安全仪表系统培训
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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。
逻辑子系统_ 2oo4D结构
2oo4D结构：2oo4D系统是有2套独立并行运行的系统组成，通讯模块负责其同步运 行，当系统自诊断发现一个模块发生故障时，CPU将强制其失效，确保其输出的正确 性。同时，安全输出模块中SMOD功能（辅助去磁方法），确保在两套系统同时故 障或电源故障时，系统输出一个故障安全信号。一个输出电路实际上是通过四个输出 电路及自诊断功能实现的。这样确保了系统的高可靠性，高安全性及高可用性。 HONEYWELL、HIMA的SIS均采用了2oo4D结构
逻辑子系统相关模块
sis系统AI隔离式安全栅
•
sis系统DO隔离型安全栅
动作元件类型_阀门
闸阀
球阀
电磁阀
电动球阀
动作元件类型_阀门
气动执行机构 减压阀 电磁阀安装位置 定位器
阀体
动作元件类型_气动和电动区别
• 一、电动阀和气动阀的区别
•
1、电动阀用电动执行器控制阀门，气动阀是借助压缩空气驱
动的阀门
安全仪表系统介绍
董伟义 • 安全仪表系统（SIS）特点 • 安全仪表系统（SIS）的组成 a) SIS逻辑系统 b) SIS阀门 c) SIS测量仪表 • 安全仪表系统（SIS）性能计算
安全仪表系统（SIS）定义
• 用来实现一个或几个仪表安全功能的仪表系统。 • SIS可由传感器、逻辑控制器和最终元件组成。
•氩
测量元件元件类型
• 差压变送器
测量元件元件类型
测量元件元件类型
测量元件元件类型
测量元件元件类型
测量元件元件_应用介绍
温度 一般为热电阻和热电偶两种，配合变送器转换为4-20mA信号 液位 雷达、超声波液位计（液面不能波动过大） 磁翻板液位计（介质流通能力较好） 差压变送器（介质不易堵塞，压力波动不能过大） 流量 涡街流量计（测量比较精确，价格较高） 差压变送器（测量精确度较低，多用于观测流量变化，价格较低） 电磁流量计（介质导电，无阻碍） 压力 压力变送器-毛细导压管（导压管不会堵塞） 压力变送器-普通导压管（导压管容易冻堵）
• 由电子/电气/可编程电子安全相关系统、其它技 术安全相关系统或外部风险降低设施执行功能， 该功能针对某一特定危险事件使得或者维持受控 设备处于安全状态。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
安全仪表系统
• （1）以IEC61508作为基础标准，符合国际安全协会规定的仪表的安全标准 规定。
•
2、气动阀比电动阀快，电动阀是手动和电动两用的，而气动
阀是手动和气动两用，但是价格比较贵。
•
3、电动阀用于一些管径的大的地方，气动阀是很难做到的，
但是电动阀的稳定性是比不上气动阀的开关速度慢、执行机构时间
较长会出现卡齿现象，但是气动阀正在稳定的气源下开关速度就比
较快。
•
4电动阀动作慢，电动阀能做到防爆的品牌不是很多；气动阀
SIS系统性能计算
SIS系统性能计算
SIS系统性能计算
SIS系统性能计算
SIS系统性能计算
SIS系统性能计算流程
• 收集仪表阀门相关资料 • 确定执行动作中针对安全的关键动作（建议定级
时核实） • 确定诊断覆盖率及共因失效概率，维修时间和检
测周期 • 确定每种仪表在软件中的计算模型，保证项目统
一性 • 根据联锁结构搭建模型 • 确定计算结果是否满足要求及相关建议
• 4、气动切断阀只有开和关两个位置，一般配有换向电磁阀和行程开关，电磁阀用来切 换气动执行器动作方向，行程开关用来反馈信号给控制系统，实时了解阀位开关状态。 气动调节阀关闭时可以有一定的泄露量，气动切断阀则需要泄漏量为零或近似于零。
测量元件元件类型
测量元件元件类型
测量元件元件类型
• 压力变送器
体效果好，成本较低，维护起来更加方便。
• 缺点：受空气压力波动的影响。比如在北方 的冬季容易受到空气含水影响，造成传动部分结 冰、不动作。
动作元件类型_调节阀和切断阀
• 1、气动阀包括调节阀和切断阀，两者的作用形式不一样，虽然调节阀的流量也可以调 为0，但切断阀一般用于紧急切断的，有阀门定位器的，一般是气缸阀门。而调节阀则 是带气动薄膜，大圆盘那种，除了可以调节外，还可以实现切断，两者唯一的相同点 就是都是以气为动力。
• 2、气动切断阀要么全开要么全关，多用于保护；而气动调节阀是可以开关在任意位置， 能够控制阀门停留在一个指定开度，可以调整流量或者压力等。气动切断阀是用来关 断管道内介质，要求动作速度要快，关断密封性要好，泄露等级要到达十万分之一。
• 3、气动调节阀主要用来连续调节控制，信号和阀门行程相对应，配有电气阀门定位器 来接收控制型号，根据连续4-20MA信号变化，调节阀完成0-100%全行程动作。
