安全仪表系统简介
安全仪表系统
安全仪表系统安全仪表系统是指用于监测和控制工业生产中各种参数的仪表设备。
它是工业生产过程中的重要组成部分，对于保障生产安全、提高生产效率具有非常重要的意义。
安全仪表系统通常包括温度、压力、流量、液位等参数的监测和控制设备，它们可以实时监测生产过程中的各种参数，并及时发出警报或采取控制措施，以保障生产过程的安全稳定运行。
首先，安全仪表系统在工业生产中起到了至关重要的作用。
在化工、石油、电力、冶金等行业中，安全仪表系统可以监测各种参数，如温度、压力、流量等，及时发现异常情况，并通过报警装置通知操作人员，以避免事故的发生。
同时，安全仪表系统还可以实现对生产过程的自动控制，提高生产效率，降低人为操作的风险。
其次，安全仪表系统的设计和选择对于工业生产的安全和效率至关重要。
在选择安全仪表系统时，需要考虑生产过程中需要监测和控制的参数类型和范围，以及系统的稳定性、精度和可靠性等因素。
在设计安全仪表系统时，需要充分考虑生产过程的特点和要求，合理配置监测点位和控制装置，确保系统的全面覆盖和有效运行。
此外，安全仪表系统的维护和管理也是至关重要的。
定期对安全仪表系统进行维护和检修，保证各种监测和控制设备的正常运行，及时更换老化和损坏的部件，是确保系统长期稳定运行的关键。
同时，对于安全仪表系统的管理，需要建立健全的管理制度和规范，加强对系统的监控和运行状态的评估，及时发现和解决问题，确保系统的安全可靠运行。
总之，安全仪表系统在工业生产中具有非常重要的地位和作用。
它不仅可以保障生产过程的安全稳定运行，还可以提高生产效率，降低人为操作的风险。
因此，在工业生产中，我们应该充分重视安全仪表系统的设计、选择、维护和管理，确保系统的高效运行，为生产安全和效率提供可靠保障。
安全仪表系统(SIS)简介
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
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；冗余配置阀门可采用一个控制阀和一个切 断阀；
电磁阀设置原则:
看重系统的安全性时，冗余电磁阀宜采用“与”逻辑连接；
看重系统的可用性时，冗余电磁阀宜采用“或”逻辑连接；
电磁阀应采用长期带电，低功耗，隔爆型；
SIS逻辑运算器设计选用
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
安全联锁系统 (Safety Interlocking System - SIS)
仪表安全系统
仪表安全系统（SIS）安全仪表系统SIS（Safety Instrumented System）也称为安全联锁系统（Safety Interlock System），紧急停车系统ESD（Emergency Shutdown System），安全关联系统（Safety Related System），安全停车系统（Safety Shutdown System）等，是由国际电工委员会（IEC）标准IEC 61508及IEC 61511定义，由现场仪表和操作室逻辑控制单元组成的用于监视生产装置的运行状况，对出现异常的情况迅速进行处理，使装置停车时回到安全状态的控制系统。
SIS在生产装置的开车、停车阶段，运行以及维护操作期间，对人员健康、装置设备及环境提供安全保护。
无论是生产装置本身出现的故障危险，还是人为因素导致的危险以及一些不可抗因素引发的危险，SIS都应按预先确定的程序立即做出正确反应并给出相应的逻辑信号，使生产装置安全联锁或停车，阻止危险的发生及扩散，使危害减少到最小。
SIS是用仪表实现安全功能的系统，包括传感器、逻辑运算器和最终执行元件及相应软件等。
通过传感器对过程变量进行检测，这些变量信号根据安全联锁的要求在逻辑运算器中进行处理，一旦过程变量达到预定条件，则将输出正确的信号到最终执行元件，使被控制过程转入安全状态安全仪表系统SIS分成以下三类：（1）操作联锁，作用是执行各种间断和连续操作顺序。
比如由于排放原因导致聚合反应器被隔离后依次停催化剂进料泵和烷基铝进料泵；又如当急冷液泵的安全联锁启动后，将相应进料控制阀关闭等。
