安全仪表系统解析
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SIS能够检测潜在的危险故障，具有高安全 性，覆盖范围宽的自诊断功能。 SIS需符合国际安全标准规定的仪表安全标 准，从系统开发阶段开始，要接受第三方认 证机构的审查，取得认证资格，系统方可投 入实际运行。 SIS自诊断覆盖率大，维修时检查的点数非 常少。诊断覆盖率是指可在线诊断出的故障 系统全部故障的百分数。
8
（2）固态电路系统
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，可靠性不如 继电器系统。
9
（3）可编程电子系统
12
二、安全仪表系统(SIS)的组成
1. SIS系统的组成部分 2. SIS与DCS的区别 3. SIS系统的配置方案
13
1. SIS系统的组成部分
SIS系统的组成分为传感器部分、逻辑运算 部分和最终执行器单元三部分。 其结构简图如下：
14
传感器单元采用多台仪表或系统，将控制功 能与安全联锁功能隔离，即传感器分开独立 配置的原则，做到安全仪表系统与过程控制 系统的实体分离。 最终执行元件（切断阀、电磁阀）是安全仪 表系统中危险性最高的设备。 逻辑运算单元由输入模块、控制模块、诊断 回路、输出模块4部分组成。
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
SIS是Safety Instrumented System的 简称,中文的意思是安全仪表系统,,它是根据 美国仪表学会(ISA)对安全控制系统的定义 而得名的。安全仪表系统(SIS)也称为紧急 停车系统（ESD）、安全联锁系统(SIS)或 仪表保护系统（IPS）。 简要的说，安全仪表系统(SIS)是指能实现 一个或多个安全功能的系统。
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。
11
SIS由采取冗余逻辑表决方式的输入单元、 逻辑结构单元、输出单元三部分组成系统， 逻辑表决的应用程序修改容易，特别是可编 程型SIS，根据工程实际，修改软件即可。 SIS由局域网、DCSI/F（人机接口）及开 放式网络等组成多种系统。 SIS设计特别重视从传感器到最终执行机构 所组成的回路整体的安全性保证，具有I/O 断线、短路等的监测功能。
3
AK5,6
5,6
17
2. SIS与DCS的区别
SIS与DCS在石油、石化生产过程中分别起 着不同的作用，如下图所示：
生产装置从安全角度来讲，
可分为3个层次：第一层为 生产过程层，第二层为过 程控制层，第三层为安全
仪表系统停车保护层。
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SIS与DCS的区别见下表：
DCS SIS DCS 用与过程连续测量、常规控制 SIS 用与监视生产装置的运行状况，对出现 （连续、顺序、间歇等）、操作控制 异常工况迅速进行处理，使故障发生的可能 管理，保证生产装置平稳运行 性降到最低，使人和装置处于安全状态 SIS 是静态系统，在正常工况下，它始终监 DCS是“动态”系统，它始终对过程 视装置的运行，系统输出不变，对生产过程 变量连续进行检测、运算和控制，对 不产生影响，在异常工况下，它将按着预先 生产过程动态控制，确保产品质量和 设计的策略进行逻辑运算，使生产装置安全 产量 停车 DCS可进行故障自动显示 SIS必须测试潜在故障
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 。 强大、方便灵活的编程能力，有内部自测试 和自诊断功能可进行双重化串行通信，可配 置成冗余或三重模块冗余（TMR）系统，可 带操作和编程终端，可带时序事件记录（ SER）。
10
3. 安全仪表系统(SIS)的六大特点
4
安全仪表系统在石油、石油化工等领域已有 较多的产品：
例如Honeywell公司的FSC（Fail Safe Control System）故障安全控制系统、德 国HIMA公司的PES（Programmable Electronic System）可编程电子系统等。
5
安全仪表系统(SIS)主要包括三大部分：传 感器部分、逻辑运算部分和最终执行元件部 分。 SIS系统具有高可靠性（Reliability）、 可用性（Availability）和可维护性（ Maintainability），并且在SIS内部出 现故障或外界干扰的情况下是安全的。
15
SIS故障有两种：显性故障（安全故障）和 隐性故障（危险故障）。
显性故障（如系统短路等），由于故障出现使数据产生 变化，通过比较可立即检测出，系统自ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ产生矫正作用 ，进入安全状态，因此显性故障不影响系统安全性，仅 影响系统可用性，故又称为无损害故障（Fail to Nuisance，FTN）。 隐性故障（如I/O短路等），开始不影响到数据，仅能 通过自动测试程序方可检测出，它不会使正常得电的元 件失电，因此又称为危险故障（Fail to Danger，FTD ），系统不能产生动作进入安全状态。隐性故障影响系 统的安全性，隐性故障的检测和处理是SIS系统的重要 内容。
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安全仪表系统的逻辑单元结构选择见 下表：
逻辑单元结 构 1。。1 1。。1D 1。。2 1。。2D 2。。3 IEC61508 SIL 1 2 2 3 3 Tü V AK AK2，AK3 AK4 AK4 AK5,6 AK5,6 DIN V19520 1,2 3,4 3,4 5,6 5,6
2。。4
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（2）固态电路系统
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，可靠性不如 继电器系统。
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（3）可编程电子系统
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二、安全仪表系统(SIS)的组成
1. SIS系统的组成部分 2. SIS与DCS的区别 3. SIS系统的配置方案
