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近期，在危险化学品企业设计再复核的文件规定当中出现诸多安全仪表系统的字眼。 那么到底什么叫安全仪表系统，现小编特针对安全仪表安全仪表系统做一些简单的介绍，以供大家参考。 A.目前哪些企业需要安装对安全仪表SIS系统？ 根据国家安监局第116号文件阐明：从2018年1月1日起，所有新建涉及“两重点一重大”的化工装置和危险化学品储存设施要设计符合要求的安全仪表SIS系统。其他新建化工装置、危险化学品储存设施安全仪表系统，从2020年1月1日起，应执行功能安全相关标准要求，设计符合要求的安全仪表系统。 （十三）从2018年1月1日起，所有新建涉及“两重点一重大”的化工装置和危险化学品储存设施要设计符合要求的安全仪表系统。其他新建化工装置、危险化学品储存设施安全仪表系统，从2020年1月1日起，应执行功能安全相关标准要求，设计符合要求的安全仪表系统。 （十四）涉及“两重点一重大”在役生产装置或设施的化工企业和危险化学品储存单位，要在全面开展过程危险分析（如危险与可操作性分析）基础上，通过风险分析确定安全仪表功能及其风险降低要求，并尽快评估现有安全仪表功能是否满足风险降低要求。 （十五）企业应在评估基础上，制定安全仪表sis系统管理方案和定期检验测试计划。对于不满足要求的安全仪表功能，要制定相关维护方案和整改计划，2019年底前完成安全仪表系统评估和完善工作。其他化工装置、危险化学品储存设施，要参照本意见要求实施。在安监总管三〔2017〕121号这个文件中又提到了：《化工和危险化学品生产经营单位重大生产安全事故隐患判定标准（试行）》。 这里的“两重点一重大”就是指政府安监部门重点监管的危险化工工艺、重点监管的危险化学品和重大危险源的监管，简称“两重点一重大”，都要安装sis系统。 一重点监管的危险化工工艺，可查阅《首批重点监管的危险化工工艺目录》; 二重点监管的危险化学品，可查阅《首批重点监管的危险化学品名录》; 一重大指重大危险源：长期地或临时地生产、加工、使用或储存 据安监局116号文件规定，重大危险源的化工生产装置装备满足安全生产要求的自动化控制系统；一级或者二级重大危险源，装备紧急停车系统，即安全仪表sis系统；对重大危险源中的毒性气体、剧毒液体和易燃气体等重点设施，设置紧急切断装置；毒性气体的设施，设置泄漏物紧急处置装置。涉及毒性气体、液化气体、剧毒液体的一级或者二级重大危险源，配备独立的安全仪表系统（SIS）； 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！ B.SIS系统简单介绍 安全仪表系统，Safety instrumented System，简称SIS；又称为安全联锁系统（Safety interlocking System）。主要为工厂控制系统中报警和联锁部分，对控制系统中检测的结果实施报警动作或调节或停机控制，是工厂企业自动控制中的重要组成部分。 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。 特点 （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）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。 （4）自诊断覆盖率大，工人维修时需要检查的点数比较少。 （5）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，一些小型SIS的响应时间更短。 （6）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。 安全仪表系统基本组成 安全仪表系统包括传感器、逻辑运算器和最终执行元件，即检测单元、控制单元和执行单元。SIS系统可以监测生产过程中出现的或者潜伏的危险，发出告警信息或直接执行预定程序，立即进入操作，防止事故的发生、降低事故带来的危害及其影响。 如图1所示，这是一个气液分离容器A液位控制的安全仪表功能回路图。