级
根据需要，对安全仪表系统的硬件进行升级，以提高其性能和可 靠性。
软件优化
对安全仪表系统的软件进行优化，提高其处理速度和稳定性。
配置调整
根据实际情况，对安全仪表系统的配置进行调整，以更好地满足 实际需求。
05
安全仪表系统的发展 趋势与展望
安全仪表系统的发展历程与现状
安全仪表系统的发展历程
从早期的机械式安全阀到现代的电子式安全控制系统，安全仪表系统经历了多 个阶段的演变。
集成化
随着企业生产规模的扩大和安全 标准的提高，安全仪表系统的集 成化程度也将越来越高，能够实 现多个子系统的统一监控和管理
。
安全仪表系统的发展展望
标准化
未来，安全仪表系统的设计、安 装、调试、维护等环节将逐步实 现标准化，以提高系统的可靠性 和安全性。
模块化
为了方便系统的扩展和维护，未 来的安全仪表系统将采用模块化 设计，使得各个模块能够独立工 作，降低系统的复杂性和风险。
安全仪表系统的现状
目前，安全仪表系统广泛应用于石油、化工、制药、食品等高危行业，成为保 障生产安全的重要手段。
安全仪表系统的发展趋势
智能化
随着物联网、大数据等技术的发 展，安全仪表系统正朝着智能化 方向发展，能够实现远程监控、
预警分析等功能。
冗余设计
为了提高系统的可靠性和安全性 ，未来的安全仪表系统将采用冗 余设计，确保在部分组件发生故 障时仍能保证系统的正常运行。
传感器、逻辑控制器、执行器等部分 组成，各部分相互协作，共同实现安 全仪表系统的功能。
安全仪表系统的功能与作用
监工艺过程中的各种参数， 如温度、压力、流量等，及 时发现异常情况。
控制工艺参数
根据工艺要求和安全标准， 安全仪表系统能够控制和调 节工艺参数，确保生产过程 的安全稳定。
硬件升级
根据需要，对安全仪表系统的硬件进行升级，以提高其性能和可 靠性。
软件优化
对安全仪表系统的软件进行优化，提高其处理速度和稳定性。
配置调整
根据实际情况，对安全仪表系统的配置进行调整，以更好地满足 实际需求。
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安全仪表系统的发展 趋势与展望
安全仪表系统的发展历程与现状
安全仪表系统的发展历程
从早期的机械式安全阀到现代的电子式安全控制系统，安全仪表系统经历了多 个阶段的演变。
集成化
随着企业生产规模的扩大和安全 标准的提高，安全仪表系统的集 成化程度也将越来越高，能够实 现多个子系统的统一监控和管理
。
安全仪表系统的发展展望
标准化
未来，安全仪表系统的设计、安 装、调试、维护等环节将逐步实 现标准化，以提高系统的可靠性 和安全性。
模块化
为了方便系统的扩展和维护，未 来的安全仪表系统将采用模块化 设计，使得各个模块能够独立工 作，降低系统的复杂性和风险。
安全仪表系统的现状
目前，安全仪表系统广泛应用于石油、化工、制药、食品等高危行业，成为保 障生产安全的重要手段。
安全仪表系统的发展趋势
智能化
随着物联网、大数据等技术的发 展，安全仪表系统正朝着智能化 方向发展，能够实现远程监控、
预警分析等功能。
冗余设计
为了提高系统的可靠性和安全性 ，未来的安全仪表系统将采用冗 余设计，确保在部分组件发生故 障时仍能保证系统的正常运行。
安全仪表系统培训
一些小型SIS的响应时间更短。 • （7）可实现从传感器到执行元件所组成的整个回路的安全性设计，具有
I/O短路、断线等监测功能。
安全仪表系统组成
人机接口
逻辑子系 统（狭义 SIS系统）
测量元件和 执行元件
逻辑子系统_ TMR
• SIS的主流系统结构主要有TMR（三重化）、2oo4D（四重化）2种。
• （2）具有覆盖面广、安全性高、有自诊断功能，能够检测并预防潜在的危 险。
• （3）容错性的多重冗余系统，SIS一般采用多重冗余结构以提高系统的硬件 故障裕度，单一故障不会导致SIS安全功能丧失。
• （4）应用程序容易修改，可根据实际需要对软件进行修改。 • （5）自诊断覆盖率大，工人维修时需要检查的点数比较少。 • （6）响应速度快，从输入变化到输出变化的响应时间一般在10—50ms左右，
动作迅速，防爆相对来说价格比电动阀低，但如果配大品牌的附件
价格就会比电动阀贵。
•
动作元件类型_气动和电动优缺点
• 二、电动阀和气动阀优缺点 • 1、电动阀的优点：对液体介质和大管径气
