SIS系统基础知识手册
史上最全(SIS)安全仪表系统解析
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。
IEC61511又进一步指出，SIS可以包括，也可以不包括软件。
另外，当操作人员的手动操作被视为SIS的有机组成部分时，必须在安全规格书（Safety Requirement Specification,SRS)中对人员操作动作的有效性和可靠性做出明确规定，并包括在SIS的绩效计算中。
从SIS的发展过程看，其控制单元部分经历了电气继电器（Electrical）、电子固态电路（Electronic）和可编程电子系统（Programmable Electronic System），即E/E/PES三个阶段。
安监总局116号文件国家安全监管总局于2014年11月13日下发《国家安全监管总局关于加强化工安全仪表系统管理指导意见（安监总管三〔2014〕116号）》该意见涉及到了生产，设计，管理等多个方面。
HAZOP分析，SIL等级评估，安全系统验证，老装置安全系统安全等级评估，安全系统改造等，这些工作将在今后几年中越来越多，越来越重要！下图为由PES构成的SIS图1 SIS的构成SIS安全仪表系统(1) SIF安全仪表功能可以是安全仪表保护功能，也可以是安全仪表控制功能，或包含这两者。
(2) 需要说明的是，这里所说的安全仪表控制功能，是指以连续模式（Continuous Mode）操作并具有特定的SIL,用于防止危险状态发生或者减轻其发生的后果，与常规的PID控制功能是完全不同的概念。
(3) SIS可以包括或不包括软件(4) SIS的一部分也可能是人的动作如图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。
SIS(安全仪表系统)系统讲义
第三十六页，共60页。
eDNA数据库——各服务之间的相互关系
服务目录（SVCDIR）
安全服务（SECURITY）
报警服务（ALSERV） 配置管理服务Ⅰ（CMCFG） 实时服务Ⅰ（SSERVER）
历史服务（HISTORY）
配置管理服务Ⅱ（CMCFG） 实时服务Ⅱ（SSERVER） 计算服务（SSERVER）
第三十七页，共60页。
应用服务（BLOBSERV） 计算配置管理服务（CMCFG）
eDNA数据库
服务目录（SVCDIR）
第二十九页，共60页。
eDNA数据库
4
eDNA数据库
第三十页，共60页。
eDNA数据库
eDNA = e ( Enterprise企业 )+ D(Distributed分布式)+ N (Network网络)+ A( Architecture结构)
eDNA是一个实时/历史数据库，它能够： 为企业提供实时和历史过程信息, 提供能有效表示过程信息的应用 提供通用的实时信息数据库
SIS(安全仪表系统)系统讲义
第一页，共60页。
SIS系统讲义
1 2 3 4 5
SIS概念知识 SIS网络结构 SIS关键技术 eDNA数据库 SIS的应用
第二页，共60页。
SIS概念知识
1
SIS概念知识
第三页，共60页。
SIS概念知识
1997年电力规划设计总院向国家电力公司上 报的文件中正式提出了火电厂厂级监控信息系 统（Supervisory Information System in Power Plant简称SIS）的概 念。SIS概念是第一个由我国专家根据计算机 技术发展现状，总结火电厂实时生产过程监控 和管理经验，自主提出的火电厂信息化中比较 重大的概念。
(完整版)SIS系统基础知识手册
SIS系统基础知识手册培训教材（1）部门：SIS部作者：胡杰英南京朗坤软件有限公司©2013年南京朗坤软件有限公司版权所有版本修订记录目录第一章电厂简介 (1)1.1电厂分类 (1)1.2电厂运行管理 (1)1.3生产控制信息化技术 (2)1.4生产控制区子系统 (4)1.5管理信息区子系统 (5)1.6火电厂 (5)1.7风电厂 (6)1.8集团管理 (6)第二章SIS系统简介 (6)2.1功能介绍 (6)2.2系统结构 (7)2.3SIS系统价值 (7)2.4集团生产实时系统 (8)2.5SIS系统发展 (8)第三章SIS功能软件支撑 (8)3.1数据采集系统 (8)3.2数据服务系统 (9)3.3SIS业务平台 (10)3.4数据共享原理 (11)第四章SIS硬件知识 (12)4.1数据采集系统硬件 (12)4.2数据服务系统硬件 (14)4.3业务平台系统硬件 (15)4.4SIS系统通用硬件 (16)第五章SIS网络设计 (17)5.1典型网络结 (17)5.2主要性能指标 (17)5.3关键技术 (18)5.4硬件部署原则 (18)5.5硬件部署计算 (18)第一章电厂简介1.1电厂分类●火电厂●风电厂●其他类型电厂核电厂、水电厂、光伏电厂1.2电厂运行管理●系统分级⏹一次系统直接生产、输送、分配和使用电能的设备与系统称为一次系统；如：锅炉系统、发电机系统、输电系统等；⏹二次系统对一次设备、系统进行监控、测量、保护、调节的设备与系统称为二次系统；如：继保系统、调度自动化系统、DCS系统等；●安全保障按照国家相关规定，二次系统网络必须建立系统安全防护体系，以保障电力系统的安全稳定运行，防护工作必须坚持安全分区、网络专用、横向隔离、纵向认证的原则。
⏹安全分区➢二次系统分为生产控制大区和管理信息大区；➢生产控制区分为控制区(安全I区)、非控制区（安全II区）；➢管理信息区分为生产管理区（安全III区）、管理信息区（安全IIII区）；➢管理信息区可更具具体情况划分安全区；➢在总体安全情况下，可以简化安全分区，但各分区应避免通过广域网形成不同安全区的纵向交叉连接；⏹分区隔离➢I、II区之间采用有访问控制的设备隔离（如防火墙）；➢生产控制区、与管理信息区区之间必须采用单向安全隔离装置进行隔离；⏹电厂系统结构统图生产控制大区管理信息大区一次系统二次系统电厂系统图1.3生产控制信息化技术●数据采集技术⏹硬件支持传感器、智能电表、电路、网络、计算机等终端设备。
安全仪表系统SIS
第一节 概述