这种等级较低的联锁将放在DCS 内实现。
（2）安全联锁，作用是保护大型设备避免受损或工艺物料排放至火炬系统。
比如当废催化剂中和罐的液位或温度超限报警时，应当关闭中和罐的催化剂和碱液进料阀，并停止废催化剂泵；又如在充装可燃介质的钢瓶区域，开关阀仪表风管线的设计为可燃尼龙管，当发生火灾时，尼龙管被熔断，那么在它上面安装作为探测用的压力开关就会动作，返回的信号能够迅速完成如下操作：关闭烷基铝钢瓶出口阀，停烷基铝泵并禁止其启动，关闭钢瓶的进气阀并打开排气阀，以及废催化剂中和系统停车。
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
概述安全仪表系统是一个综合性的系统，由多个测量、监测、控制和保护设备组成，主要用于监测工业生产和运行过程中的各种参数，并对可能发生的危险情况进行识别、预警和应对。
安全仪表系统广泛应用于化工、石油、天然气、冶金、能源、交通等领域，确保生产安全、提高生产效率。
安全仪表系统一般包含以下组成部分：•传感器/测量仪器：用于采集各种参数，比如温度、压力、流量、液位等；•控制器/处理器：对采集的各种参数进行处理、分析、控制和计算，产生相应的控制信号；•警报器/报警器：在发生异常情况时发出声光信号或直接切断断电等措施发出警报；•记录器/存储器：将各种参数和控制信号记录下来，以备查询和分析；安全仪表系统的功能和特点安全仪表系统主要的功能和特点如下：安全监测和保护安全仪表系统能够对工业生产和运行过程中可能发生的危险情况进行实时监测，比如温度过高、压力过大、流量过小等，一旦发现异常情况，就会发出警报信号，通知工作人员及时处理，避免事故或减少损失。
生产控制安全仪表系统还可以对工业生产过程进行实时控制，确保生产过程的安全、稳定和高效。
比如，在一些化工、石油、天然气等行业中，安全仪表系统可以用来调节和控制生产工艺中的温度、压力、流量等参数，从而保证生产的质量和效率。
数据采集和分析安全仪表系统还可以将采集到的各种参数和控制信号记录在记录器或存储器中，以备后续查询和分析。
这些数据可以用来优化生产工艺、改进质量管理体系、预测设备故障等。
安全仪表系统的应用领域安全仪表系统广泛应用于以下领域：化工工业在化工工业中，安全仪表系统需要对各种化工原料和中间产品的温度、压力、流量、液位等参数进行实时监测和控制，从而保证生产过程的安全和可靠性。
石油天然气行业在石油天然气行业中，安全仪表系统主要用于监测和控制油气管道的压力、流量和温度等参数，以及油气分离、净化、储存等生产工艺中的关键参数。
冶金行业在冶金行业中，安全仪表系统主要用于监测和控制各种冶金生产过程中的温度、压力、流量、液位等参数，并对可能发生的火灾、爆炸等危险情况进行识别和报警。
安全仪表系统sis
安全仪表系统sis安全仪表系统(SIS)是一种用于监控和控制工业过程中的安全装置，它通过监测过程变量并在发生异常时采取相应的控制措施，以确保系统在安全状态下运行。
SIS在工业生产中起着至关重要的作用，它能够有效地预防事故的发生，保障生产设备和人员的安全。
首先，SIS的核心是安全仪表，它包括传感器、控制器和执行器三部分。
传感器用于采集过程变量，如温度、压力、流量等，控制器对传感器采集到的信号进行处理，并根据预设的安全逻辑进行判断，最后执行器根据控制器的指令来进行相应的控制操作。
这一系列的动作构成了SIS的核心功能，保障了工业过程的安全运行。
其次，SIS的设计需要满足一系列的标准和规范，以确保其可靠性和安全性。
在设计SIS时，需要对工艺流程进行全面的分析，确定潜在的危险源和安全风险，然后制定相应的安全逻辑和控制策略。
同时，SIS的硬件设备和软件系统也需要符合相关的国际标准，如IEC 61508和IEC 61511等，以确保其可靠性和稳定性。
另外，SIS的运行和维护也是至关重要的。
一旦SIS出现故障或失效，可能会导致严重的安全事故，因此对SIS的运行状态进行定期的监测和检测是必不可少的。
此外，对SIS的维护和保养也需要严格按照相关的规程和标准进行，以确保其在关键时刻能够可靠地发挥作用。
