安全仪表系统(SI讲义S )
安全仪表系统SIS的简介
安全仪表系统SIS的简介
安全仪表系统（Safety Instrumented System，SIS）是一种用于监控和保护工业过程的仪器和控制系统，旨在减轻或消除重大事故的影响。
以下是对安全仪表系统SIS的简介：
一、SIS的基本概念
安全仪表系统SIS是通过控制系统或仪器实现对工艺设施进行最终控制的一套系统。
其主要功能是在异常情况下实时检测工艺参数，并根据安全逻辑实现对设备的故障诊断、告警、切断并调整操作参数等。
二、SIS的组成
安全仪表系统SIS由控制器、传感器、执行器和可编程逻辑控制器（PLC）等各种设备组成。
控制器是SIS的核心部分，负责控制器与外部设备传输数据，进行安全逻辑计算等。
传感器可以实时检测工艺参数或设备状态，如果发现异常行为，则会立即向SIS发送警报信号。
执行器可以根据SIS的安全逻辑控制进行操作，自动切断故障源并保障生产运行。
三、SIS的应用领域
安全仪表系统SIS广泛应用于石油、化工、电力、制药、食品饮料等领域的自动化控制设备和系统中。
它们可以有效地保障工业生产和操作过程中人员、设备和环境的安全。
总之，安全仪表系统SIS是工业安全设备的重要组成部分，它对于预防万一事故、保障工业生产安全具有至关重要的作用。
安全仪表系统SIS课件
总之，SIS 的概念很完整，也很庞大。
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实施步骤
第1步： 判断是否需要上 SIS 第2步： 完成 HAZOP 分析 第3步： 提报告，设计院出图 第4步： 采购具有认证的设备 第5步: 设备验收 第6步: SIL 验证 第7步: 安装与调试 第8步: SIS 管理
按照SIS的定义，以下的系统都属于安全仪表系统：
--ATP Automatic train protection 列车自动防护系统
我们常用的DCS系统也可 以实现安全联锁保护功能， 那么为什么还有要独立设置 SIS或ESD系统呢？
1、为降低控制功能和安全功能同时失效的概率，当DCS部 分出现故障时，也不会危及安全保护系统。
国际电工委员会IEC的描述：
IEC 61508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）。
IEC 61511中——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。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
根据安全相关系统使用方式，要求发生的频率可分为低要求操作 模式（<=1次/年）和高要求或连续操作模式（>1次/年）。根据GB/T 20438标准，在不同的操作模式下，安全完整性的目标失效概率和目 标风险降低见下表。
CNAS 中国合 格评定国家认 可委员会标识
安全仪表系统SIS ppt课件
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。
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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；
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；
2级SIS逻辑运算器应与DCS分开；
3级SIS逻辑运算器必须与DCS分开；
题目：安全仪表系统（SIS） 主讲人：
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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。
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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。
什么是安全仪表系统？SIS安全仪表系统
什么是安全仪表系统？SIS安全仪表系统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）。
安全仪表系统解读
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（2）SIL及SIL分级 SIL是Safety Integrity Level的简称，中文意思 是综合安全级别也称为安全度等级。是美国仪表学 会（ISA）在S84.01标准中对过程工业中安全仪 表系统所作的分类等级，分为1、2、3三级： SIL1级每年故障危险的平均概率为0.10～0.01之 间； SIL2级每年故障危险的平均概率为0.01～0.001 之间； SIL3级每年故障危险的平均概率为0.001～ 0.0001之间。
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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。
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三、工艺过程的风险评估及安全 功能SIS等级的确定
1. 相关的几个概念 2. DIN V，19250/ IEC61508标准风 险分析图 3. 综合安全级别确定