随着大型石化装置的发展，生产产品多样化、控制工程越趋复杂，安全保护越来 越被重视。安全保护在石化生产过程中的表现形式是逐级上升的，即生产中使控 制参数在正常范围内时使用的仪表调节系统；当调节系统不及时或出现干扰等异 常，控制参数超出正常范围时使用报警联锁系统，此时需要采取手动或自动措施 使生产恢复到正常状态上去；当情况进一步恶化达到临界状态时使用紧急停车系 统，即ESD系统，按照预先设定的程序，包括紧急放空、仪表的选用事故状态、 动设备停止运行等等措施，通过局部或整体停车方式消除危险；当事故已经出现， 包括可燃气体泄漏、火灾等形成时采用火气消防系统来补救；对特殊场所，火气 消防系统不能彻底消除事故时，采用物理防爆措施，即使用防爆墙等；物理防爆 无法彻底消除灾害时采取最后一项措施时紧急疏散撤离。
4.2 手动旁路：人为切除和投入，在两种情况下使用，一是解除某些变量的联锁， 为动设备的启动创造条件；二是用于检修事故开关；
4.3 延时电路：使用时间继电器过滤脉冲干扰或瞬间突发事件引起的停机动作。 5、安全仪表系统应具有硬件和软件诊断和测试功能。
6、软件组态应符合IEC61131-3工业标准， 软件应能在线修改和下载，在系统投用前应对软件组态进行100%功能测试。 7、 SIS与DCS区别 7.1 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；
2.4 可能存在的问题 问题 造成的可能原因
检查内容
ห้องสมุดไป่ตู้误动 作
（1）电源失电或电压 波动超过规定值
（2）检测元件故障
（3）执行元件故障
（4）导线短路或开路
拒动 （1）检测元件不动作 作
SIS系统操作手册
在这一部分里我们对如何对指标和指标的功能项进行进一步的筛选，方便我们查看或者导出等操作，我们以耗差分析里的『耗差指标值查询』页面为例进行讲解，页面如下：
（1）查询方案：
现在是按照系统默认的方式将所有指标展现出来的，可以通过设置条件查询一台机组的数据；但是我们只想查看一台机组的几个指标，这时我们需要点击【查询方案】按钮，弹出如下界面：
1
厂级实时监控系统（SIS）采用成熟的三层结构，分为数据采集层、数据管理层和功能应用层。
（1）数据采集层主要包括数据采集子系统，负责采集DCS、TDM、辅网系统以及电网调度中心的数据，进行检测并自动缓冲恢复数据。
（2）数据管理层负责统一管理全厂的所有实时、历史数据，为其它专门应用提供数据基础。
（3）功能应用层是SIS的业务应用的集合，包括全厂生产过程实时监控、厂级性能计算和分析、经济负荷分配、设备状态监视、绩效考评、预警管理和热力试验平台等模块。
我们可以看到提示框里有一个“默认方案”，这是系统默认存在的一个查询方案，如果要按我们的意愿只查看个别指标，就需要在这里配置一个我们自己的一个方案。
首先在“方案名称”栏内填写方案名称；点击【新增方案】按钮；在“方案列表”中选择我们新增的方案， 。这时再点击【选择】按钮，弹出页面：
在这个页面中，我们选择需要查看的指标，选择后会在指标前面看到“√”的提示，点击【确定并退出】按钮，我们的方案就配置完成了。
其中图示1中的“编码或名称”也支持模糊查询。
我们再次回到〖耗差指标值查询〗页面，选择“我的新方案”，就会看到我们需要的指标了。
（2）页面配置：
刚才我们其实是对查询方案进行了一个配置，如果对于一个指标我们只想看到他的一部分数据，不想看”热力试验目标值”和”经验目标值”,我们就需要设置自己的页面配置方案。
SIS 基本知识
1.SIS基本知识1.1.SIS定义SIS系统(Safety Instrumented System)，是对石油化工、电力等行业生产装置可能发生的危险或不采取措施将继续恶化的状态进行及时响应和保护，使生产装置进入一个预定义的安全停车工况，从而使危险降低到可以接受的最低程度，以保证人员、设备、生产装置和环境的安全。
它是一种安全仪表联锁系统，根据不同标准和应用场合，有时也称为：紧急停车系统（Emergency Shutdown）1.2.SIS由来∙生产装置规模的日趋扩大∙高温、高压、易燃、易爆等连续性生产装置本身的危险∙大型机组、机械等重要设备的保护∙对安全和环境的要求越来越高若发生事故将会造成人员、财产、环境等方面的重大损失和影响！因此越来越多的场合需要采用SIS系统。
1.3.SIS应用领域SIS主要保护对象为人身、设备、财产和环境的安全，因此适用于能造成以上各项损害的场合，主要有：∙石油液化气开采（平台）、油气输送和储存∙石油化工装置∙化工装置∙电力、锅炉、核电∙交通、冶金、环保、汽车制造∙大型机械、旋转设备各行业使用SIS的常见装置有：油气及炼油装置：催化裂化、加氢精制、加氢裂化、催化重整、丙烷脱沥青、硫磺回收、罐区消防和火灾报警、变压吸附、制氢、火焰与气体检测、油气输送及存储、油气开采平台等等石化装置：乙烯裂解、聚丙烯、高压聚乙烯、聚氯乙烯、苯乙烯、聚苯乙烯、丙烯腈、芳烃、环己酮、PTA、丁二烯等等石化深加工装置化工装置：造气、合成氨、农药、磷肥、涂料、乙炔、乙酰、醋酸等锅炉电力：锅炉燃烧、汽机停机系统、核电其它：冶金、交通、汽车制造、建材、环保、造纸、大型机械、旋转设备等领域1.4.SIS基本构成一般典型的SIS系统主要包括检测部分、逻辑控制单元和最终执行部分，再配合相应的软件组成。
通常与基本过程控制系统（比如DCS系统）有通讯要求，共同组成生产装置的过程仪表控制系统。
2.SIS产品的标准和认证2.1.主要标准SIS产品所遵从的国际标准主要有：国际电工委员会IEC61508标准电气/电子/可编程电子安全相关系统的功能安全1997，其中规定将过程安全所需要的安全等级划分为4级（SIL1~SIL4）；∙美国仪表学会ISA-S84.01标准流程工业安全仪表系统的应用1998称安全系统为安全仪表系统(Safety Instrument System,SIS)， ISA－S84.01与IEC61508类似，根据系统不响应安全联锁要求的概率（即失效率PFD）将安全等级划分为3级（SIL1-SIL3），认为IEC61508定义的SIL4不存在于过程工业中；∙德国标准化委员会DIN(Deutsches Institut fǖr Normung) V19250及DIN V VDE0804根据估计危险的损害程度、危险区域内人员存在的可能性、短时间内防止危险发生的可能性及出现危险事故的可能性等四个风险参数将过程风险定义为8级（AK1～AK8）；∙欧洲机器安全标准EN954-1危险等级分为B，1，2，3，4五个等级，针对安全控制系统，按照对故障的承受能力和出现故障后安全功能的作用，对应于危险等级的五个等级，机器设备的控制系统中安全控制部分也可分为以上五个等级危险等级依次增高，等级4为最高的危险等级。