对这个安全仪表功能完整的描述是：当容器液位开关达到安全联锁值时，逻辑运算器（图2）使电磁阀2断电，则切断进调节阀膜头信号，使调节阀切断容器A进料，这个动作要在3秒内完成，安全等级必须达到SIL2。这是一个安全仪表功能的完整描述，而所谓的安全仪表系统，则是类似一个或多个这样的安全仪表功能的集合。 图1 安全仪表回路图 图1 说明： L液面超高-L1接点闭合-Z带电。 Z1常闭接点打开，S线圈断电。 S电磁阀切断，往调节阀膜头的控制信号调节阀切断工艺进料，完成联锁保护作用。 K起：按钮开关：起动联锁保护回路兼有复位作用。 K停：起人工强制起动联锁保护作用。 K旁：旁路联锁保护作用，用于开车或检修联锁信号仪表。 图2 SIS逻辑图 大多石油和化工生产过程具有高温、高压、易燃、易爆、有毒等危险。当某些工艺参数超出安全极限，未及时处理或处理不当时，便有可能造成人员伤亡、设备损坏、周边环境污染等恶性事故。这就是说，从安全的角度出发，石油和化工生产过程自身存在着固有的风险。 总之，SIS是一种经专门机构认证，具有一定安全完整性水平，用于降低生产过程风险的仪表安全保护系统。它不仅能响应生产过程因超过安全极限而带来的风险，而且能检测和处理自身的故障，从而按预定条件或程序使生产过程处于安全状态，以确保人员、设备及工厂周边环境的安全。 安全仪表系统系统结构 SIS的主流系统结构主要有TMR（三重化）、2004D（四重化）2种。 （1）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、HollySys等均是采用TMR结构的系统。 （2）2004D结构：2004D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2004D结构。 安全仪表系统功能和要求 安全仪表系统的基本功能和要求 1. 保证生产的正常运转、事故安全联锁（控制系统CPU扫描时间一定要达到ms毫秒等级） 2. 安全联锁报警（对于一般的工艺操作参数都会有设定的报警值和联锁值） 3. 联锁动作和投运显示 安全联锁系统的附加功能 1. 安全联锁的预报警功能 2.安全联锁延时 3.第一事故原因区别 4.安全联锁系统的投入和切换 5.分级安全联锁 6.手动紧急停车 7.安全联锁复位 安全仪表系统原则要求 1.信号报警、联锁点的设置，动作设定值及调整范围必须符合生产工艺的要求。 2.在满足安全生产的前提下，应当尽量选择线路简单、元器件数量少的方案。 3.信号报警、安全联锁设备应当安装在震动小、灰尘少、无腐蚀气体、无电磁干扰的场所。 4.信号报警、安全联锁系统可采用有触点的继电器线路，也可采用无触点式晶体管电路、DCS、PLC来构造信号报警、安全联锁系统。 5.信号报警、安全联锁系统中安装在现场的检出装置和执行器应当符合所在场所的防爆、防火要求。 6.信号报警系统供电要求与一般仪表供电等级相同。 安全仪表系统设计原则 传感器的设计原则 独立原则 冗余准则 最终执行元件的设计原则 阀门独立原则 阀门冗余准则 电磁阀配合准则 电动机启动器配合准则 逻辑单元的设计原则 逻辑单元独立原则 逻辑单元冗余准则 通信接口的设计原则 故障安全原则 组成SIS的各环节自身出现故障的概率不可能为零， 且供电、供气中断亦可能发生。 当内部或外部原因使SIS失效时，被保护的对象（装置）应按预定的顺序安全停车，自动转入安全状态（Fault to Safety），这就是故障安全原则。 具体体现： (1) 现场开关仪表选用常闭接点，工艺正常时，触点闭合，达到安全极限时触点断开，触发联锁动作，必要时采用“二选一”、“二选二”或“三选二”配置。 (2) 电磁阀采用正常励磁，联锁未动作时，电磁阀线圈带电，联锁动作时断电。 (3) 送往电气配电室用以开/停电机的接点用中间继电器隔离，其励磁电路应为故障安全型。 (4) 作为控制装置（如PLC）“故障安全”意味着当其自身出现故障而不是工艺或设备超过极限工作范围时，至少应该联锁动作，以便按预定的顺序安全停车（这对工艺和设备而言是安全的）；进而应通过硬件和软件的冗余和容错技术，在过程安全时间（PST-Process Safety Time）内检测到故障，自动执行纠错程序，排除故障。 