最后，随着工业自动化技术的不断发展，SIS也在不断地进行创新和改进。
新型的传感器、控制器和执行器的应用，使得SIS在安全性和可靠性上都得到了进一步的提升。
同时，人工智能和大数据技术的应用，也为SIS的监测和控制提供了更多的可能性，使得SIS在工业生产中的应用范围更加广泛。
总之，安全仪表系统(SIS)作为工业生产中的重要安全装置，其在预防事故和保障生产安全方面发挥着不可替代的作用。
设计、运行和维护一套可靠的SIS系统对于工业企业来说至关重要，只有不断地改进和完善SIS系统，才能更好地保障工业生产的安全和稳定运行。
安全仪表系统
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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。
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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。
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
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。
安全仪表控制系统
安全仪表控制系统安全仪表控制系统是指用于监测、控制和保护工业生产设备的一种自动化系统。
它通过测量、显示、报警和控制来确保生产设备的安全运行，防止事故的发生，保障人员和设备的安全。
安全仪表控制系统在工业生产中起着至关重要的作用，它不仅可以提高生产效率，还可以保障生产过程的安全稳定。
安全仪表控制系统主要包括传感器、控制器、执行器和监控系统等组成部分。
传感器是安全仪表控制系统的核心部件，它可以将各种参数如温度、压力、流量等转换成电信号，并传输给控制器进行处理。
控制器根据传感器采集到的数据，通过内置的算法进行分析，然后发出控制信号给执行器，实现对设备的控制和保护。
监控系统则可以实时监测和显示生产设备的运行状态，一旦发现异常情况，可以及时报警并采取相应的措施。
安全仪表控制系统在工业生产中有着广泛的应用，特别是在化工、石油、电力、冶金等行业。
在化工生产中，安全仪表控制系统可以监测和控制化工生产过程中的各种参数，确保生产过程的安全稳定。
在石油行业，安全仪表控制系统可以监测油井的运行状态，防止油井爆炸和泄漏等事故的发生。
在电力行业，安全仪表控制系统可以监测发电设备的运行状态，确保电力生产的安全稳定。
在冶金行业，安全仪表控制系统可以监测高温熔炼过程中的各种参数，保障生产设备和人员的安全。
随着工业自动化技术的不断发展，安全仪表控制系统也在不断完善和提高。
传感器的精度不断提高，控制器的算法不断优化，监控系统的功能不断增强。
同时，安全仪表控制系统也在向智能化、网络化方向发展，可以实现远程监控和远程控制，大大提高了生产设备的安全性和可靠性。
在使用安全仪表控制系统时，需要注意系统的正确安装和调试，确保各个部件的正常运行。
同时，定期对系统进行维护和检修，及时发现和排除故障，确保系统的稳定运行。
此外，还需要对系统进行定期的检测和校准，保证系统的测量和控制精度。
总之，安全仪表控制系统在工业生产中起着至关重要的作用，它可以保障生产设备和人员的安全，提高生产效率，确保生产过程的安全稳定。
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(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；
●SIS比DCS可靠性、可用性要求更严格，IEC61508、 IEC61511、ISAS84.01、SH/T3018推荐SIS与DCS硬件独立设 置。
4、SIS系统安全完整性等级标准
第6章 安全仪表系统
(1)DIN V 19250 德国标准。安全系统的设计等级必须符合生产 过程现场的危险性等级AK1～AK8（1～8级）。该标准力图使它 的用户必须考虑工艺现场的危险级别，并强制使用具有相应安全 等级认证的安全控制设备。