体效果好，不受气候与空气压力影响。 • 缺点：成本高、不适用于潮湿环境。 • 2、气动阀的优点：对气体介质和小管径液
逻辑子系统相关模块
I/O模块实例-ET200M，是西门子现代自动化控制系统灵活、高效的分布
式自动化解决方案。ET 200M高效、多功能的 SIMATIC ET 200M 系列分布 式 I/O 可以帮助您发挥生产的潜力。您可以量身定制符合自己需求的分布式 自动化系统，ET 200M既可以安装在控制柜里，也可以直接安装在设备本身 上。ET 200M是西门子SIS系统S7-400F/FH专用I/O模块。
• TMR结构：它将三路隔离、并行的控制系统（每路称为一个分电路） 和广泛的诊断集成在一个系统中，用三取二表决提供高度完善、无 差错，不会中断的控制。TRICON、ICS、康吉森TSxPlus、HollySys等 均是采用TMR结构的系统。
I/O短路、断线等监测功能。
安全仪表系统组成
人机接口
逻辑子系 统（狭义 SIS系统）
测量元件和 执行元件
逻辑子系统_ TMR
• SIS的主流系统结构主要有TMR（三重化）、2oo4D（四重化）2种。
• （2）具有覆盖面广、安全性高、有自诊断功能，能够检测并预防潜在的危 险。
• （3）容错性的多重冗余系统，SIS一般采用多重冗余结构以提高系统的硬件 故障裕度，单一故障不会导致SIS安全功能丧失。
• （4）应用程序容易修改，可根据实际需要对软件进行修改。 • （5）自诊断覆盖率大，工人维修时需要检查的点数比较少。 • （6）响应速度快，从输入变化到输出变化的响应时间一般在10—50ms左右，
动作迅速，防爆相对来说价格比电动阀低，但如果配大品牌的附件
价格就会比电动阀贵。
•
动作元件类型_气动和电动优缺点
• 二、电动阀和气动阀优缺点 • 1、电动阀的优点：对液体介质和大管径气
体效果好，不受气候与空气压力影响。 • 缺点：成本高、不适用于潮湿环境。 • 2、气动阀的优点：对气体介质和小管径液
逻辑子系统相关模块
I/O模块实例-ET200M，是西门子现代自动化控制系统灵活、高效的分布
式自动化解决方案。ET 200M高效、多功能的 SIMATIC ET 200M 系列分布 式 I/O 可以帮助您发挥生产的潜力。您可以量身定制符合自己需求的分布式 自动化系统，ET 200M既可以安装在控制柜里，也可以直接安装在设备本身 上。ET 200M是西门子SIS系统S7-400F/FH专用I/O模块。
• TMR结构：它将三路隔离、并行的控制系统（每路称为一个分电路） 和广泛的诊断集成在一个系统中，用三取二表决提供高度完善、无 差错，不会中断的控制。TRICON、ICS、康吉森TSxPlus、HollySys等 均是采用TMR结构的系统。
安全仪表系统SIS培训教材ppt课件
1.4.2 对于大型装置或旋转机械设备，紧急停车系统响应速度越快越好，这有利于 保护设备，避免事故扩大和分析事故原因记录，DCS处理大量过程监测信息，因 此其响应速度难以作得很快；
保证系统的可用性时，采用“与”逻辑结构；当系统的安全性和可用性均需保证 时，采用“三取二”逻辑结构；
传感器宜采用隔爆型的变送器（压力、差压、差压流量、差压液位、温度），不 宜采用开关型传感器；传感器由SIS系统供电。
1.2 SIS逻辑运算器选用：
SIS逻辑运算器：继电器系统，可编程序电子系统，混合系统三种；
在工艺生产过程中，存在各种各样的工艺参数和工艺设备状态，这些参数和状态 被检测出来就是过程信号。生产中当这些参数控制在规定的范围内时，说明生产 过程处于正常状态；超出这个范围说明出现异常，要求以声光形式提醒操作者采 取调节措施（参数调整或设备适当操作）或者通过预定的程序使其恢复到正常值 范围内，这个声光表现形式称为报警，根据预定程序的操作就是联锁；如果异常 进一步扩大，为防止事故发生而采取的局部或整体生产装置停车的仪表系统，称 为安全仪表系统（SIS），或紧急停车系统（ESD），它是生产过程中的一种自动 安全保护系统，能对石油化工等生产过程中可能发生的危险（超出安全限定）及 不采取措施而继续恶化的状态进行及时地响应和保护，使其进入预定的安全停车 状态，从而保证人员、设备、生产和装置的安全。
2级SIS阀门宜于DCS分开；
3级SIS阀门宜于DCS分开；
冗余设置原则：1级 SIS 可采用单一阀门； 2级宜采用冗余阀门；如采用单一阀门，电磁阀宜冗余配置； 3级宜采用冗余阀门；可采用一个控制阀和一个切断阀；
