SIS安全仪表系统设计[精选多篇]

第一篇：SIS安全仪表系统设计

SIS安全仪表系统设计

SIS安全仪表系统（紧急停车系统）

网络拓扑图

一、概述：SIS安全仪表（紧急停车）系统按照安全独立原则要求，独立于DCS集散控制系统，其安全级别高于DCS。在正常情况下，SIS安全仪表（紧急停车）系统是处于静态的，不需要人为干预。作为安全保护系统，凌驾于生产过程控制之上，实时在线监测装置的安全性。只有当生产装置出现紧急情况时，不需要经过DCS系统，而直接由SIS安全仪表（紧急停车）发出保护联锁信号，对现场设备进行安全保护，避免危险扩散造成巨大损失。

二、系统优势与特点

(1)SIS按照安全、独立的原则,独立于DCS集散控制系统,其安全级别高于DCS。在正常情况下,SIS安全仪表（紧急停车）处于静态,不需要人为干预。作为安全保护系统的安全等级要高于生产过程控制,实时在线监测装置的安全性。当生产装置出现紧急情况时,不需要经过DCS系统,直接由ESD发出保护连锁信号,对现场设备进行安全保护,避免危险扩散而造成巨大损失。有关资料显示,人在危险时刻的判断和操作往往是滞后的、不可靠的;当操作人员面临生命危险时,在60 s内做出的错误反应决策的概率高达99.9%。因此,设置独立于生产过程控制系统的安全连锁十分必要,这是安全生产的重要准则。一般的安全联锁保护功能由DCS实现。但是较大规模的ESD按照安全、独立的原则与DCS分开设置,其原因是:①降低控制功能和安全功能同时失效的概率,当维护DCS部分故障时也不会危及安全保护系统。②大型装置或旋转机械设备ESD的响应速度越快越有利于保护设备,避免事故扩大,也有利于分辨事故原因的记录;而DCS要处理大量过程监测信息,难以快速响应。③DCS是过程控制系统,是动态的,需人工频繁干预,这会引起人为误操作;而ESD是静态的,不需要人为干预,避免人为误操作。

(2)SIS安全仪表系统具有故障安全性(Fail toSafe)。即无论是装置发生事故还是控制系统发生故障都要保证生产装置安全停车,并使装置处于安全状态,从而避免事故的发生,防止对操作人员的伤害及对环境的污染等。因此,SIS安全仪表（紧急停车）对安全控制系统的硬件和软件的可靠性要求很高。在国际安全标准IEC61508中,不同的安全等级所对应的安全控制系统的要求有详细的规定。

我公司对所有危化工艺安全联锁控制系统实行：安全评估——设计（出具带化工甲级资质盖章蓝图）——现场仪表——系统成套——工程实施——竣工验收——辅助企业配合安监局及相关部门验收，全程实施交钥匙工程！

第二篇：电厂SIS系统简介

电厂SIS系统简介

.........................................................................................................................我国电力体制改革－网厂分开，竞价上网对电厂管理也提出了更高的要求，在电厂企业信息化建设中，需要高度重视整合企业软硬件资源，综合考虑管理信息系统和各生产控制系统的集成，实现全厂范围内的管控一体化，如下图：

当前MIS系统和生产控制系统在可靠性、安全性等方面存在显著差异，因此直接将各控制系统与MIS系统耦合是不恰当的，这就需要在生产控制系统和管理信息系统之间建立起沟通的桥梁，同时需要搭建能够对电厂性能进行实时监控的高级应用软件，以此提高发电企业的整体市场竞争力。

通过将各机组控制系统及相关辅助系统和公用系统等联成一体的通讯网络，组成厂级管控一体化的实时监控信息系统（SIS），同时在SIS的基础上建立以降低发电综合运营成本的企业经营管理系统，可有效地提高机组运行的安全性、经济性和可靠性，延长设备使用寿命，减少重大事故的发生，以提高发电企业整体效益为目的，为管理层应用提供可靠的实时运行数据，为电力市场运作下的发电企业提供更科学准确的成本信息和报价信息，从管理角度帮助企业控制成本，使企业领导层的经营决策依据充分更具科学性。SIS部分

