《安全仪表系统SIS》课件

安全仪表系统概述SIS安全仪表系统是一种重要的安全控制系统主要用于监测和控制工业过程中SIS,的潜在危险事故确保生产安全它由传感器、逻辑控制器和执行机构等组成可,,以及时检测到异常情况并采取紧急措施的核心功能是确保设备和人员的安SIS全确保生产过程的可靠性和稳定性,与其他安全系统的区别SIS专注于过程安全独立的安全逻辑更高的安全完整性与一般的安全监控系统不同专注于工艺拥有独立的安全逻辑与控制系统分离需要达到更高的安全完整性等级,SIS SIS,,SIS SIL,过程的安全性和完整性确保在异常情况下确保即使控制系统发生故障安全功能也能以确保在发生危险情况时能够可靠地执行安,,能够及时采取防护措施正常工作全功能的基本功能SIS实时监测自动控制故障诊断数据记录能实时监测系统的各种关能根据监测数据自动启动可以快速诊断系统故障定能持续记录系统运行数据SIS SIS,SIS,SIS,键参数及时发现异常情况并应急程序切断电力或气源实位问题源头为后续维修提供为分析系统性能、优化系统提,,,,采取预防措施现安全保护有效信息供依据安全仪表系统的基本结构SIS安全仪表系统的基本结构包括三个核心部分SIS:•传感器和执行机构-负责监测和控制工艺过程•逻辑求解器-执行安全逻辑并给出保护动作指令•中央处理单元-协调整个系统的运行这三部分通过可靠的通讯网络互联构成一个高度集成、冗余备份,的安全保护体系的工作原理SIS信号采集1系统通过各种传感器和检测装置实时采集工艺过程的各种SIS,参数数据如压力、温度、液位等,信号处理2采集到的信号数据通过控制器进行分析处理判断是否达到SIS,安全预设值安全保护3一旦检测到存在安全隐患系统会立即启动安全保护措施如,SIS,切断电源、关闭阀门等防止事故发生,的设计要求SIS高可靠性安全完整性系统必须具有极高的故障容忍系统的设计必须符合SIS SISIEC能力和自诊断功能确保在各种极等国际安全标准确保达到,61508,端工况下都能快速可靠地响应所需的安全完整性水平.SIL.独立性可维护性系统应当与过程控制系统系统应提供完善的诊断功能和SIS SIS完全隔离确保两者相互独便捷的维护手段以便及时发现并PCS,,立运行避免单点故障排除故障,..的基本构成SIS安全仪表系统的核心部件传感器与信号采集1SIS2由传感器、控制器、执行机构和计算机控制系统等关键高可靠性传感器实时监测工艺参数将实际信号转换为可识SIS,元件组成提供全面的监测和保护功能别的电信号输入到控制系统,控制器与逻辑运算执行机构与最终元件34逻辑控制器根据预设的安全逻辑算法对传感器信号进行实电磁阀、继电器等执行机构接收控制器指令实现对工艺设,,时分析并执行相应的保护措施备的紧急切断或安全停机主要仪表设备与配置SIS安全仪表系统由各种仪表设备组成包括传感器、开关、变送器、控制器、SIS,检测器、执行器等这些设备通过互联连接形成完整的安全控制回路实现安全,,功能的自动化监测和控制系统的配置根据具体应用场景而定需要根据工艺过程的特点、可能发生的危SIS,险事故等因素来综合考虑合理的设备配置至关重要以确保系统能够可靠、,SIS有效地执行安全保护功能的常用通讯协议SIS协议协议Modbus PROFIBUS是一种常见的工业现场通讯是一种基于现场总线的工Modbus PROFIBUS协议广泛应用于系统中主要用于业通讯协议广泛应用于系统的过,SIS,,SIS设备间数据交换程控制和安全联锁现场总线协议协议HART现场总线协议如协议可以在模拟电流信号上传Foundation HART等为系统提供安全可靠输数字信息广泛用于系统的现场Fieldbus,SIS,SIS的现场设备通讯仪表设备的主要软件组件SIS集成控制软件编程配置软件诊断维护软件远程管理软件系统的核心是一套集成控制专门的编程软件用于系统的专业的诊断软件可分析系统基于网络的远程管理软件可以SIS SIS SIS,软件用于实施自动化控制、显编程、配置和调试确保设备准的工作状态对故障进行快速定实现对系统的监控、诊断和,,,SIS示监控数据、记录操作历史等确执行安全功能位和维修维护功能应用案例分析SIS石油化工1确保工艺过程安全可靠运行电力系统2防止电力系统故障和事故工厂环保3监测和控制污染物排放煤矿安全4监测瓦斯含量并自动预警安全仪表系统已在多个行业广泛应用发挥着重要作用在石油化工、电力系统等高风险场合可确保工艺过程安全可靠防止设备故障和事故SIS,,SIS,在工厂环保管理中可实时监测和控制污染物排放在煤矿安全生产中可监测瓦斯浓度并自动预警已成为保障各行业安全生产的关键,SIS,SIS