电磁阀设置原则：电磁阀应采用长期带电，低功耗，隔爆型；由SIS系统供电。 1.4 独立设置的目的 1.4.1 降低控制功能和安全功能同时失效概率，当维护DCS部分故障时也不会危及 安全保护系统；
保证系统的可用性时，采用“与”逻辑结构；当系统的安全性和可用性均需保证 时，采用“三取二”逻辑结构；
传感器宜采用隔爆型的变送器（压力、差压、差压流量、差压液位、温度），不 宜采用开关型传感器；传感器由SIS系统供电。
1.2 SIS逻辑运算器选用：
SIS逻辑运算器：继电器系统，可编程序电子系统，混合系统三种；
在工艺生产过程中，存在各种各样的工艺参数和工艺设备状态，这些参数和状态 被检测出来就是过程信号。生产中当这些参数控制在规定的范围内时，说明生产 过程处于正常状态；超出这个范围说明出现异常，要求以声光形式提醒操作者采 取调节措施（参数调整或设备适当操作）或者通过预定的程序使其恢复到正常值 范围内，这个声光表现形式称为报警，根据预定程序的操作就是联锁；如果异常 进一步扩大，为防止事故发生而采取的局部或整体生产装置停车的仪表系统，称 为安全仪表系统（SIS），或紧急停车系统（ESD），它是生产过程中的一种自动 安全保护系统，能对石油化工等生产过程中可能发生的危险（超出安全限定）及 不采取措施而继续恶化的状态进行及时地响应和保护，使其进入预定的安全停车 状态，从而保证人员、设备、生产和装置的安全。
2级SIS阀门宜于DCS分开；
3级SIS阀门宜于DCS分开；
冗余设置原则：1级 SIS 可采用单一阀门； 2级宜采用冗余阀门；如采用单一阀门，电磁阀宜冗余配置； 3级宜采用冗余阀门；可采用一个控制阀和一个切断阀；
电磁阀设置原则：电磁阀应采用长期带电，低功耗，隔爆型；由SIS系统供电。 1.4 独立设置的目的 1.4.1 降低控制功能和安全功能同时失效概率，当维护DCS部分故障时也不会危及 安全保护系统；
安全仪表系统(SIS )培训讲义 PPT
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SIS的相关标准及认证机构
在国内石化行业中应用的SIS产品中，经过TUV认证的主要 有：
Tricon、Triden，美国Triconex公司开发用于压缩机综合 控制（ITCC）和紧急停车系统。安全等级为AK6 （SIL3）。 FSC（Fail safe control），由荷兰P&F（Pepper&Fuchs） 公司开发，1994年被Honeywell公司收购。安全等级可达 AK6（SIL3）
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SIS的相关标准及认证机构
Regent Trusted，美国ICS利用宇航技术开发的安全系统。 安全等级AK4~AK6（SIL2~SIL3）； GMR90-70，美国GE Fanuc公司开发。其中GMR90-70(模 块式冗余容错)的安全等级为class 5（2oo3），class 4 （1oo2）和class 5（2oo2）； TRIGUARD SC300E， AUGUST公司开发，1999年成为 ABB集团成员之一，安全等级为class 5和class 6，系统结 构为2oo3； Safeguard 400&300，ABB Industry公司开发，系统结构 1oo2D。
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SIS安全仪表系统
如图2所示，这是一个气液分离容器A液位控制的安 全仪表功能回路图。对这个安全仪表功能完整的描述 是：当容器液位开关达到安全联锁值时，逻辑运算器 （图3）使电磁阀2断电，则切断进调节阀膜头信号， 使调节阀切断容器A进料，这个动作要在3秒内完成， 安全等级必须达到SIL2。这是一个安全仪表功能的 完整描述，而所谓的安全仪表系统，则是类似一个或 多个这样的安全仪表功能的集合。
你们好
安全仪表系统(SIS )
《安全仪表系统》课件
2 数字信号
3 无线信号
常用的传输方式有RS485、 MODBUS、PRi等。
报警和保护
安全仪表能够根据设定的规则和阈值，发出警报并采取相应的措施，以保护人员和设备。
事故预防
通过对生产过程中的安全性能进行监测和分析，可以预防事故的发生，提高生产效率。