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1. SIS系统的组成部分
SIS系统的组成分为传感器部分、逻辑运算 部分和最终执行器单元三部分。 其结构简图如下：
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传感器单元采用多台仪表或系统，将控制功 能与安全联锁功能隔离，即传感器分开独立 配置的原则，做到安全仪表系统与过程控制 系统的实体分离。 最终执行元件（切断阀、电磁阀）是安全仪 表系统中危险性最高的设备。 逻辑运算单元由输入模块、控制模块、诊断 回路、输出模块4部分组成。
安全仪表系统
2013年6月4日
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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
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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
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1.安全仪表系统(SIS)的定义
SIS是Safety Instrumented System的 简称,中文的意思是安全仪表系统,,它是根据 美国仪表学会(ISA)对安全控制系统的定义 而得名的。安全仪表系统(SIS)也称为紧急 停车系统（ESD）、安全联锁系统(SIS)或 仪表保护系统（IPS）。 简要的说，安全仪表系统(SIS)是指能实现 一个或多个安全功能的系统。
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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。
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（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。
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SIS由采取冗余逻辑表决方式的输入单元、 逻辑结构单元、输出单元三部分组成系统， 逻辑表决的应用程序修改容易，特别是可编 程型SIS，根据工程实际，修改软件即可。 SIS由局域网、DCSI/F（人机接口）及开 放式网络等组成多种系统。 SIS设计特别重视从传感器到最终执行机构 所组成的回路整体的安全性保证，具有I/O 断线、短路等的监测功能。
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2. SIS与DCS的区别
SIS与DCS在石油、石化生产过程中分别起 着不同的作用，如下图所示：
生产装置从安全角度来讲，
可分为3个层次：第一层为 生产过程层，第二层为过 程控制层，第三层为安全
仪表系统停车保护层。
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SIS与DCS的区别见下表：
DCS SIS DCS 用与过程连续测量、常规控制 SIS 用与监视生产装置的运行状况，对出现 （连续、顺序、间歇等）、操作控制 异常工况迅速进行处理，使故障发生的可能 管理，保证生产装置平稳运行 性降到最低，使人和装置处于安全状态 SIS 是静态系统，在正常工况下，它始终监 DCS是“动态”系统，它始终对过程 视装置的运行，系统输出不变，对生产过程 变量连续进行检测、运算和控制，对 不产生影响，在异常工况下，它将按着预先 生产过程动态控制，确保产品质量和 设计的策略进行逻辑运算，使生产装置安全 产量 停车 DCS可进行故障自动显示 SIS必须测试潜在故障
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 。 强大、方便灵活的编程能力，有内部自测试 和自诊断功能可进行双重化串行通信，可配 置成冗余或三重模块冗余（TMR）系统，可 带操作和编程终端，可带时序事件记录（ SER）。
10
3. 安全仪表系统(SIS)的六大特点
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安全仪表系统在石油、石油化工等领域已有 较多的产品：
例如Honeywell公司的FSC（Fail Safe Control System）故障安全控制系统、德 国HIMA公司的PES（Programmable Electronic System）可编程电子系统等。
5
安全仪表系统(SIS)主要包括三大部分：传 感器部分、逻辑运算部分和最终执行元件部 分。 SIS系统具有高可靠性（Reliability）、 可用性（Availability）和可维护性（ Maintainability），并且在SIS内部出 现故障或外界干扰的情况下是安全的。
15
SIS故障有两种：显性故障（安全故障）和 隐性故障（危险故障）。
显性故障（如系统短路等），由于故障出现使数据产生 变化，通过比较可立即检测出，系统自ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ产生矫正作用 ，进入安全状态，因此显性故障不影响系统安全性，仅 影响系统可用性，故又称为无损害故障（Fail to Nuisance，FTN）。 隐性故障（如I/O短路等），开始不影响到数据，仅能 通过自动测试程序方可检测出，它不会使正常得电的元 件失电，因此又称为危险故障（Fail to Danger，FTD ），系统不能产生动作进入安全状态。隐性故障影响系 统的安全性，隐性故障的检测和处理是SIS系统的重要 内容。
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安全仪表系统的逻辑单元结构选择见 下表：
逻辑单元结 构 1。。1 1。。1D 1。。2 1。。2D 2。。3 IEC61508 SIL 1 2 2 3 3 Tü V AK AK2，AK3 AK4 AK4 AK5,6 AK5,6 DIN V19520 1,2 3,4 3,4 5,6 5,6
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