(完整版)SIS基本知识
1.SIS基本知识1.1.SIS定义SIS系统(Safety Instrumented System)，是对石油化工、电力等行业生产装置可能发生的危险或不采取措施将继续恶化的状态进行及时响应和保护，使生产装置进入一个预定义的安全停车工况，从而使危险降低到可以接受的最低程度，以保证人员、设备、生产装置和环境的安全。
它是一种安全仪表联锁系统，根据不同标准和应用场合，有时也称为：紧急停车系统（Emergency Shutdown）1.2.SIS由来•生产装置规模的日趋扩大•高温、高压、易燃、易爆等连续性生产装置本身的危险•大型机组、机械等重要设备的保护•对安全和环境的要求越来越高若发生事故将会造成人员、财产、环境等方面的重大损失和影响！因此越来越多的场合需要采用SIS系统。
1.3.SIS应用领域SIS主要保护对象为人身、设备、财产和环境的安全，因此适用于能造成以上各项损害的场合，主要有：•石油液化气开采（平台）、油气输送和储存•石油化工装置•化工装置•电力、锅炉、核电•交通、冶金、环保、汽车制造•大型机械、旋转设备各行业使用SIS的常见装置有：油气及炼油装置：催化裂化、加氢精制、加氢裂化、催化重整、丙烷脱沥青、硫磺回收、罐区消防和火灾报警、变压吸附、制氢、火焰与气体检测、油气输送及存储、油气开采平台等等石化装置：乙烯裂解、聚丙烯、高压聚乙烯、聚氯乙烯、苯乙烯、聚苯乙烯、丙烯腈、芳烃、环己酮、PTA、丁二烯等等石化深加工装置化工装置：造气、合成氨、农药、磷肥、涂料、乙炔、乙酰、醋酸等锅炉电力：锅炉燃烧、汽机停机系统、核电其它：冶金、交通、汽车制造、建材、环保、造纸、大型机械、旋转设备等领域1.4.SIS基本构成一般典型的SIS系统主要包括检测部分、逻辑控制单元和最终执行部分，再配合相应的软件组成。
通常与基本过程控制系统（比如DCS系统）有通讯要求，共同组成生产装置的过程仪表控制系统。
2.SIS产品的标准和认证2.1.主要标准SIS产品所遵从的国际标准主要有：•国际电工委员会IEC61508标准电气/电子/可编程电子安全相关系统的功能安全1997，其中规定将过程安全所需要的安全等级划分为4级（SIL1~SIL4）；•美国仪表学会ISA-S84.01标准流程工业安全仪表系统的应用1998称安全系统为安全仪表系统(Safety Instrument System,SIS)， ISA－S84.01与IEC61508类似，根据系统不响应安全联锁要求的概率（即失效率PFD）将安全等级划分为3级（SIL1-SIL3），认为IEC61508定义的SIL4不存在于过程工业中；•德国标准化委员会DIN(Deutsches Institut fǖr Normung) V19250及DIN V VDE0804根据估计危险的损害程度、危险区域内人员存在的可能性、短时间内防止危险发生的可能性及出现危险事故的可能性等四个风险参数将过程风险定义为8级（AK1～AK8）；•欧洲机器安全标准EN954-1危险等级分为B，1，2，3，4五个等级，针对安全控制系统，按照对故障的承受能力和出现故障后安全功能的作用，对应于危险等级的五个等级，机器设备的控制系统中安全控制部分也可分为以上五个等级危险等级依次增高，等级4为最高的危险等级。
SIS系统讲义
1.平均故障间隔时间 平均故障间隔时间指各次故障间隔时间 ti的平均值，即各段连续工作时间的平 均值。即
MTBF ( h)
t
i 1
n
i
n
n i 1 i
MTTR( h)
t
n
i=1，2，3，…，n
（8-1）
MTBF是一个经过多次采样检测，长期统计后求出的平均数值。
2.平均故障修复时间
平均故障修复时间是指设备或系统经过维修，恢复功能并投入正常运行所 需要的平均时间，即
MTBF ( h)
n
t
i 1
n
i
n
i
MTTR( h)
t
i 1
n
i=1，2，3，…，n
（8-2）
式中 ⊿ti——每次维修所花费的时间。 MTTR也是一个统计值，它远小于MTBF。MTBF越大，MTTR越小的系统可靠性 越高。
SIL1级适用于财产和产品的一般保护；SIL2级适用于主要财产和产品保护， 有可能造成人身伤害；SIL3级适用于保护人员；SIL4级适用于灾难性伤害。
1.4 安全系统应用的场合
1．对检测元件的要求 ➢检测元件（传感器）分开独立设置，指采用多台检测仪表将控制功能与 安全联锁功能隔离，即安全仪表系统与过程控制系统的实体分离。 ➢传感器冗余设置，指采用多台仪表完成相同的功能，通过冗余提高系统 的安全性。不宜采用信号分配器，将模拟信号分别接到安全仪表系统和过 程控制系统。安全仪表系统和过程控制系统共用一个传感器时，宜采用安 全仪表系统供电。
通信模件 垂直总线驱动 器 电池供断模件
双重化冗余方式的ESD系统
三重化冗余方式的ESD系统
2. 紧急停车系统的特点
SIS系统培训讲义
SIS系统培训讲义SIS系统共分为以下五个部分：一、SIS与DCS区别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,使危害降到最低,使人员和生产装置处于安全状态;DCS是动态系统,它始终对过程变量进行检测、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；正常工况时,它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，非正常工况下时，它将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；sis比DCS在可靠性、可用性上要求更严格。
DCS是动态控制，SIS是静态控制。
DCS是在线冗余，在线定期切换，若其中有一个坏掉，系统将自动切换好的通道。