安全仪表分类及其特点
分类
• 传感器类 • 控制类 • 显示类 • 报警类
特点
• 稳定性高 • 灵敏度高 • 精度高 • 可靠性强
《安全仪表系统》PPT课 件
本课件将系统地介绍安全仪表系统的知识，包括基础知识，概述，作用和重 要性，分类和特点，调试和校准，维护和保养，接口技术，信号处理和传输。
仪表系统基础知识
1 定义
仪表系统是指通过检测、测量、控制、记录等手段，监控和评估生产过程中各种参数的 一种设备。
2 组成
仪表系统通常由感知元件、传输元件、处理元件和显示元件等多个组成部分构成。
3 应用领域
广泛应用于化工、电力、能源、医疗等各个行业中的生产过程控制中。
安全仪表系统概述
安全仪表系统是指用于监测和保护生产过程中的安全性能的一种仪表系统。它可以帮助预防事故的发生，并保 障人员和设备的安全。
安全仪表的作用和重要性
安全监测
安全仪表可以对生产过程中的安全参数进行实时监测，及时发现异常情况。
安全仪表调试和校准
安全仪表调试和校准是保证其正常运行和准确性的重要环节。通过合理的调试和校准，可以保证安全仪表的精 度和可靠性。
安全仪表维护和保养
安全仪表的维护和保养是保证其长期正常运行的关键。包括定期检查、清洁、 保护和更换部件等工作。
仪表接口技术
1 模拟信号
常用的传输方式有电流信 号、电压信号等。
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具有某个特定SIL等级，用以达到功能安全的安全功能。它既可以 是一个仪表安全保护功能，也可以是仪表安全控制功能。
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三、术语及定义 IEC61508中对安全完整性等级SIL的定义为：在一定时间，一定 条件下，安全相关系统执行其所规定的安全功能的可能性。选择安全 完整性等级的目的是通过降低风险发生的概率把系统的风险降低到一 个可以接受的等级。 安全仪表功能就是当潜在危险发生时安全仪表系统为了整个过程 的安全所采取的动作。安全仪表功能要做的第一件事判别危险的出现。 接下来考虑安全仪表功能动作后要将过程带入什么样的安全状态。最 后安全仪表功能具体应该做什么才能使过程进入安全状态
“从2018年1月1日起，所有新建涉及“两重点一重大”的化工装置和 危险化学品储存设施要设计符合要求的安全仪表系统。其他新建化工 装置、危险化学品储存设施安全仪表系统，从2020年1月1日起，应执 行功能安全相关标准要求，设计符合要求的安全仪表系统。 ”
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二、行业现状及发展趋势 1、行业现状
中石油西气东输、西部原油成品油管道、兰郑长成品油管道、 中缅油气管道等国内重点长输管道工程已设置独立的安全仪表系统。
12
二、系统间相互关系
13
二、系统间相互关系
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三、术语及定义 1、安全完整性等级（SIL，safety integrity level）
用来规定分配给安全仪表系统的仪表安全功能的安全完整性要求的 离散等级（4个等级中的一个）。SIL 4是安全完整性的最高等级，SIL 1为最低等级。 2、安全仪表功能 （SIF, safety instrumented function）
在安全仪表领域，IEC 61508，IEC61511提供了很好的国际通用技 术规范和参考。IEC于2000年5月发布了IEC 61508标准，2003年1月 颁布IEC61511标准。这两个标准有很密切的关系，IEC 61508标准是 综合性基础标准，主要为装置的制造商和使用，IEC 61511可以说是 IEC 61508的延续，主要针对具体的仪器仪表设计者和使用者。
4
3、法律法规
一、标准规范及法律法规
5
3、法律法规
一、标准规范及法律法规
◆ 国家安全监管总局关于 加强化工安全仪表系统管理的指导意见
（安监总管三〔2014〕116号）
“从2016年1月1日起，大型和外商独资合资等具备条件的化工企业新 建涉及“两重点一重大”的化工装置和危险化学品储存设施，要按照 本指导意见的要求设计符合相关标准规定的安全仪表系统。”