SIS技术的自动化特点SIS实时监控智能诊断能对装置设备实时监控并迅具备自诊断功能能自动检测SIS,SIS,速做出响应确保安全生产故障并进行诊断减少人工维护成,,本过程优化远程控制可以根据生产需求自动调整支持远程监控和操控无需人SIS,SIS,优化生产过程提高能源效率员现场值守提高安全性,,的典型功能电路SIS系统的功能电路通常包括传感器、安全执行器、安全逻辑控制SIS器等核心组件这些电路设计采用冗余和多重保护机制确保系统,在发生故障时仍能可靠地执行停机或安全保护功能通过严格的设计和测试确保电路具有高度的可靠性和安全性,的故障诊断与维护SIS故障诊断定期维护及时发现并定位系统中的故障使按照制定的维护计划对系统各个SIS,,SIS用诊断工具进行故障分析和定位确定组件进行定期检查和保养确保长期稳,,故障原因并提供解决方案定高效运行备件管理人员培训建立系统备件台账合理储备备件定期组织系统操作、维护人员的培SIS,,SIS确保关键部件及时更换避免故障停机训提高诊断和维护能力确保系统安全,,,可靠运行软硬件的选型SIS硬件选择要点软件选择要点选型原则选择高可靠性、抗干扰性强的选用经过严格测试、功能完善软硬件选型需遵循功能安SIS硬件设备如、仪表和执、易于集成的软件平台如全、冗余性、可靠性、可维护,PLC,行机构等确保系统稳定运行系统、报警管理系统性等原则确保系统整体满足,SCADA,同时考虑设备的功能、性能等满足系统的功能需求要求建议选用经验丰富,SIS SIL、兼容性和可扩展性关注软件的安全性、可靠性和供应商的认证产品可维护性系统的设计原则SIS可靠性可用性12系统必须确保在事故情况下能够可靠地执行其安全功能系统应具备足够的冗余性和高可用性确保关键工艺过程SIS,SIS,最小化发生故障的风险的持续运行独立性可维护性34系统应独立于工艺控制系统避免发生共因故障导致整个系统应设计便于调试、诊断和维护确保其长期安全有效SIS,SIS,系统失效运行系统的安全完整性级别SIS SIL最低安全等级，一般用于一般工业SIL1过程控制一般性安全应用，比如少数危险控SIL2制、火灾报警等高度安全要求的应用如化工、石SIL3,油石化等行业极高安全要求的应用如核电、航SIL4,空航天等领域系统的安全完整性级别是衡量系统安全性能的重要指标根据应用场景SIS SIL的不同风险程度系统需要达到相应的等级从而确保安全性水平越高系,SIL,SIL,统故障的容许概率越小安全性要求也越严格,的信号输入与输出SIS多样化的输入信号灵活的输出控制多协议通讯支持系统能够接受来自各种类型的传感器的系统可以发出各种形式的输出信号如开系统能够与现场仪表设备、等主控SIS SIS,SIS DCS输入信号如温度、压力、流量、液位等以关量、模拟量或脉冲量用于启动紧急停机系统进行多种通讯协议的连接和数据交换,,,,快速检测并响应过程中的异常情况、报警、故障隔离等安全措施确保系统间的信息互通系统的编程与配置SIS软件编程1基于控制逻辑编写可编程软件参数配置2调整监测参数以满足安全要求人机交互3设计友好的用户界面提高操作效率数据集成4与其他系统实现数据互通共享SIS系统的编程与配置是保证其可靠运行的关键首先需要依据控制逻辑编写可编程软件,确保各项监测功能正常运转其次要根据实际生产环境对各项监测参数进行精细配置,满足安全防护的具体要求此外还要设计友好的人机交互界面,提高操作人员的使用体验,并确保与其他系统的数据互通共享系统的测试与验证SIS功能测试对SIS系统的各项功能进行全面测试,确保每个功能按照设计要求正常工作安全验证检查SIS系统在正常状态和故障条件下的安全性,确保系统能可靠地执行预期的安全功能性能评估评估SIS系统的响应时间、处理能力、可靠性等性能指标,满足生产运行需求现场调试在实际生产环境下对SIS系统进行调试和验证,模拟各类故障状态,确保系统稳定运行系统的风险评估SIS全面识别风险定量评估风险认真分析工艺流程中可能出现的采用定量分析方法如故障树分析,各种潜在风险因素包括机械、电、事故树分析等对风险大小进行,,气、仪表、计算机控制等各个方客观评估面制定应急预案持续优化管理针对可能发生的事故制定详细的定期对风险评估结果进行复核和,应急响应流程和措施以确保在紧更新持续完善风险管理方案确保,