SIS是三重化冗余。
二、TRICON系统硬件介绍1、TRICON主系统机架主系统机架包括（1）高密度主机架（2）高密度扩展机架（3）I/O扩展总线接口一个主机架最多有14个扩展机架（a扩展机架：与主机架的距离30米，b远程机架：与主机架的距离12公里。
连接电缆#9000和#9001）2、TRICON系统硬件介绍主机架前三个物理机架装主处理器，每个机架均是三重化的，第四个物理机架是通讯卡的专用槽位。
在机架中一个逻辑槽位要占用两个物理槽位，逻辑槽位是IO点所占用的槽位，若是点数多就放在C2-C15的十四个扩展机架中，扩展机架离开主机架将毫无意义。
在主机架中有一钥匙开关分为四个档位（1）RUN(运行)通常为只读操作方式，主处理器正在工作，这时不允许对程序变量进行修改。
（2）PROGRAM(程序)用于程序下载和检查，这时允许对程序变量进行修改和软件的上传下载。
（3）STOP(停止)停止输入和输出，停止控制程序。
（4）REMOTE(遥控)允许对程序变量进行修改，但不允许下装。
但在现场操作中最好用软开关进行控制硬开关容易将旋钮拨至停止开关状态，造成现场控制程序停止。
在主机架的卡件上有几个指示灯，当系统送电时瞬间下件红灯亮（若出现自检测则说明插件已插好等待一会绿灯亮）。
SIS系统操作说明
SIS系统操作说明SIS系统操作说明1、系统介绍1.1 系统概述在此章节描述SIS系统的基本信息和功能概述。
1.2 系统登录介绍系统登录的步骤和要求，并说明登录后的界面结构。
2、用户管理2.1 用户注册描述如何进行用户注册，包括填写注册信息和验证流程。
2.2 用户登录介绍用户登录系统的流程和注意事项。
2.3 用户权限设置说明如何设置用户的权限，以及权限设置对系统功能的限制。
3、数据管理3.1 数据录入详细描述如何进行数据录入，包括表单填写和数据等方式。
3.2 数据查询介绍如何对已有数据进行查询，包括简单查询和高级查询的方法。
3.3 数据修改和删除说明如何修改和删除已录入的数据，以及注意事项和权限限制。
4、报表4.2 报表配置详细说明如何配置报表的参数和选项，以及报表的流程。
4.3 报表导出与打印说明如何导出和打印的报表，包括文件格式选择和打印设置等。
5、系统设置5.1 系统参数设置描述如何设置系统的基本参数，如语言选择、显示设置等。
5.2 权限管理介绍如何管理系统的权限，包括添加、修改和删除用户权限等操作。
5.3 数据备份与恢复说明如何进行系统数据的备份和恢复操作，以防止数据丢失和系统故障。
6、常见问题解答在此章节一些用户常见的问题，以及相应的解答和操作指南。
7、附件在此章节添加本文档所涉及的附件，如相关表格、截图、示例报表等。
法律名词及注释：- SIS：学生信息系统，用于管理学校的学生信息和相关数据的系统。
- 用户注册：用户首次使用系统时，需进行账号注册并设置密码的过程。
- 用户权限：指用户在系统中能够访问和操作的功能范围。
- 数据录入：将学生信息等数据输入系统的过程。
- 数据查询：查找和检索系统中已有的学生信息和其他相关数据的操作。
- 报表：根据系统中的数据图表、报告和统计分析等形式的输出。
- 系统设置：系统的各项参数设置和管理。
- 数据备份与恢复：定期备份系统数据，以防止数据丢失和系统故障。
电厂SIS系统知识点整理
一：SIS系统整体架构整个SIS系统包括：SIS网络、存储生产过程数据的实时/历史数据库、存储配置信息的关系数据库、负责采集生产过程数据的接口机、承担计算机和业务逻辑处理的SIS应用服务器、负责SIS维护管理的SIS管理站、值长站。
1 SIS网络SIS网络采用以太网。
目前大部分SIS系统采用1000Mb/s的冗余以太网高速网络作为信息传递和数据传输介质，其他接点（接口机）的通信速率至少为100Mb/s。
SIS网络具有以下特点：(1)信息量大，要求数据通信能力强。
(2)对应的网络接口和系统种类多。
向上与MIS系统接口，向下与机组的DCS系统，水网、灰网、煤网等辅助车间程控系统等接口。
在实际应用中，应该采用两台互为备用的核心交换机作为SIS系统网络的核心。
（Cisco 4500系列即可）2 实时数据库系统一般采用两台高性能服务器和磁盘阵列构成，双机必须建立热备份机制。
3 功能站和客户机完成SIS应用功能和管理功能的计算机或服务器，称为功能站，包括数据库服务器、应用软件功能计算机或服务器、系统备份服务器、防病毒服务器、维护管理计算机。
系统内的其他计算机工作站称为客户机。
功能站通常包含：网络管理站、应用软件维护站、系统备份与防病毒服务器等。
(1)网络管理站：对SIS系统网络和数据库服务器进行管理、维护、开发及故障诊断。
(2)应用软件维护站：对SIS系统的各种功能软件进行管理和二次开发，以便实现电厂的实际需要。
(3)功能站：从数据库中取得生产过程信息、进行计算分析后，将结果存入数据库，以供客户机或其他系统调用。
（功能站采用工业PC机）(4)值长站：连接生产与管理的纽带，为全厂运行人员专用。
(5)客户机：SIS系统的终端设备，设置在生产办公楼和单元控制室。
（客户机一般采用普通PC机）4 接口机接口机是SIS网络连接底层自动化系统的设备。
提供SIS系统与下层控制网络(单元机组DCS、全厂水网络、全厂煤网络控制系统、全厂灰网络控制系统、远程RTU等)的数据接口。
SIS基础知识-TR
石化装置的功能安全防护层
LOPA
4. An event likelihood is calculated by multiplying initiating casue likelihood by the PFDs of the IPLs.整个防护层的PFD是各个
层的乘积
5.Verifies if sufficient layers of protection are present.确认
安全完整性等级
IEC 61508 & IEC 61511
IEC 61508 & IEC61511 区别
RELATIONSHIP Clause 1/2
IEC 61508 & IEC 61511联系
Clause 2/2
2. Definition of a Safety System安全系统的相关概念
过程变量
哪个信号是正确的?