(2)DIN V VDE 0801标准是针对用于安全系统的计算机，来判 定某种控制器从设计、编码、程序执行到确定是否完全符合上述 DIN V 19250的要求。
6.1 安全仪表系统的类型和特点
●安全仪表系统 (Safety Instrumented Systems - SIS) 仪表保护系统(Instrument Protection System- IPS) 安全联锁系统 (Safety Interlocking System - SIS) 紧急停车系统 (Emergency Shut-Down System - ESD)
1、 安全仪表系统的类型
●安全仪表系统按照结构来分，可分为双重化冗余和三重化 冗余两种。
图2 双重化冗余结构的SIS(ESD)系统 CPU-中央处理器模件；COM-通信模件；MEM-存储器模件；WD-看门狗模件；
VBD-垂直总线驱动器；DBM-电池与诊断模件；PSU-电源供电模件
第6章 安全仪表系统 图3 三重化冗余方式的SIS系统
第6章 安全仪表系统
2、安全仪表系统的特点
(1)系统的最终目标都是为了确保工艺生产的安全，保护生 产设备和操作人员不受伤害。 (2)开关量输入检出元件选择正常状态下闭合，线路断开等 同于联锁动作，即系统为故障安全型。 (3)输出电磁阀或继电器选择为正常励磁，只有当输出线路 发生故障时才产生动作。 (4)当无论何种原因使生产装置停车时，SIS系统所控制的 目标元件所处的状态都要确保生产安全。
第6章 安全仪表系统
学 项目一：安全仪表基本概念
习 目
知识点：
标 ●掌握安全仪表系统的基本概念
●了解安全仪表系统的常用指标及术语
●了解HIMA/ TriI组态软件进行系统的硬件及逻辑组态 ●能够根据指示灯判断设备故障原因
第6章 安全仪表系统
6. 安全仪表系统(SIS)的基本概念
图1 石油化工典型风险降低保护层
第6章 安全仪表系统
● 在工程设计中，保证保护层独立性、功能性、完整性、可 靠性、安全性、可用性。
● 注意本质安全设计，通过工艺技术、工艺流程、设备选型、 控制策略、操作规程等有效消除或降低风险，避免危险事 件发生。
●正常生产中将化工过程参数控制在正常的操作设定值，确 保生产过程稳定运行。
基本术语
第6章 安全仪表系统
基本过程控制系统： 响应过程测量以及其它相关设备、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 。
安全仪表系统： 实现一个或多个安全仪表功能的仪表系统 。 安全生命周期： 从工程方案设计开始到所有安全仪表功能停止使用的全部时间。
仪表系统用于实现1个或多个安全仪表功能，安全仪表系统包括测量仪 表 、逻辑运算器和最终元件 、关联软件及部件。 ●安全仪表系统在生产装置的开车、停车,运行以及维护期间,对人员健康、 装置设备及环境提供安全保护。无论是生产装置本身出现的故障危险，还 是人为因素导致的危险以及一些不可抗拒因素引发的危险，SIS系统都应 立即作出正确反应并给出相应的逻辑信号，使生产装置安全联锁或停车， 阻止危险的发生和事故的扩散，使危害减少到最小。 ●安全仪表系统应具备高的可靠性,可用性和可维护性。当SIS系统本身出 现故障时仍能提供安全保护功能。
故障安全：安全仪表系统发生故障时，使被控制过程转入预定安全状态。
第6章 安全仪表系统
装置在运行过程中，安全仪表系统时刻监视工艺过程的状态，判断危险 条件，并在危险出现时适当动作，以防止危险的发生，从仪表角度分三个层 次： 1、常规仪表报警（高高报、高报、低报、低低报和变化率） 2、选择性控制，减轻损失； 3、紧急停车（ESD），以免造成巨大财产损失和人员伤亡事故。
安全仪表功能：为了防止、减少危险事件发生或保持过程安全状态，用一个或多个测量仪表、 逻辑控制器、最终元件及相关软件等实现的安全保护功能或安全控制功能。
安全完整性等级：安全完整性等级由低到高为 SIL1- SIL4 。 逻辑控制器：执行逻辑功能的设备 。
最终元件：执行逻辑控制器指令或设定的动作，使过程达到安全状态的设备 。