能够检测到工艺装置区火灾及可燃气体泄漏并发出报警的系统。 4、消防控制系统
接收火灾信号，并按预设逻辑完成各项消防功能的控制系统。
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二、系统间相互关系 站控制系统宜由基本过程控制系统、安全仪表系统和消 防控制系统组成。 1、未设置消防控制系统的站场，火灾和可燃气体报警系统 报警信号应引入安全仪表系统。 2、 设置消防控制系统的站场，火灾和可燃气体报警系统应 纳入消防控制系统。消防控制系统启动信号、报警信号引入安 全仪表系统，由安全仪表系统完成相关的联锁保护。
用来实现一个或多个安全仪表功能的仪表系统。 3、紧急停车系统 （ESD，emergency shutdown system）
当生产过程出现紧急情况时，应在允许的时间内做出响应，及时地 发出保护信号，对管道或现场设备进行安全保护的系统。
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一、系统的定义 3、火灾及可燃气体报警系统（FGS，fire & gas alarm System）
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三、术语及定义 3、危险与可操作性分析（HAZOP, hazard and operability study）
由有经验的多专业的专家小组对工艺装置的设计和操作提出有关安 全上的问题，共同讨论解决问题的方法。 4、故障安全 fail safe
安全仪表系统发生故障时，被控制过程将转入预定安全状态。
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安全仪表系统 基本概念介绍
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一、系统的定义 1、基本过程控制系统（BPCS，basic process control system）
不执行任何SIL≥1以上的安全仪表功能，响应过程测量以及其它相 关设备、其它仪表、控制系统或操作员的输入信号，按过程控制规律、 算法、方式，产生输出信号实现过程控制及其相关设备运行的系统。 2、安全仪表系统（SIS，safety instrumented system）
中石化川气东送管道、涪陵-王场页岩气管道等输气管道已设置独 立的安全仪表系统；仪长复线仪征至九江段是管道公司第一条独立设 置安全仪表系统的管道，目前正在建设中。
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二、行业现状及发展趋势 2、发展趋势
◆输油管道安全仪表系统独立于过程控制系统，单独设置； ◆输油管道安全仪表系统与过程控制系统合并设计，提高过程控制系 统PLC安全完整性等级，满足安全仪表系统的安全完整性等级要求。
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一、标准规范及法律法规 2、国标及行标 ◆ GB/T 20438《电气/电子/可编程电子安全相关系统的功能安全》( 等同采用IEC 61508) ◆ GB/T 21109《过程工业领域安全仪表系统的功能安全》（等同采 用IEC 61511 ） ◆ GB/T 50770-2013石油化工安全仪表系统设计规范（针对石油化工 厂或装置） ◆SY/T6966-2013《输油气管道工程安全仪表系统设计规范》（2014 年4月1日实施，适用于陆上原油、成品油和天然气管道）
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四、安全仪表系统基本原则 1、独立设置原则
当安全完整性等级为SIL2及以上时，安全仪表系统与基本过程控制 系统应分开设置；安全仪表系统与基本过程控制系统合用时，共用部 分应与安全完整性等级相适应。
输油管道安全仪表系统
雍永鹏 华东管道设计研究院
2015.05.26
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目录
一、输油管道安全仪表系统提出的背景 二、安全仪表系统基本概念介绍 三、输油管道安全仪表系统设计方案 四、主流安全仪表系统介绍