时间
Voting architectures表决结构 2/3
2oo2 voting architecture
高可用性 低安全性
IC
I P
PE A
O P
OC
传感器
XX YYY
输出端 输入端
I P O P
IC
PE B
OC
2oo2
最终元件
Voting architectures表决结构 3/3
1. The International Safety Standards国际安全标准
• TÜV (1984) IEC 61508 IEC 61511
GB/T 20438
– Safety Life Cycle – Safety Integrity Level – Safety Instrumented Function – LOPA – Safety requirements specification ********
(完整版)SIS基本知识
1.SIS基本知识1.1.SIS定义SIS系统(Safety Instrumented System)，是对石油化工、电力等行业生产装置可能发生的危险或不采取措施将继续恶化的状态进行及时响应和保护，使生产装置进入一个预定义的安全停车工况，从而使危险降低到可以接受的最低程度，以保证人员、设备、生产装置和环境的安全。
它是一种安全仪表联锁系统，根据不同标准和应用场合，有时也称为：紧急停车系统（Emergency Shutdown）1.2.SIS由来•生产装置规模的日趋扩大•高温、高压、易燃、易爆等连续性生产装置本身的危险•大型机组、机械等重要设备的保护•对安全和环境的要求越来越高若发生事故将会造成人员、财产、环境等方面的重大损失和影响！因此越来越多的场合需要采用SIS系统。
1.3.SIS应用领域SIS主要保护对象为人身、设备、财产和环境的安全，因此适用于能造成以上各项损害的场合，主要有：•石油液化气开采（平台）、油气输送和储存•石油化工装置•化工装置•电力、锅炉、核电•交通、冶金、环保、汽车制造•大型机械、旋转设备各行业使用SIS的常见装置有：油气及炼油装置：催化裂化、加氢精制、加氢裂化、催化重整、丙烷脱沥青、硫磺回收、罐区消防和火灾报警、变压吸附、制氢、火焰与气体检测、油气输送及存储、油气开采平台等等石化装置：乙烯裂解、聚丙烯、高压聚乙烯、聚氯乙烯、苯乙烯、聚苯乙烯、丙烯腈、芳烃、环己酮、PTA、丁二烯等等石化深加工装置化工装置：造气、合成氨、农药、磷肥、涂料、乙炔、乙酰、醋酸等锅炉电力：锅炉燃烧、汽机停机系统、核电其它：冶金、交通、汽车制造、建材、环保、造纸、大型机械、旋转设备等领域1.4.SIS基本构成一般典型的SIS系统主要包括检测部分、逻辑控制单元和最终执行部分，再配合相应的软件组成。
通常与基本过程控制系统（比如DCS系统）有通讯要求，共同组成生产装置的过程仪表控制系统。
2.SIS产品的标准和认证2.1.主要标准SIS产品所遵从的国际标准主要有：•国际电工委员会IEC61508标准电气/电子/可编程电子安全相关系统的功能安全1997，其中规定将过程安全所需要的安全等级划分为4级（SIL1~SIL4）；•美国仪表学会ISA-S84.01标准流程工业安全仪表系统的应用1998称安全系统为安全仪表系统(Safety Instrument System,SIS)， ISA－S84.01与IEC61508类似，根据系统不响应安全联锁要求的概率（即失效率PFD）将安全等级划分为3级（SIL1-SIL3），认为IEC61508定义的SIL4不存在于过程工业中；•德国标准化委员会DIN(Deutsches Institut fǖr Normung) V19250及DIN V VDE0804根据估计危险的损害程度、危险区域内人员存在的可能性、短时间内防止危险发生的可能性及出现危险事故的可能性等四个风险参数将过程风险定义为8级（AK1～AK8）；•欧洲机器安全标准EN954-1危险等级分为B，1，2，3，4五个等级，针对安全控制系统，按照对故障的承受能力和出现故障后安全功能的作用，对应于危险等级的五个等级，机器设备的控制系统中安全控制部分也可分为以上五个等级危险等级依次增高，等级4为最高的危险等级。
SIS 基础知识
SIS 基础知识SIS 基础知识(安全仪表系统)提纲概要1. The International Safety Standards 国际安全标准2. Definition of a Safety System 安全系统的相关概念3. TUV4. Voting architectures 表决结构5. SIS Architecture 安全仪表系统的结构6. Flow chart for design of SIF 设计流程图7. CASE STUDY--- SIL 案例学习8. HAZOP分析1. The International Safety Standards国际安全标准•TÜV (1984)DIN V 19250 / VDE V 0801 (Germany)– Risk classification 1989风险等级1989– Safety system requirements安全系统要求•ANSI / ISA S84.01 (USA) 1996–Safety procedure安全流程–Safety Life Cycle安全生命周期–Safety Integrity Levels(SIL)安全完整性等级IEC 61508IEC 61511那么，为什么IEC 有两个安全标准呢？IEC 61508 ( 第1 – 7部分)的标题为可编程电子安全系统的功能安全，是针对工业领域产品制造商和应用商的一个全面综合的、以性能为导向的功能安全标准。
在欧洲，IEC 61508 的七个组成部分以EN 61508 的形式出版，任何与其冲突的CENELEC 或CEN 国家标准都被随之而孤立。
IEC 61508 曾被一些过程工业工厂用于执行安全仪表系统（SIS）。
但早期的过程工业在采用该标准之后发现其相当麻烦，并且该标准对过程工业如何达到其要求的阐述不甚明确，有太多的模糊空间。
