SIS與DCS集成的化工裝置安全控制系統(tǒng)應(yīng)用分析

丁世鵬

摘要：采用集成應(yīng)用的方式，將SIS、DIS應(yīng)用到安全控制系統(tǒng)中，能夠提升化工裝置運(yùn)行水平?；诖耍疚恼撌隽水惙N分離、通信網(wǎng)絡(luò)共用、無縫集成這三種集成模式下，SIS、DCS在化工裝置安全控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，希望能夠?yàn)榛ぐ踩a(chǎn)體系的建設(shè)發(fā)展提供助力。

關(guān)鍵詞：化工裝置;安全控制;石油產(chǎn)業(yè)

引言：SIS、DCS，即安全儀表系統(tǒng)、分散控制系統(tǒng)。其中，SIS系統(tǒng)負(fù)責(zé)根據(jù)控制系統(tǒng)提交的檢測結(jié)果，執(zhí)行調(diào)節(jié)、報警、停機(jī)操作，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中的報警、聯(lián)鎖功能，而DCS則負(fù)責(zé)對化工裝置進(jìn)行分散控制和集中管理，將兩者進(jìn)行集成，能夠塑造自動化化工生產(chǎn)體系的安全控制功能，保證化工裝置的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

一、異種分離的應(yīng)用方式

（一）應(yīng)用機(jī)理

異種分離應(yīng)用方式是指通過網(wǎng)關(guān)的方式，將SIS、DCS兩個系統(tǒng)進(jìn)行集成的集成方式。在該集成方式下，上述兩個系統(tǒng)所采用的PLC控制器，如圖1、交互界面、控制網(wǎng)絡(luò)均為獨(dú)立存在的，所使用的工程組態(tài)工具也不同，但可以以網(wǎng)關(guān)為渠道，進(jìn)行相互之間的數(shù)據(jù)交互，實(shí)現(xiàn)集成運(yùn)行?；诖?，在化工裝置安全控制系統(tǒng)中，此集成系統(tǒng)的應(yīng)用機(jī)理可以被闡釋為，DCS集中管理機(jī)制會通過傳感器、儀表，獲取化工裝置的運(yùn)行參數(shù)，然后將這些運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行處理，并通過網(wǎng)關(guān)分享給SIS，SIS再用邏輯運(yùn)算器，結(jié)合自身傳感器得到的信息，對共享到的信息進(jìn)行邏輯運(yùn)算，以判斷是否啟動報警、聯(lián)鎖機(jī)制，若經(jīng)過判斷后，認(rèn)定需要啟動報警、聯(lián)鎖機(jī)制，那么SIS就會通過向PLC控制器下達(dá)指令，來執(zhí)行上述安全防護(hù)功能，以保證化工裝置的安全運(yùn)行，達(dá)到安全控制的目的。

（二）功能運(yùn)行應(yīng)用機(jī)理

安全系統(tǒng)運(yùn)行中，此集成系統(tǒng)在具體功能上的應(yīng)用一般包括三個方面，即報警、安全調(diào)節(jié)、安全停機(jī)。在上述功能的運(yùn)行中，集成系統(tǒng)的應(yīng)用機(jī)理可以被闡釋為，DCS系統(tǒng)中的傳感器、儀表設(shè)施，會將化工裝置的運(yùn)行參數(shù)反饋給實(shí)時數(shù)據(jù)庫，然后數(shù)據(jù)庫會將這些數(shù)據(jù)通過網(wǎng)關(guān)發(fā)送給SIS，SIS再根據(jù)這些數(shù)據(jù)，判斷是否要運(yùn)行保護(hù)功能，以及需要運(yùn)行哪種保護(hù)功能，再將相應(yīng)的指令發(fā)給PLC現(xiàn)場控制器，予以執(zhí)行，并將保護(hù)功能的運(yùn)行決策通過網(wǎng)關(guān)發(fā)給DCS系統(tǒng)，確保兩個系統(tǒng)的統(tǒng)一、協(xié)調(diào)運(yùn)作，達(dá)到有效運(yùn)行安全控制功能的目的。

（三）應(yīng)用的優(yōu)勢與注意事項(xiàng)