1
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输油管道安全仪表系统 提出的背景
2
2ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
一、标准规范及法律法规 1、国际标准 ◆ IEC61508 《电气、电子、可编程电子安全相关系统的功能安全》 ◆ IEC61511 《过程工业领域安全仪表系统的功能安全》
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三、术语及定义 IEC61508中对安全完整性等级SIL的定义为：在一定时间，一定 条件下，安全相关系统执行其所规定的安全功能的可能性。选择安全 完整性等级的目的是通过降低风险发生的概率把系统的风险降低到一 个可以接受的等级。 安全仪表功能就是当潜在危险发生时安全仪表系统为了整个过程 的安全所采取的动作。安全仪表功能要做的第一件事判别危险的出现。 接下来考虑安全仪表功能动作后要将过程带入什么样的安全状态。最 后安全仪表功能具体应该做什么才能使过程进入安全状态
“从2018年1月1日起，所有新建涉及“两重点一重大”的化工装置和 危险化学品储存设施要设计符合要求的安全仪表系统。其他新建化工 装置、危险化学品储存设施安全仪表系统，从2020年1月1日起，应执 行功能安全相关标准要求，设计符合要求的安全仪表系统。 ”
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二、行业现状及发展趋势 1、行业现状
中石油西气东输、西部原油成品油管道、兰郑长成品油管道、 中缅油气管道等国内重点长输管道工程已设置独立的安全仪表系统。
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二、系统间相互关系
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二、系统间相互关系
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三、术语及定义 1、安全完整性等级（SIL，safety integrity level）
用来规定分配给安全仪表系统的仪表安全功能的安全完整性要求的 离散等级（4个等级中的一个）。SIL 4是安全完整性的最高等级，SIL 1为最低等级。 2、安全仪表功能 （SIF, safety instrumented function）
在安全仪表领域，IEC 61508，IEC61511提供了很好的国际通用技 术规范和参考。IEC于2000年5月发布了IEC 61508标准，2003年1月 颁布IEC61511标准。这两个标准有很密切的关系，IEC 61508标准是 综合性基础标准，主要为装置的制造商和使用，IEC 61511可以说是 IEC 61508的延续，主要针对具体的仪器仪表设计者和使用者。
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3、法律法规
一、标准规范及法律法规
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3、法律法规
一、标准规范及法律法规
◆ 国家安全监管总局关于 加强化工安全仪表系统管理的指导意见
（安监总管三〔2014〕116号）
“从2016年1月1日起，大型和外商独资合资等具备条件的化工企业新 建涉及“两重点一重大”的化工装置和危险化学品储存设施，要按照 本指导意见的要求设计符合相关标准规定的安全仪表系统。”
能够检测到工艺装置区火灾及可燃气体泄漏并发出报警的系统。 4、消防控制系统
接收火灾信号，并按预设逻辑完成各项消防功能的控制系统。
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二、系统间相互关系 站控制系统宜由基本过程控制系统、安全仪表系统和消 防控制系统组成。 1、未设置消防控制系统的站场，火灾和可燃气体报警系统 报警信号应引入安全仪表系统。 2、 设置消防控制系统的站场，火灾和可燃气体报警系统应 纳入消防控制系统。消防控制系统启动信号、报警信号引入安 全仪表系统，由安全仪表系统完成相关的联锁保护。