在慎重考虑之后，IEC标准委员会选取、协调并重新编写了IEC61508 的相关章节，形成了专用于过程工业的IEC 61511 。
SIS系统操作说明
建滔潞宝SIS安全仪表系统操作说明一、基本概念1.什么是SISSIS全称安全仪表系统，主要为工厂控制系统中报警和联锁部分，对控制系统中检测的结果实施报警动作或调节或停机控制。
其主要作用是①保证生产的正常运转、事故安全联锁，②安全联锁报警，③联锁动作和投运显示。
2.气开阀和气关阀气动调节阀动作分气开型和气关型两种。
气开型（Air to Open）是当膜头上空气压力增加时，阀门向增加开度方向动作，当达到输入气压上限时，阀门处于全开状态。
反过来，当空气压力减小时，阀门向关闭方向动作，在没有输入空气时，阀门全闭。
故气开阀又称故障关闭型（Fail to Close FC）。
气关型（Air to Close）动作方向正好与气开型相反。
当空气压力增加时，阀门向关闭方向动作；空气压力减小或没有时，阀门向开启方向动作。
故气关阀又称故障开启型（Fail to Open FO）。
3.气开阀和气关阀的选用规则气开和气关是通过执行机构的正反作用和阀态结构的不同组装方式来实现的，而气开气关的选择是根据工艺生产的安全角度出发来考虑的。
关键问题就是，当气源或信号中断时，调节阀是处于关闭位置安全还是开启位置安全？因此，针对我厂SIS系统所控制的11台切断阀而言，两个氧气切断阀、入预热炉燃料气阀、M机出口切断阀、新鲜气入口阀、循环气切断阀、三出切断阀等7台为气开阀；氧气放空阀、事故蒸汽阀、M机出口放空阀、新鲜气放空阀等4台为气闭阀。
二、SIS联锁现状及动作情况为完善事故预防手段，满足生产安全要求，SIS系统投用势在必行。
保证生产系统安全，杜绝不必要的停车，使生产高效、稳定，是集团和公司努力要实现的目标。
经过前期公司内部讨论，及与化二院、成都通用等甲醇设计院的技术交流，针对SIS仪表联锁系统参数作出相应增补及修订。
目前SIS系统联锁情况如下：联锁I（M机入口压力联锁）：当焦炉气压缩机入口压力≦1KPa，三取二满足条件时，M 机全停。
《SIS系统讲义》课件
SIS系统在工业自动化、环境监测、能源管理、农业智能化和智能医疗等领域得到广泛应 用。
3 SIS系统的设计原理
SIS系统基于传感器采集的数据，通过数据处理和分析，实现对系统状态的监测、控制和 优化。
SIS系统的功能介绍
1 数据收集模块
SIS系统通过各种传感器实时采集数据，包括 温度、湿度、压力、流量等。
《SIS系统讲义》PPT课件
SIS系统是一种基于传感器数据采集和处理的智能化系统，广泛应用于工业自 动化、环境监测、能源管理、农业智能化和智能医疗等领域。本课件将介绍 SIS系统的概念、功能、构成元素、应用案例以及未来的发展趋势。
概述
1 什么是SIS系统
SIS系统是指基于传感器数据采集和处理的智能化系统，用于收集、处理、存储和可视化 数据，实现自动化控制和决策。
SIS系统的未来趋势和发展方向
1 智能化
SIS系统将更加智能化，集成人工智能和机器学习算法，实现自动化控制和智能决策。
2 多样化
应用场景和领域的多样性将推动SIS系统的发展，适应不同行业和应用需求。
3 高效化
数据采集和处理的效率将不断提升，实现实时、准确和高效的数据分析和决策。
总结
1 SIS系统的重要性
环境监测
通过传感器采集环境数据， 实时监测空气质量、水质、 噪音等环境指标。
能源管理
SIS系统用于能源消耗的监测 和优化，实现节能减排和能 源利用效率提升。
农业智能化
SIS系统在农业领域的应用包括自动灌溉、智能 养殖、远程监控等，提高农业生产效率和品质。
智能医疗
通过SIS系统对病人的生理参数进行监测和分析， 实现个性化医疗和健康管理。
2 未来SIS系统的发展前 3 为什么要学习SIS系统
安全仪表系统SIS培训
4. 可探测的“危险失效”，可转换信号为 为“安全失效”，把工艺带回安全状态；
5. 不可探测的“危险失效”，不能被系统 设别，会导致安全事故。
安全可探测 ( SD)
( SU) 安全不可探测
危险失效
60%
S D
40%
安全失效
危险不可探测 ( DU)
DCS Indicator/
AlarmaTI/来自 CardESD SYSTEM
S SOV
I-P S SOV
SIS基本概念
SIS基本概念
一． 安全仪表系统（SIS）：
① 由多个变送器，逻辑处理器和终端元 件组成;
② 工艺偏离正常值时，能把系统带回安 全状态；
SIS基本概念
二．安全仪表功能（SIF）
Pressure = X
Temp. = Y
Volume = Z
3. 针对性的（Specificity）; 4. 可审计的（Auditability）。
三、独立保护层
独立保护层，是能防止工艺系统隐患发生的装置、系统或行动。
1. 主动独立保护层
2. 被动独立保护层
• 基本工艺控制系统
• 围堰/围堤
• 报警人工干预
五．SIL定义
1. 一个SIF回路的PFD（失效率），是 SIF三个子系统PFD加和。即变送器、 逻辑处理器、终端元件的加和；
2. 单个仪表PFD = 1 - e - DU*TI/2的， 约等于 D *TI/2（参见IEC61508）；
3. D为危险失效率，由仪表商提供； 4. TI为仪表调试频率，由业主定义；
• 全开的排气筒
• 安全泄放阀门
SIS基本知识