通常來說，這種異種分離的集成系統(tǒng)應(yīng)用方式意味著，SIS、DCS這兩個系統(tǒng)的核心技術(shù)可以相同或不同，同時，也可以來自于相同或不同制造商，這使得此應(yīng)用方式，具有良好的系統(tǒng)兼容性，能夠降低系統(tǒng)集成應(yīng)用失效的幾率，而且在設(shè)計維護(hù)上也具備較為突出的優(yōu)勢，可以消除過于復(fù)雜的維護(hù)操作程度，以避免維護(hù)操作錯誤的問題。但在應(yīng)用過程中，需要注意，由于網(wǎng)關(guān)是保證兩個系統(tǒng)協(xié)同運(yùn)作的重要節(jié)點(diǎn)，必須做好網(wǎng)關(guān)的檢修工作，一旦網(wǎng)關(guān)出現(xiàn)問題，會直接導(dǎo)致應(yīng)用失效，影響化工裝置的正常運(yùn)行。

二、通信網(wǎng)絡(luò)共用的應(yīng)用方式

（一）應(yīng)用機(jī)理

此種集成模式是指一種通信網(wǎng)絡(luò)、工程組態(tài)工具集成共用，但硬件結(jié)構(gòu)分離的集成模式。在該集成模式下，兩個系統(tǒng)共用一個基本功能模塊，而且可以同時獲取現(xiàn)場傳感器、儀表反饋的化工裝置運(yùn)行參數(shù)?；诖?，集成系統(tǒng)的應(yīng)用機(jī)理可以被闡釋為，SIS系統(tǒng)會借助通信網(wǎng)絡(luò)，直接獲取自身內(nèi)部的安全控制專業(yè)信息，以及DCS系統(tǒng)的化工裝置運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)，然后借此監(jiān)測化工裝置的安全運(yùn)行情況，若檢測到安全運(yùn)行問題，則會向現(xiàn)場的PLC控制器下達(dá)安全聯(lián)鎖、警報等功能執(zhí)行命令，此時，DCS系統(tǒng)也會從同一的通信網(wǎng)絡(luò)中，了解到SIS系統(tǒng)發(fā)出的安全控制指令，并通過做出相應(yīng)的反應(yīng)，保持兩個系統(tǒng)的協(xié)調(diào)運(yùn)行，使各項(xiàng)安全控制功能得以被順利執(zhí)行。

（二）功能運(yùn)行應(yīng)用機(jī)理

在具體的控制功能執(zhí)行應(yīng)用中，通信網(wǎng)絡(luò)共用集成模式下的SIS、DCS集成系統(tǒng)的應(yīng)用機(jī)理可以被闡釋為，在安全控制功能運(yùn)行時，SIS系統(tǒng)會通過通信網(wǎng)絡(luò)，向現(xiàn)場的PLC控制器發(fā)送功能執(zhí)行指令，然后PLC控制器再對具體的化工裝置進(jìn)行控制，如參數(shù)調(diào)節(jié)、緊急停機(jī)等，同時，DCS系統(tǒng)也會借助統(tǒng)一的通信網(wǎng)絡(luò)，接收到SIS發(fā)送的信息，并向自身的現(xiàn)場PLC控制器發(fā)送指令，以輔助配合安全控制功能的運(yùn)行，由此保持安全控制系統(tǒng)的協(xié)調(diào)運(yùn)行。此外，對于安全控制系統(tǒng)的報警功能，當(dāng)SIS做出安全控制功能執(zhí)行判斷之后，就會直接將故障參數(shù)信息發(fā)送給集成中控系統(tǒng)的顯示界面上，完成報警功能的運(yùn)行。

（三）應(yīng)用的優(yōu)勢與注意事項(xiàng)