安全仪表系统分级 IEC-61508将过程安全所需要的安全度等级划分为4级（SIL1- SIL4，)。 ISA-S84.01根据系统不响应安全联锁要求的概率将安全度等级划分为3级（SIL1-SIL3）。 鉴于我国目前的实际情况，一般通过对所有事件发生的可能性与后果的严重程度及其他安全措施的有效性进行定性的评估，从而确定适当的安全度等级： 1级用于事故很少发生。如发生事故，对装置和产品有轻微的影响，不会立即造成环境污染和人员伤亡，经济损失不大； 2级用于事故偶尔发生。如发生事故，对装置和产品有较大影响，并有可能造成环境污染和人员伤亡，经济损失较大。 3级用于事故经常发生。如发生事故，对装置和产品将造成严重的影响，并造成严重的环境污染和人员伤亡，经济损失严重。 控制阀的独立设置： SIL1 级安全仪表功能，控制阀可与基本过程控制系统共用，应确保安全仪表系统的动作优先。 SIL2 级安全仪表功能，控制阀宜与基本过程控制系统分开。 SIL3 级安全仪表功能，控制阀应与基本过程控制系统分开。 安全仪表系统应独立于基本过程控制系统，并应该独立完成安全仪表功能。安全仪表系统不应介入或取代基本过程控制系统的工作，基本过程控制系统不应介入安全仪表系统的运行或逻辑预算。 测量仪表的独立设置： SIL1 级安全仪表功能，测量仪表可与基本过程控制系统共用。 SIL2 级安全仪表功能，测量仪表宜与基本过程控制系统分开。 SIL3 级安全仪表功能，测量仪表应与基本过程控制系统分开。 一般是单独的，SIS系统的信号一般是通过DCS系统反馈回去的，在正常调节是SIS系统是不起作用，只有DCS系统其作用SIS系统只具备急停的功能，不具备开机的功能；DCS系统有开机、停机的功能，但是必须经过SIS系统确认。 前国内三大sis系统是和利时、浙大中控、康吉森，基本都有SIL认证和tuv认证吧。当然国外也有 Triconex，HIMA，西门子，Moore，ICS，ABB，EMerson等品牌。 按照SIS的定义，下述系统均属于安全仪表系统： 安全联锁系统（Safety Interlock System—SIS）； 安全关联系统（Safety Related System—SRS）； 仪表保护系统（Instrument Protective System—IPS）； 透平压缩机集成控制系统（Integrated Turbo & Compressor Control System—ITCC）； 火灾及气体检测系统（Fire and gas systems—F&G）； 紧急停车系统（Emergency Shutdown Device—ESD）； 燃烧管理系统（Burner Management System）； 列车自动防护系统（ATP） SIS的相关标准及认证机构 鉴于SIS涉及到人员、设备、环境的安全，因此各国均制定了相关的标准、规范，使得SIS的设计、制造、使用均有章可循。并有权威的认证机构对产品能达到的安全等级进行确认。这些标准、规范及认证机构主要有： (1)我国石化集团制定的行业标准SHB-Z06-1999《石油化工紧急停车及安全联锁系统设计导则》。 (2)2006年、2007年等同采用IEC61508、IEC61511的中国国家标准GB/T20438、GB/T21109相继发布，中国的功能安全标准开始规范我国的功能安全工作。 (3)国际电工委员会1997年制定的IEC 61508/61511标准，对用机电设备（继电器）、固态电子设备、可编程电子设备（PLC）构成的安全联锁系统的硬件、软件及应用作出了明确规定。 (4)美国仪表学会制定的ISA-S84.01-1996《安全仪表系统在过程工业中的应用》。 (5)美国化学工程学会制定的AICHE（ccps）-1993，《化学过程的安全自动化导则》。 (6)英国健康与安全执行委员会制定的HSE PES-1987，《可编程电子系统在安全领域的应用》。 (7)德国国家标准中有安全系统制造厂商标准-DIN V VDE 0801、过程操作用户标准-DIN V 19250和DIN V 19251、燃烧管理系统标准-DIN VDE 0116等。 (8)德国技术监督协会（TüV）是一个独立的、权威的认证机构，它按照德国国家标准（DIN），将ESD所达到的安全等级分为AK1～AK8，AK8安全级别最高。