SIS基本知识火力发电厂厂级监控信息系统SIS北京华电天仁电力控制技术有限公司目录1 SIS的基本概念 (1)1.1 SIS的产生背景 (1)1.2 SIS定义 (2)1.3 SIS能为发电企业带来什么 (3)1.4 SIS应用概况 (4)2 SIS在火电厂自动化信息化系统中的位置 (5)3 SIS主要功能 (8)3.1 生产过程信息采集、处理和监视 (9)3.2 经济指标、性能计算分析和操作指导 (10) 3.2.1 机组级性能计算和分析 (10)3.2.2 厂级性能计算和分析 (10)3.2.3 机组经济性指标分析 (11)3.2.4 运行优化曲线和设备操作指导 (11)3.3 运行调度 (11)3.3.1 机组级运行调度 (11)3.3.2 厂级运行调度 (11)3.3.3 系统监控方式 (12)3.4 优化运行控制 (12)3.5 设备状态监测和故障诊断 (13)3.5.1 设备状态监测 (13)3.5.2 机组运行故障诊断 (13)3.5.3 机组寿命管理 (13)3.5.4 汽轮发电机组振动监测数据管理 (13) 3.5.5 金属状态检测监督 (13)3.6 机组在线性能试验 (14)3.7 其它功能 (14)3.7.1 发电厂远程技术服务网络的连接 (14)3.7.2 机组仿真系统的连接 (14)3.8 应用功能集成原则 (14)1 SIS的基本概念1.1 SIS的产生背景为了迎接新技术革命的挑战，20世纪80年代以来，人们把推进企业的信息化和管理的现代化作为推进企业升级、增强其核心竞争力的重要手段。
当前，我国电力工业正处于新的跨跃式发展时期，同时，也面临着前所未有的挑战，主要表现在：①电力体制改革使电力企业逐步走向市场化、国际化，电力企业必须面对市场化的竞争。
②对电力生产供应的质量与安全性提出了更高的要求。
特别是在电力供应相对短缺的形势下，如何进一步降低设备故障率，减少非计划停运，保证电能供应质量，对国计民生有着重要的意义。
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SIS系统基础知识手册培训教材（1）部门：SIS部作者：***南京朗坤软件有限公司©2013年南京朗坤软件有限公司版权所有版本修订记录目录第一章电厂简介 (1)1.1电厂分类 (1)1.2电厂运行管理 (1)1.3生产控制信息化技术 (2)1.4生产控制区子系统 (4)1.5管理信息区子系统 (5)1.6火电厂 (5)1.7风电厂 (6)1.8集团管理 (6)第二章SIS系统简介 (6)2.1功能介绍 (6)2.2系统结构 (7)2.3SIS系统价值 (7)2.4集团生产实时系统 (8)2.5SIS系统发展 (8)第三章SIS功能软件支撑 (8)3.1数据采集系统 (8)3.2数据服务系统 (9)3.3SIS业务平台 (10)3.4数据共享原理 (11)第四章SIS硬件知识 (12)4.1数据采集系统硬件 (12)4.2数据服务系统硬件 (14)4.3业务平台系统硬件 (15)4.4SIS系统通用硬件 (16)第五章SIS网络设计 (17)5.1典型网络结 (17)5.2主要性能指标 (17)5.3关键技术 (18)5.4硬件部署原则 (18)5.5硬件部署计算 (18)第一章电厂简介1.1电厂分类●火电厂●风电厂●其他类型电厂核电厂、水电厂、光伏电厂1.2电厂运行管理●系统分级⏹一次系统直接生产、输送、分配和使用电能的设备与系统称为一次系统；如：锅炉系统、发电机系统、输电系统等；⏹二次系统对一次设备、系统进行监控、测量、保护、调节的设备与系统称为二次系统；如：继保系统、调度自动化系统、DCS系统等；●安全保障按照国家相关规定，二次系统网络必须建立系统安全防护体系，以保障电力系统的安全稳定运行，防护工作必须坚持安全分区、网络专用、横向隔离、纵向认证的原则。
⏹安全分区➢二次系统分为生产控制大区和管理信息大区；➢生产控制区分为控制区(安全I区)、非控制区（安全II区）；➢管理信息区分为生产管理区（安全III区）、管理信息区（安全IIII区）；➢管理信息区可更具具体情况划分安全区；➢在总体安全情况下，可以简化安全分区，但各分区应避免通过广域网形成不同安全区的纵向交叉连接；⏹分区隔离➢I、II区之间采用有访问控制的设备隔离（如防火墙）；➢生产控制区、与管理信息区区之间必须采用单向安全隔离装置进行隔离；⏹电厂系统结构统图生产控制大区管理信息大区一次系统二次系统电厂系统图1.3生产控制信息化技术●数据采集技术⏹硬件支持传感器、智能电表、电路、网络、计算机等终端设备。
⏹软件支持采集软件、数据处理软件●远程监控技术⏹硬件支持智能终端设备、网络、计算机⏹软件支持远程控制系统●系统结构图控制系统原理图●控制基本元素⏹测点每个传感设备或智能电表或智能开关都是一个监测点，控制系统通过对这些监测点的状态采集与远程控制，来达到监控的目的，测点是控制系统管理的基本元素。
⏹模拟量像温度传感器、压力传感器等这类能够连续变化的测点采集到的数据为模拟量。
⏹开关量监测刀闸的开合与设备的启停等监测设备非连续变化的测点所采集到的数据为开关量。
1.4生产控制区子系统●分散控制系统（DCS）DCS可以综合控制电厂一次系统主要设备的运行，主要生产厂商有ABB、西门子、艾默生(OVA TION)、FOXBORO、日立等。
●数据采集与监控系统（SCADA）数据采集与监控系统，以计算机为基础的DCS与电力自动化监控系统，侧重逻辑控制，DCS侧重过程控制，SCADA系统主要应用在风电厂。
●汽机振动监测和故障诊断系统（TDM）TDM系统能够反映机组运行状态中的转子振动情况,捕获震动故障信息，预告振动故障的存在与发展，有助于避免灾难事故的发生，具明显的经济和社会效益。
●辅助车间网络控制系统辅网控制系统主要包括输煤控制系统、除灰渣控制系统、化学水、凝结水、工业水控制系统等，实现对这些系统的集中监控。
●烟气脱硫控制系统（FGD_DCS）脱硫系统的作用是减少排烟对环境的污染。
●电气网络控制系统（NCS）NCS系统是对高压升压站以及高压出现系统与电网连接部分的监测、信号和控制的系统，通常也包括防误闭锁系统；能够控制刀闸和开关机其他信号报警。
●厂用电气监控管理系统（ECMS）ECMS系统实现对厂用电源部分的监控以及对其他厂用电部分的监测管理。
●调度远程终端控制系统(调度RTU)调度RTU能够获得电网的调度数据，运行人员更具调度数据通过电厂AGC（自动发电量控制）功能完成调度指标。
●风功率预测系统风功率预测系统根据风电厂气象信息利用物理模拟计算和科学统计方法，对风电厂的风力进行短期预报，从而预测出风电场的功率，从而也可以实现电力调度部门对风电调度的要求，只有风厂才会用此系统。