用来实现一个或多个安全仪表功能的仪表系统。 3、紧急停车系统 （ESD，emergency shutdown system）
当生产过程出现紧急情况时，应在允许的时间内做出响应，及时地 发出保护信号，对管道或现场设备进行安全保护的系统。
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一、系统的定义 3、火灾及可燃气体报警系统（FGS，fire & gas alarm System）
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三、术语及定义 3、危险与可操作性分析（HAZOP, hazard and operability study）
由有经验的多专业的专家小组对工艺装置的设计和操作提出有关安 全上的问题，共同讨论解决问题的方法。 4、故障安全 fail safe
安全仪表系统发生故障时，被控制过程将转入预定安全状态。
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安全仪表系统 基本概念介绍
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一、系统的定义 1、基本过程控制系统（BPCS，basic process control system）
不执行任何SIL≥1以上的安全仪表功能，响应过程测量以及其它相 关设备、其它仪表、控制系统或操作员的输入信号，按过程控制规律、 算法、方式，产生输出信号实现过程控制及其相关设备运行的系统。 2、安全仪表系统（SIS，safety instrumented system）
中石化川气东送管道、涪陵-王场页岩气管道等输气管道已设置独 立的安全仪表系统；仪长复线仪征至九江段是管道公司第一条独立设 置安全仪表系统的管道，目前正在建设中。
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二、行业现状及发展趋势 2、发展趋势
◆输油管道安全仪表系统独立于过程控制系统，单独设置； ◆输油管道安全仪表系统与过程控制系统合并设计，提高过程控制系 统PLC安全完整性等级，满足安全仪表系统的安全完整性等级要求。
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一、标准规范及法律法规 2、国标及行标 ◆ GB/T 20438《电气/电子/可编程电子安全相关系统的功能安全》( 等同采用IEC 61508) ◆ GB/T 21109《过程工业领域安全仪表系统的功能安全》（等同采 用IEC 61511 ） ◆ GB/T 50770-2013石油化工安全仪表系统设计规范（针对石油化工 厂或装置） ◆SY/T6966-2013《输油气管道工程安全仪表系统设计规范》（2014 年4月1日实施，适用于陆上原油、成品油和天然气管道）
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四、安全仪表系统基本原则 1、独立设置原则
当安全完整性等级为SIL2及以上时，安全仪表系统与基本过程控制 系统应分开设置；安全仪表系统与基本过程控制系统合用时，共用部 分应与安全完整性等级相适应。
输油管道安全仪表系统
雍永鹏 华东管道设计研究院
2015.05.26
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目录
一、输油管道安全仪表系统提出的背景 二、安全仪表系统基本概念介绍 三、输油管道安全仪表系统设计方案 四、主流安全仪表系统介绍
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输油管道安全仪表系统 提出的背景
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2ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
一、标准规范及法律法规 1、国际标准 ◆ IEC61508 《电气、电子、可编程电子安全相关系统的功能安全》 ◆ IEC61511 《过程工业领域安全仪表系统的功能安全》