在該集成模式下，集成系統(tǒng)的應(yīng)用省去了信息交互的環(huán)節(jié)，因此，功能執(zhí)行速度會更快，有助于化工裝置安全控制運(yùn)行效率的提升。此外，相較于異種分離集成模式，SIS、DCS之間的信息交互不再局限于網(wǎng)關(guān)，而是由整個通信網(wǎng)絡(luò)支撐，這使得信息交互更加靈活，同時，通信網(wǎng)絡(luò)也比網(wǎng)關(guān)更加穩(wěn)定，能夠深入優(yōu)化集成系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，增強(qiáng)化工裝置安全控制效果。但在系統(tǒng)應(yīng)用中，需要注意，由于組態(tài)、通信網(wǎng)絡(luò)為系統(tǒng)公用部分，因此，在這兩個部分的設(shè)計中，必須綜合考慮SIS、DCS的運(yùn)行需求，保證設(shè)計的通用性，以免影響集成系統(tǒng)的應(yīng)用效果。

三、無縫集成的應(yīng)用方式

（一）應(yīng)用機(jī)理

就目前來看，無縫集成模式是當(dāng)前化工企業(yè)中最為常用的SIS、DCS集成應(yīng)用模式之一。該模式屬于一種物理上的集成模式，主要是指通過共用硬件結(jié)構(gòu)、通信網(wǎng)絡(luò)、人機(jī)界面來實(shí)現(xiàn)集成的SIS、DCS集成模式?；诖耍跓o縫集成應(yīng)用模式下，集成系統(tǒng)的應(yīng)用機(jī)理為，SIS、DCS會獲取相同的化工裝置運(yùn)行監(jiān)測信息，然后SIS會用該信息，運(yùn)行其專門的邏輯運(yùn)算程序，得出安全控制功能執(zhí)行指令，并發(fā)送給現(xiàn)場PLC控制器，同時，DCS也會用獲得的參數(shù)信息，進(jìn)行相應(yīng)的與SIS不同的邏輯運(yùn)算，得出控制指令，然后發(fā)給現(xiàn)場的PLC控制器，最后，現(xiàn)場PLC控制器，會通過對兩個系統(tǒng)下達(dá)的指令進(jìn)行邏輯運(yùn)算，得出具體的控制執(zhí)行要求，再進(jìn)行化工裝置的運(yùn)行控制，由此實(shí)現(xiàn)SIS、DCS并行狀態(tài)下的化工裝置安全控制。

（二）功能運(yùn)行應(yīng)用機(jī)理

在無縫集成模式下，各項(xiàng)化工裝置安全控制功能的運(yùn)行機(jī)理可以被闡釋為，SIS與DCS分別負(fù)責(zé)控制相應(yīng)的安全控制功能運(yùn)行程序，然后通過統(tǒng)一的通信網(wǎng)絡(luò)獲取控制指令生成所需的化工裝置運(yùn)行監(jiān)測數(shù)據(jù)，并借助共用的現(xiàn)場PLC控制器，將各自的指令加以整合處理，最終得到一套協(xié)調(diào)的安全控制功能執(zhí)行方案，并加以執(zhí)行，由此實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)安全控制功能的運(yùn)行[1]。

（三）應(yīng)用的優(yōu)勢與注意事項(xiàng)

在此集成模式下，集成系統(tǒng)應(yīng)用的設(shè)計方案是一體化的，而非方案分離形式，由此極大地降低了設(shè)計難度，同時，在一體化的背景下，集成系統(tǒng)所用的維護(hù)規(guī)程也是同一個，這為后續(xù)的系統(tǒng)維護(hù)工作帶來了極大的便利。但在系統(tǒng)應(yīng)用中，要注意，必須做好SIS、DCS各自的邏輯運(yùn)算設(shè)計，保持邏輯運(yùn)算方案的相互銜接，以免邏輯運(yùn)算沖突，影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行[2]。

結(jié)論：綜上所述，增強(qiáng)SIS、DCS集成應(yīng)用效果，能夠提升化工生產(chǎn)的自動化水平。在化工生產(chǎn)中，通過合理運(yùn)用SIS、DCS集成系統(tǒng)，開展化工裝置安全控制工作，可以幫助人們及時識別、修復(fù)化工裝置運(yùn)行中的故障，并有效排除裝置運(yùn)行隱患，從而改善化工生產(chǎn)的安全穩(wěn)定狀態(tài)，促進(jìn)化工領(lǐng)域的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]代方方，范娟，費(fèi)貴強(qiáng). DCS控制乙酸乙酯合成虛擬仿真實(shí)驗(yàn)設(shè)計與探索[J]. 實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2021，38（06）：161-165.

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