●电能量管理平台一般应用在风电厂，用于更具调度数据调整电厂发电量，实现输配电网络的电能量数据自动采集、远传和存储、预处理、统计分析及负荷控制的综合电能量管理平台。
●电量采集系统对电厂中的电表数据的采集汇总。
1.5管理信息区子系统●厂级实时监控信息系统（SIS）SIS通过收集电厂生产过程中所产生的大量数据，并通过对数据分析得出有价值的结论来指导生产运行，实现全场管控一体化，提高全厂效益。
●电厂管理信息系统（MIS）MIS支持电厂的生产经营和决策分析的，主要功能包括经营管理、资产管理、生产管理、行政管理和系统维护等。
1.6火电厂火电厂典型系统图1.7风电厂风电厂典型系统图1.8集团管理集团生产实时系统第二章SIS系统简介2.1功能介绍采集生产系统产生的实时数据SIS系统可以对生产控制区各个系统的运行数据进行采集。
●统一管理存储生产历史数据生产数据采集后可以保存几十年，以供查询分析。
●生产过程实时监视在非生产区提供生产运行实时监视。
●分析统计实时、历史数据，挖掘生产规律深度挖掘数据，获取有价值信息，直到决策与生产。
●对外提供实时、历史数据访问接口对外提供全厂生产实时、历史数据的访问。
2.2系统结构SIS系统结构图2.3SIS系统价值●解决数据孤岛问题电厂由于各个控制系统处于相对独立的状态，运行数据未能实现全厂范围的有效共享，缺少全厂统一的数据分析工具，因而不能提供有效的成本核算和决策支持，SIS系统在电厂各个系统间架起一座桥梁，解决了数据共享难题。
●方便生产管理通过SIS实时监视功能，领导可以在办公区域实现对生产系统运行实时监视。
●辅助决策通过对实时、历史数据的分析，指导领导正确决策。
●指导生产、提高效益对生产数据的分析结果能够反向指导优化生产运行，提高全厂效益。
●管控一体化为管控一体化提供基础，实现电厂管理闭环。
2.4集团生产实时系统2.5SIS系统发展●高速发展期●市场成熟期第三章SIS功能软件支撑3.1 数据采集系统●系统介绍数据采集系统是SIS中最基础的一个模块，为整个系统的运行提供数据支撑。
●产品介绍LiDataMaster（朗坤数据采集系统）●系统结构数据采集系统图3.2 数据服务系统●系统介绍：数据服务系统是整个SIS系统核心部分，接收数据采集系统数据实时，并对历史数据进行压缩处理，存储到存储系统中，同时对外提供实时与历史数据查询服务。
●产品介绍LiRTDB(朗坤实时数据库)由朗坤SIS自主研发，性能稳定，压缩算法先进，拥有多项国家发明专利。
●系统结构数据服务系统图3.3 SIS业务平台●系统介绍：SIS业务平台能够承载业务模块，并对外提供业务模块的访问。
●产品介绍XXXX(业务平台的名字)由朗坤SIS自主研发，采用最先进的电厂建模技术，能够准确分析电厂运行状况，给出及时有效的决策支持，主要业务模块包括性能计算与优化、吹灰优化、故障诊断、设备管理、指标考核、实时监视等。
●系统结构3.4 数据共享原理●数据管理基本单元测点是SIS系统中数据管理的基本单元，一个测点代表控制系统中的一个传感器或电表监测点，每个测点有以下基本属性：⏹测点名每个测点都有一个名称，如：TMP_OUT2方便数据库统一管理，名称是SIS各个模块之间数据沟通的桥梁。
⏹测点描述测点描述主要功能是描述该测点所表示的意义，如xxx温度，没有描述的测点是没有价值的。
⏹测点类型测点类型分为开关量和模拟量两种。
⏹测点值测点值表示该测点的测量值。
⏹单位单位表示测量值的度量单位，如%。
⏹时间戳时间戳表示该测点的值的采集时间，精度为毫秒级。
⏹值状态值状态表示该测点值是否可靠。
●数据流共享原理⏹控制系统点名与SIS测点名映射控制系统点名一般和SIS点名不同，在数据采集时需要做好测点对应关系，否则将导致数据错乱。
⏹业务模块通过点名从数据库获取测点值应用程序通过查找测点描述得到自己想要测点的测点名，根据测点名可以获取该测点的实时与历史数据。
●数据流系统图SIS系统数据流图第四章SIS硬件知识4.1 数据采集系统硬件数据采集系统主要硬件需求包括工控机与单向隔离装置，工控机部署在生产控制系统中用于采集生产实时数据，单向隔离装置用于隔离生产网络与数据管理网络。
●工控机（接口机）⏹功能说明用于部署数据采集程序，与生产控制系统连接，操作系统一般为WINDOWS Server 2003 或是Windows XP 。
⏹性能说明1、近乎全封闭，防尘效果好2、防电磁干扰、机身坚固3、电源稳压功能强4、故障恢复、防振●单向隔离装置（网闸）⏹作用隔离安全II区与安全III区网络，保证生产区的信息与生产安全，数据只能从II向III区单项传输，反向不通。
⏹说明详情请查看相应的网闸说明书4.2 数据服务系统硬件在数据服务系统中，主要硬件为由机架式服务器与存储设备组成的故障转移群集或容错服务器，群集与容错服务器用于运行实时数据库，存储设备用于存储实时数据库运行过程中收集的大量历史数据。
●机架式服务器⏹作用说明机架式服务器根据高度不同可以分为1U、2U…7U（1U=4.445厘米）等类型，一般高度越高性能与配置越高，可扩展性越好，操作系统一般选择为Windows 2008 64位。
⏹性能说明服务器一般配置较高，一般用于承载对硬件要求较高的大型软件系统，如实时数据库。
●存储设备⏹功能说明存储设备，专为存储大量数据而设计的存储设备，根据型号不同能够挂在的硬盘个数也不同，容量在T级以上，具有组建RAID（磁盘冗余阵列）的功能，根据提供结构不同可以组建不同类型的SAN（存储区域网络）。
⏹性能说明1、根据所选购的产品不同其读写性能也不同而不同，一般磁盘采用SCSI或FC接口，转速均在10000RPM以上，读写速度在1000Mb/S以上。
2、读写性能还与RAID方式有着很大的关系，SIS系统中一般选择RAID5方式使用磁盘，以达到最高的性价比。
●故障转移群集⏹功能说明故障转移群集是一组独立的计算机，这些计算机相互协作以提高应用程序和服务的可用性。