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1、相关的几个概念：
（1）安全度及安全度等级 安全联锁系统在一定条件和一定时间周期内 执行指定安全功能的概率称为安全度。 安全联锁系统的安全等级称为安全度等级， 用PED（Probability of Failure on Demand）即危险概率来定义。
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（4）Tü V标准 Tü V是德国技术监督协会的缩写。DIN V， 19250是Tü V证书中评定产品的标准。Tü V标准 是德国莱茵认证机构对工业过程安全控制系统 所作的分类等级。Tü V共分为8级（AK1～AK8 ），AK2/3对应于SIL1级，AK4对应于SIL2， AK5/6对应于SIL3级，AK7对应于SIL4级，AK8 是目前最高级别的安全标准，故障概率大于十 万分之一，目前没有与E/E/PES安全相关的系统 能满足要求，ISA和IEC尚未制定相应于AK8的 31 标准。
SIS(安全仪表系统)系统讲义
SIS网络结构 网络结构
2
SIS网络结构 网络结构
SIS网络结构 网络结构
SIS网络建设的总体原则为： 网络建设的总体原则为： 网络建设的总体原则为 保证生产控制系统的网络能够高效可靠的运行； 保证生产控制系统的网络能够高效可靠的运行； 实现生产控制系统能够同MIS系统的网络互连和数据 实现生产控制系统能够同 系统的网络互连和数据 交换； 交换； 生产网络和办公网络具有相应的隔离机制， 生产网络和办公网络具有相应的隔离机制，保证生产 网络能够最大限度的可靠安全的运行； 网络能够最大限度的可靠安全的运行； 应具有较高的性价比、利用率； 应具有较高的性价比、利用率； 提供最大限度的容错冗余特性 实时/历史数据库能够长时间、大容量保存数据； 实时 历史数据库能够长时间、大容量保存数据； 历史数据库能够长时间 网络结构具有开放性、可扩展性。 网络结构具有开放性、可扩展性。
SIS网络结构 二期 网络结构(二期 网络结构 二期)
SIS网络结构 网络结构
SIS网络架构采用局域网标准 网络架构采用局域网标准IEEE802.x 网络架构采用局域网标准 和网络/网际通讯协议标准 和网络 网际通讯协议标准TCP/IP。 网际通讯协议标准 。 SIS网络以交换机为核心，大体上分三层。 网络以交换机为核心，大体上分三层。 网络以交换机为核心
SIS关键技术 关键技术
简单的说， 是一种把多块独立的硬盘（ 简单的说，RAID是一种把多块独立的硬盘（物理 是一种把多块独立的硬盘 硬盘）按不同的方式组合起来形成一个硬盘组（ 硬盘）按不同的方式组合起来形成一个硬盘组（逻 辑硬盘），从而提供比单个硬盘更高的存储性能和 辑硬盘），从而提供比单个硬盘更高的存储性能和 ）， 提供数据备份技术。 的应用有多种类型， 提供数据备份技术。RAID 的应用有多种类型， 目前可以获得业界广泛认同的有4种 目前可以获得业界广泛认同的有 种，RAID 0、 、 RAID 1、RAID 0+1和RAID 5。 、 和 。
安全仪表系统SIS
SIS基本概念
五．SIL定义
1. Demand是工艺系统里,是非安全仪表系 统的失效率；
1. SIL是指一个SIF回路的可靠性要求,即 PFD；
2. PFD=probability of Failure on Demand， 2. 按PFD所在区间的不同，把SIF回路划分
是一个SIF回路的失效率；
2. 2oo2的两组变送器，组成1oo2确保安全可 靠性；
电磁阀和工艺阀门
1. 单个阀门两个电磁阀构成2oo2，保证生产连 续性；
2. 两个工艺阀门组成1oo2，保证安全可靠性。
2oo2
2oo2
1oo2
工艺系统设计分析
.ansying.
工艺系统设计分析
输入
物料平衡 危险源识别
隐患的严重性 可接受风险 保护措施 发生的可能性
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SIS基本概率运算
冗余 1oo1 1oo2 2oo2 2oo3 比较
可能性
误跳车率 降低生产连续性
0.04
危险率 (降低安全可靠性)
0.02
0.08
0.0004
0.0016
0.04
0.0048
0.0012
安全性：1oo2 > 2oo3 > 1oo1 > 2oo2 连续性：2oo2 > 2oo3 > 1oo1 > 1oo2
MTBFsp 1/S 1/(2S) 1/(2S2 * MTTR ) 1/(6S2 * MTTR ) 1/(2S2 * MTTR )
T I = 调试间隔 S = 安全失效 D = 危险失效
SIS基本概率运算
如何确保系统可靠性 避免误跳车？
压力变送器
安全仪表系统解读
3
AK5,6
5,6
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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
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。
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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。