安全仪表系统（SIS）在大型煤化工装置上的应用

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应用研究 l数字技术 r3 SIS系统设计选用原则及工程设计中注意的问题3.1 SIS系统设计选用原则(1)SIS独立于过程控制系统(DCS或其他系统)，独立完成安全保护功能。当过程达到预定条件时，sIS动作，使被控制过程转入安全状态；(2)sis应设计成故障安全型；(3)根据对过程危险陛及可操作性分析，人员、过程、设备及环保要求，安全度等级确定SIS的功能等级；(4)SIS应具有硬件、软件诊断和测试功能；(5)SIS构成应使中间环节最少；(6)SIS的传感器、最终执行元件宜单独设置；(7)SIS应采用经TUV安全认证的PLC系统；(8)SIS应能和DCS、MES等进行通信；(9)SIS实现多个单元保护功能时，其公用部分应符合最高安全等级要求。

3.2 SIS与 DCS的区别(1)SIS系统用于监测生产装置的运行情况，对出现的异常情况立即进行处理，用以避免事故的发生或者减少事故发生后给设备、人员和环境造成危害，从而使危险降低到最低程度的-种专用仪表系统；DCS用于生产过程的常规控制(连续、顺序、间歇等)、连续测量、操作控制管理等，保证生产装置的平稳运行。

(2)SIS系统属于静态”系统，在正常工况下，始终监测生产装置的运行 ，系统输出不变，不对生产过程产生影响；在非正常工况下，将按预先的设计进行逻辑运算，使生产装置安全联锁或停车。

DCS属于动态”系统，连续对过程变量进行检测、运算和控制，对生产过程进行动态的控制，确保最终产品的产量和质量；(3)SIS比DCS在可靠性 、可用性上要求更严格，IEC61508、IEC615ll、ISA $84.01、SH/T3018强烈推荐SIS与DCS硬件独立设置。

3.3 SIS工程设计中注意的问题(1)I/O模件应带光/电或电磁隔离，带诊断，带电插拔；(2)来自现场的三取二信号应分别接到三个不同的输入卡；(3)SIS关联现场变送器或最终执行元件应由SIS系统供 电；(4)当现场变送器信号同时用于SIS、DCS时，应先接到SIS系统后接到DCS系统；(5)I/O模件连接的传感器和最终执行元件应设计成故障安全型；(6)SIS不应采用现场总线仪表 ；(7)sis负荷不应超过50-60%；(S)SlS系统的电源、网络、控制器、I/O卡件均应冗余配置；(9)SIS采用等电位接地；(1O)SIS关联的传感器及最终执行元件，在正常工况应是带电(励磁)状态；在非正常工况应是失电(非励磁)状态；(11)SIS关联的电磁阀采用冗余配置时，有两种方式：第-、并联连接、可用性好；第二、串联连接、安全性好。

4 SIS系统在国内煤制烯烃示范项目中的应用实例4.1 DCS与 SIS系统的打包设计随着石油化工MAV项 目的日益增多，-些DCS厂家利用自己强大市场动力推动其SIS系统的发展，DCS与SIS打包的现象将愈加普遍，下面简要介绍国内煤制烯烃示范项 目SIS系统的应用情况。

SIS系统由HONEYWELL公司负责设计 ，采用HONEYWELL公司最新的sM控制器帮助维护人员监控SIS系统的运行状况。设计及供货范围为MAV框架协议要求及内容 ，主要包括系统硬件及软件的配置，SOE站及冗佘光缆配置 ，系统组态，系统生成，技术支持及现场服务。

4.2 SIS系统的设计方案(1)sIs系统采用了H0NEYwELL公司最新的SM控制器 ，HSMS采用SM-2004D配置：冗余的中央控制器，冗余的I/O，按照DIN19250标准，SM-2004D配置符合TUV AK6级及IEC 61508SIL3级标准安全认证。这种两套完全平行运行、完全冗余的系统能对单系统容错。

(2)由于本项目采用联合控制室(UCR)和现锄柜室(FRR)结合的配置方式，正常生产时操作员都在联合控制室，因此生产装置SIS系统的辅助操作台设置在相应的联合控制室，而SIS系统控制器设置在相应的现锄柜室。

(3)每套生产装置的SIS系统都配置成独立的、完整的系统。而且对于有多个系列的装置(如气化装置有7台气化炉)，要求每个系列配独立的控制器。

(4)sis系统通过冗余的通讯卡，通过FTE网络与DCS系统无缝集成。SIS系统的操作接口采用DCS系统的操作站，操作站的人机界面软件具备SIS系统SOE采集功能(包含在DCS的基本数据库软件中)。

(5)对于离联合控制室较远的装置，从辅操台NSlS系统的控制器无法用硬接线实现信号的可靠传送，因此在联合控制室设置了1台SIS远程控制器，辅操台上的信号先通过硬线接NsIs远程控制器的输入/输出卡件，SIS远程控制器与装置SIS系统控制器问通过TUV认证的冗余安全网来传送信号，如图4所示。

图4 SIS系统远程控制(6)SIS系统的HART信号经过FTA时被分离出来，经过HART信号分离器MTL4842进入MTL4841拈，再经过RS485串行通讯接口接入AMS系统，实现智能设备的统-管理。

5结语本文通过对SIS系统作用、特点及其工程设计的简述，体现了SIS系统在现代 自动化工业中应用的必要性 。简要介绍了HONEYwELL公司的SIS系统在国内煤制烯烃示范项目中的应用，由于其配置方式已经在煤制烯烃示范项目中实施成功，这对今后大型煤化工装置SIS的配置有着重要的指导意义。