其中AK4、AK5、AK6为适用于石油和化学工业 取得TüV认证的SIS产品。 在国内石化行业中应用的SIS产品中，经过TüV认证的主要有： (1) Tricon、Triden，美国Triconex公司开发用于压缩机综合控制（ITCC）和紧急停车系统。安全等级为AK6（SIL3）。 (2) FSC（Fail safe control），由荷兰P&F（Pepper&Fuchs）公司开发，1994年被Honeywell公司收购。安全等级AK6（SIL3） (3) 和利时集团HiaGuard（SIS），我国首套获TüV SIL3认证的安全仪表系统。 (4) HIMA PES，HIMA是德国一家专业生产安全控制设备的公司，PES (Programmable Electronic System)是可编程电子系统的简称，是近几年来国内引进较多的一种安全仪表系统。主要由H41q和H51q系统组成。H41q也叫小系统，它分为不冗余的系统和冗余的系统，不冗余系统型号为H41q—M，冗余系统又分为高可靠系统H41q—H和高性能系统H41q—HR。H51q称为模块化的系统，它也分为不冗余的系统和冗余的系统，不冗余的系统型号为H51q—H和高性能系统H51q—HR。各种型号的PES都具有TüV AK1~6级认证。（仪控工程网在线学习频道，有关于HIMA公司及产品的介绍） (5) Prosafe—RS，是横河电机安全仪表系统，其特点是与CENTUMCS.3000 R3的技术融合，即实现了与DSC的无缝集成。非冗余取量即可实现SIL3，通过冗余取量实现更高的可用性。 (6) QUADLOG，由MOORE公司开发，日本横河电机公司收购后称prosafe plc，其1oo2D结构安全等级达AK6 (SIL3)； (7) SIMATICS7—400F/FH，德国SIEMENS公司产品。400F和400FH分别为1个CPU和2个CPU运行fail-safe（F）用户程序，均取得TUV认证，安全等级为AK1~AK6（SIL1~SIL3）； (8) Regent Trusted，美国ICS利用宇航技术开发的安全系统。安全等级AK4~AK6（SIL2~SIL3）； (9) GMR90-70，美国GE Fanuc公司开发。其中GMR90-70(模块式冗余容错)的安全等级为class 5（2oo3），class 4（1oo2）和class 5（2oo2）； (10) TRIGUARD SC300E， AUGUST公司开发，1999年成为ABB集团成员之一，安全等级为class 5和class 6，系统结构为2oo3； (11) DeltaV SIS是艾默生推出的TüV认证的新型整体回路概念的智能安全仪表系统，安全等级SIL3。 (12) Safeguard 400&300，ABB Industry公司开发，系统结构1oo2D。 （篇幅有限不再一一列举） SIS和DCS的比较 DCS与由PES构成的SIS的主要区别有： (1) 系统的组成：DCS一般是由人机界面操作站、通信总线及现场控制站组成；而SIS系统是由传感器、逻辑解算器和最终元件三部分组成。及DCS不含检测执行部分。 (2) 实现功能：DCS用于过程连续测量、常规控制（连续、顺序、间歇等）操作控制管理使生产过程在正常情况下运行至最佳工况；而SIS是超越极限安全即将工艺、设备转至安全状态。 (3) 工作状态：DCS是主动的、动态的，它始终对过程变量连续进行检测、运算和控制，对生产过程动态控制确保产品质量和产量。而SIS系统是被动的、休眠的 。 (4) 安全级别：DCS安全级别低，不需要安全认证；而SIS系统级别高，需要安全认证。 (5) 应对失效方式：DCS系统大部分失效都是显而易见的，其失效会在生产的动态过程中自行显现，很少存在隐性失效；SIS失效就没那么明显了，因此确定这种休眠系统是否还能正常工作的唯一方法，就是对该系统进行周期性的诊断或测试。因此安全仪表系统需要人为的进行周期性的离线或在线检验测试，而有些安全系统则带有内部自诊断。 网络资料摘录
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