,,急情况下能快速有效地处理系统的安全可靠性SIS系统的功能安全标准SIS标准标准质量管理体系认证与验证IEC61508IEC61511这是功能安全领域的基础标准该标准专门针对过程工业领域安全仪表系统的设计、开发、系统的设计和安装需要通过,SIS定义了安全仪表系统需要满足的安全仪表系统提供更具体的测试都需要建立完善的质量管第三方机构的认证和验证,的要求指南理体系系统的安全生命周期SIS需求分析1确定SIS系统的功能和安全要求系统设计2针对需求进行安全完整性设计实施与验证3严格测试确保安全功能符合要求投运与维护4持续监控系统性能并进行必要维护退役与处置5安全有序地停运并处理系统设备SIS系统的安全生命周期包括需求分析、系统设计、实施与验证、投运与维护、退役与处置等关键阶段每个阶段都必须严格遵守安全规范和标准,确保SIS系统能够持续提供可靠的安全保护系统的安全完整性要求SIS性能要求安全完整性功能安全故障容忍系统必须能够在恶劣环境系统必须达到足够高的安系统的设计、开发和维护系统应具备高度的容错性SIS SIS SISSIS,下持续可靠运行满足高可用全完整性水平确保在发必须符合国际功能安全标准能够在部分故障发生时仍能保,SIL,,性、快速响应和精确控制的性生危险事故时能够迅速采取可确保其能够识别并安全应对各持安全可靠的运行能需求靠的防护措施种潜在风险系统的冗余技术SIS热备冗余多通道冗余12关键系统组件设置热备用可快关键信号采用多通道检测并校,速切换以提高系统可靠性验可检测和隔离单点故障,模块化设计配置管理34采用可插拔的模块化结构方便监控和管理系统配置确保一致,,故障替换和维护性并快速更新系统的可靠性分析SIS

99.9%可用性SIS系统的目标可用性高达

99.9%以上,确保关键时刻可靠运行10-6失效概率SIS系统的任务失效概率低至十万分之一,确保极高的安全水平30M检测时间SIS系统可以在30分钟内检测出90%以上的故障,快速响应并隔离故障系统的验收与移交SIS系统检查仔细检查SIS系统的各项功能,确保按设计要求正常运行性能验证进行全面的性能测试,验证系统在各种工况下的响应速度和切换效果文档审查审查系统文档,确保各种安装、调试、操作和维护说明完备无误培训交接对使用方进行深入培训,确保他们掌握系统的各项功能和维护技能系统的维护保养SIS定期检查校准与标定12对系统的各个组件进行定定期对系统传感器、执行机构SIS期例行检查及时发现并排除故等进行校准和标定确保测量精,,障隐患度和控制精度软硬件升级记录维修34及时更新系统软件、固件和硬详细记录系统维修和保养的情件保持系统的可靠性和先进性况为后续优化和改造提供依据,,系统的升级改造SIS系统升级的必要性采用新技术随着技术的发展和环境的变化系在升级过程中可以引入更先进的传感,SIS,统需要定期升级维护以确保系统的安器、控制器等硬件以及更智能化的监,,全可靠运行控软件系统集成优化维护保障机制优化系统与其他安全防护系统的集成建立健全的维保机制确保系统长期安,,提升整体的安全管理水平全可靠运行系统的常见故障及解决SIS传感器故障逻辑控制异常传感器损坏、接线错误或校准不程序逻辑错误、参数设置不合理当会导致信号异常可通过更换会导致系统无法正常运行需要传感器、检查接线和重新校准来检查程序代码和调整相关参数解决通讯链路中断供电电源故障现场仪表与控制系统之间的通讯供电电源中断或电压不稳会导致故障会影响信息传递可排查线整个系统无法正常工作需要检缆连接、通讯协议设置或更换通查电源模块并确保供电充足讯设备系统的应用前景与发展趋势SIS广泛应用领域技术进步驱动国际标准趋同数字化转型系统广泛应用于石油化工随着计算机、通信、传感器等系统的设计、制造、使用系统将与工业物联网、大SISSISSIS、冶金、电力、制药等高危工技术的快速发展系统将更将更加符合国际通用标准提数据、人工智能等技术深度融,SIS,业领域确保生产过程的安全加智能化、自动化实现远程升安全完整性水平推动全球合促进生产全流程的数字化,,,,可靠性未来将延伸至更多行监控、故障诊断、预测性维护产业技术及管理的融合管理提高安全运营的智能化,业如智能电网、智慧城市等等功能水平,结论与展望安全仪表系统是工业自动化领域中不可或缺的重要组成部分未来随着技SIS,术的不断进步将呈现更多自动化、智能化的特点为工厂安全生产带来更多,SIS,保障同时也将拓展到更多行业领域成为实现智能制造的关键技术之一,SIS,。