SIS系統被普遍用于工業安全控制體系中，可以說是保證危險化學品企業安全運行的最後一道防線。實現SIS系統與DCS系統集成化，共用一個操作系統，相同的組态軟件等條件便于人工操作和發揮其優越的通信條件，從經濟性和實用性方面都将收到良好的效果。未來，面向基于SIS與DCS集成的化工裝置安全控制研究必然成為安全儀表系統的發展方向。

1、SIS系統

安全儀表系統（SIS，Safety Instrumented System）基本組成包括邏輯控制器、現場傳感器、執行器，一般兼備火災報警系統、緊急停車系統、氣體安全防護系統等功能。一旦安全生産系統有異常情況發生時，SIS系統會第一時間發出預警信息，按照程序設定有序控制相關安全執行機構動作，從而切斷引發事态擴大的因素，将損失降到最小。SIS系統在整個安全生産應急處置中處于十分重要的地位。

▲ 化工廠安全生産監測和分級管理系統

SIS系統與DCS過程控制系統的運行和設置是分離的，二者相互獨立。生産系統處于正常運行時，安全聯鎖系統不會被外界因素觸發，通常系統會處在靜默狀态。當發生危及安全生産事故時，聯鎖條件被觸發，SIS系統可以在短時間内及時控制事故源，切斷引起事故擴大的因素，讓生産裝置局部或全部停機或者處于事先設定的安全狀态。SIS系統可降低煤化工生産裝置的安全風險，應用越來越廣泛，其設計、安裝、調試、維護管理也得到更多的重視和研究。

2、SIS與DCS的集成通信

在工業生産過程中，DCS系統的功能主要在于過程控制。但就實際使用來看，DCS的可靠性和響應速度還遠遠達不到安全系統的要求。因此在對安全要求級别較高的化工行業而言，SIS系統和DCS系統通常是分别進行設計和制造安裝的。

近年來DCS系統的可靠性和數據處理速度有了很大改觀，DCS系統在發展過程中不斷吸收SIS系統的許多功能模塊，其部分性能也越來越接近SIS系統，實現了一定的安全性能。DCS和SIS在集成方面均具有很強的優勢，但當前二者的集成融合在通信和軟件等方面還存在一定的問題。

Modbus 通信協議

Modbus協議是應用于電子控制器上的一種通用語言。通過該協議，控制器與控制器之間通信或控制器通過網絡和其它電子設備之間進行通信，其本質就是一個請求/應答協議。

Modbus協議規定了SIS與DCS之間信息域格局和通信内容的格式。SIS和DCS可以通過這種集成方式在控制系統的人機界面下實現通信，可以說這種通信鍊接方式屬于硬鍊接。這種集成通信方式下，數據流方向主要偏向于SIS向DCS傳遞，且數據傳輸收到硬件設備的性能影響較大。

因為SIS和DCS都具備成熟的操作軟件，各自都擁有自身的一套組态工具，人機界面控制系統，甚至控制網絡都大不相同。采用這種集成方式需要組織人員分别對兩種控制網絡進行監控，控制線路比較複雜，故障率較高。這就導緻企業成本大幅增加，不利于在石油化工行業中推廣應用。

OPC 通信

OPC是一個工業标準，該标準由國際組織OPC基金會管理。世界上主要的自動化控制系統、儀器儀表及過程控制系統的産品均使用該标準。OPC具有整套的接口、屬性和方法的标準集合，主要用于設備過程控制系統和工業自動化系統。OPC标準通過提供一套标準的OLE/COM接口，在此平台上各個控制器可以與設備及時無阻礙的進行信息交流和傳遞。

SIS和DCS通過OPC進行通信，可以有效避免不同軟件在同一系統中運行的沖突，使SIS系統可以順利地利用DCS提供的必要數據從而實現功能。但這種集成方式對于硬件的要求比較高，服務器配置高，大都需要進口，價格也比較高，對于化工領域内的中小企業會産生一定的經濟負擔。

SIS與DCS的無縫集成

随着計算機技術的發展，出現了一種集成SIS系統與DCS系統功能的電路闆，這樣就避免了硬件不匹配的問題，通信無障礙。該集成方式将兩者在物理上的機型進行集成，但在邏輯上相互分開，使得控制程序以及安全程序是相互獨立的，互不影響，同時執行。

▲ SIS與DCS無縫集成示意圖

這種特殊的集成方式使用相同的控制網絡線路和組态工具，數據的通信過程非常方便，不需要添加額外的接口和驅動裝置。由于應用了相同的監測設備以及操作平台，所以在具體的操作和通信過程中會更加便利迅捷。SIS系統和DCS系統可以同時使用控制系統的具體位号的信息，二者共享現場測量信息，無需添加新的組态。無縫集成方法節省人力，節約成本，通信安全迅捷，優勢明顯。

3、SIS 系統在氨區存儲罐區的應用

液氨産品存儲通常用球灌裝，但球罐體控制系統十分複雜，控制出現不當極易出現災難性事故。球罐體壓力是一項重要的控制參數，當球罐體壓力超過了設定值時，DCS系統通過現場測量裝置将實時測量數值回傳至SIS系統。SIS系統則根據事先程序設定值将自動啟動聯鎖裝置，切斷液氨繼續進入罐體，使罐體不會因為液氨超容量注入而引發的危險事故。

濃氨水産品通常采用罐體存儲，上方采用氮氣密封，防止氨氣溢出儲罐污染大氣，給人緣和環境帶來危險。向罐體内注入氮氣的一個重要目的是可以通過注入氮氣量的多少控制罐體壓力，當操作壓力到達規定的值的時候，濃氨水儲槽頂部的呼吸閥就會打開。如果呼吸閥放散不及時或者出現故障時罐體壓力會繼續上升，壓力達到第二個規定值時氮封閥會自動打開進行洩壓。

如果呼吸閥放散和氮封閥出現故障或者洩壓速度慢，罐體壓力依然上升，達到罐體設定的最高值時，觸發聯鎖使通往濃氨水儲槽管道上的氮氣電磁閥會自動關閉，切斷氮氣的進入由氮封閥和呼吸閥進行洩壓。當緊急情況發生的時候也可以通過人工洩壓。此外，還放置了壓力極高聯鎖系統，如果罐體壓力到達極高聯鎖設定值的時候，通過聯鎖使進料閥自動緊急切斷，從而保障罐内壓力平穩、罐體不被破壞。

4、SIS系統功能的實現

為滿足SIS系統功能的實現，對現場儀表的挑選應盡量選擇自身具有危險診斷功能和故障率較低的儀表測量設備。對于液氨球罐和濃氨水儲罐的安全儀表系統安裝，針對其液位測量和壓力測量應選擇冗餘配置，實現多選一功能。

針對緊急切斷功能，切斷閥應盡量選擇電磁閥，并盡量使用常開點，電磁切斷閥采用串聯冗餘配置，并與過程控制系統分離控制，在出現故障時提高其可靠性。另外，SIS系統的運行過程中，軟件一直在運行，并對程序控制測點進行不斷的數據交換，準确的對聯鎖數據進行檢測和幹預，保證SIS系統在安全生産中穩定運行的時效性，安全性。

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