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。
逻辑子系统_ 2oo4D结构
2oo4D结构：2oo4D系统是有2套独立并行运行的系统组成，通讯模块负责其同步运 行，当系统自诊断发现一个模块发生故障时，CPU将强制其失效，确保其输出的正确 性。同时，安全输出模块中SMOD功能（辅助去磁方法），确保在两套系统同时故 障或电源故障时，系统输出一个故障安全信号。一个输出电路实际上是通过四个输出 电路及自诊断功能实现的。这样确保了系统的高可靠性，高安全性及高可用性。 HONEYWELL、HIMA的SIS均采用了2oo4D结构
逻辑子系统相关模块
sis系统AI隔离式安全栅
•
sis系统DO隔离型安全栅
动作元件类型_阀门
闸阀
球阀
电磁阀
电动球阀
动作元件类型_阀门
气动执行机构 减压阀 电磁阀安装位置 定位器
阀体
动作元件类型_气动和电动区别
• 一、电动阀和气动阀的区别
•
1、电动阀用电动执行器控制阀门，气动阀是借助压缩空气驱
动的阀门
安全仪表系统介绍
董伟义 • 安全仪表系统（SIS）特点 • 安全仪表系统（SIS）的组成 a) SIS逻辑系统 b) SIS阀门 c) SIS测量仪表 • 安全仪表系统（SIS）性能计算
安全仪表系统（SIS）定义
• 用来实现一个或几个仪表安全功能的仪表系统。 • SIS可由传感器、逻辑控制器和最终元件组成。
•氩
测量元件元件类型
• 差压变送器
测量元件元件类型
测量元件元件类型
测量元件元件类型
测量元件元件类型
测量元件元件_应用介绍
温度 一般为热电阻和热电偶两种，配合变送器转换为4-20mA信号 液位 雷达、超声波液位计（液面不能波动过大） 磁翻板液位计（介质流通能力较好） 差压变送器（介质不易堵塞，压力波动不能过大） 流量 涡街流量计（测量比较精确，价格较高） 差压变送器（测量精确度较低，多用于观测流量变化，价格较低） 电磁流量计（介质导电，无阻碍） 压力 压力变送器-毛细导压管（导压管不会堵塞） 压力变送器-普通导压管（导压管容易冻堵）
• 由电子/电气/可编程电子安全相关系统、其它技 术安全相关系统或外部风险降低设施执行功能， 该功能针对某一特定危险事件使得或者维持受控 设备处于安全状态。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
安全仪表系统
• （1）以IEC61508作为基础标准，符合国际安全协会规定的仪表的安全标准 规定。
•
2、气动阀比电动阀快，电动阀是手动和电动两用的，而气动
阀是手动和气动两用，但是价格比较贵。
•
3、电动阀用于一些管径的大的地方，气动阀是很难做到的，
但是电动阀的稳定性是比不上气动阀的开关速度慢、执行机构时间
较长会出现卡齿现象，但是气动阀正在稳定的气源下开关速度就比
较快。
•
4电动阀动作慢，电动阀能做到防爆的品牌不是很多；气动阀
SIS系统性能计算
SIS系统性能计算
SIS系统性能计算
SIS系统性能计算
SIS系统性能计算
SIS系统性能计算流程
• 收集仪表阀门相关资料 • 确定执行动作中针对安全的关键动作（建议定级
时核实） • 确定诊断覆盖率及共因失效概率，维修时间和检
测周期 • 确定每种仪表在软件中的计算模型，保证项目统
一性 • 根据联锁结构搭建模型 • 确定计算结果是否满足要求及相关建议
• 4、气动切断阀只有开和关两个位置，一般配有换向电磁阀和行程开关，电磁阀用来切 换气动执行器动作方向，行程开关用来反馈信号给控制系统，实时了解阀位开关状态。 气动调节阀关闭时可以有一定的泄露量，气动切断阀则需要泄漏量为零或近似于零。
测量元件元件类型
测量元件元件类型
测量元件元件类型
• 压力变送器
体效果好，成本较低，维护起来更加方便。
• 缺点：受空气压力波动的影响。比如在北方 的冬季容易受到空气含水影响，造成传动部分结 冰、不动作。
动作元件类型_调节阀和切断阀
• 1、气动阀包括调节阀和切断阀，两者的作用形式不一样，虽然调节阀的流量也可以调 为0，但切断阀一般用于紧急切断的，有阀门定位器的，一般是气缸阀门。而调节阀则 是带气动薄膜，大圆盘那种，除了可以调节外，还可以实现切断，两者唯一的相同点 就是都是以气为动力。
• 2、气动切断阀要么全开要么全关，多用于保护；而气动调节阀是可以开关在任意位置， 能够控制阀门停留在一个指定开度，可以调整流量或者压力等。气动切断阀是用来关 断管道内介质，要求动作速度要快，关断密封性要好，泄露等级要到达十万分之一。
• 3、气动调节阀主要用来连续调节控制，信号和阀门行程相对应，配有电气阀门定位器 来接收控制型号，根据连续4-20MA信号变化，调节阀完成0-100%全行程动作。