火电厂厂级监控信息系统（Supervisory Information System，简称SIS）是为火电厂全厂实时生产过程综合优化服务的厂级监控管理信息系统，SIS将成为电厂MIS（属于厂级管理现代化范畴）和各种分散计算机控制系统的桥梁，它既是厂内单元机组DCS和公用辅助车间级自动化系统的上一级系统，又向MIS提供生产实时数据以支持MIS的需要，它集过程实时监测、性能优化及生产过程管理为一体，从而在整个电厂范围内实现信息共享，真正做到管控一体化，全面提升发电厂的整体效益和现代化管理水平。

该系统的重要特点的是，在实现厂级生产网络互连和生产过程数数据集中管理的基础上，通过智能化的数据挖掘和信息融合，开发出多种高级应用软件，如厂级综合性能计算和生产成本实时分析软件、设备故障诊断和寿命评估软件、机组和厂级优化软件、以及厂级负荷优化分配软件等。该系统的实施，一方面实现了全厂生产过程控制网络的互连，实现各类设备和过程信息的实时集中管理，有利于电厂运行总值长和厂长、总工及各类管理人员随时随地查看全厂生产过程和运行工况，及时调度和处理有关事故或设备缺陷，提高了企业经济效益和管理水平；另一方面，通过基于数据挖掘和信息融合技术，研究开发的高级应用软件，智能化生成电力生产过程的专家知识，进行实时成本分析，指导电厂机组的优化运行，对设备进行检修诊断及相应关键设备寿命进行监测管理，这对于减少电厂机组的事故率、保证机组的安全经济运行所产生的经济效益无疑是巨大的。SIS软件的组成 实时数据库

实时/历史数据服务器是整个SIS系统的软件平台，实时/历史数据库存放的是工业现场产生的采集频度为秒一级的采集密度高达数万点的带时间标签的实时及历史数据，这些数据来自于各类自动化系统，数据之间关联性不大但却反映着工业现场设备的特性和生产运行状况，因此一方面要求该数据库具有高速处理海量实时数据的能力，另一方面又要求该数据库具有较高的历史数据压缩存储能力，既能够将海量的历史数据以较高的压缩比和精度进行存储，同时又能够在需要时以极快的速度进行数据提取和历史数据恢复 高级应用软件

全厂生产过程网络互连和实时/历史数据库为高级应用软件的研究构建了理想的硬软件平台，SIS系统实现的成功与否主要取决于高级应用软件功能的实现，系统一般包括如下子系统：建立如厂级性能计算软件、机组运行能损实时分析软件、故障诊断软件、系统操作运行指导软件、设备寿命和状态分析软件以及厂级负荷优化分配软件等。其中包括运用模糊数学、神经网络理论与方法，建立设备状态（经济与安全）评价准则与方法；建立多扰动因素同时存在时反应机组动、静态特性的能损分析理论；使用数学优化理论，探讨运行应达基准的确定方法（机组最优工况的确定）；建立可调整、相对老化（检修能损）、绝对老化和不可调能损（如负荷率、环境温度等）的诊断模型；设备寿命分析与管理研究；运用人工智能技术，全面表现运行人员运行经验和专业技能，对运行参数的异常原因分析；参数异常原因自学习与自适应分析技术；运用现代数学分析以及统计方法，根据运行实时数据，实现机组特性的自学习与自校正；人工智能技术在专家系统中应用等。

在SIS系统建成后，基于实时/历史数据库可以建立许多高级应用项目，实时/历史数据库不仅作为各应用软件的数据来源，而且还可以作为各应用软件的数据存储备份工具。由于建立在统一的数据库平台基础上，各应用软件的开发变得相对简单，不再重复与下层各控制系统之间的数据接口和自身的数据存储备份。

我们对系统挂接的高级应用软件主要由如下几部分模块组成：性能指标适时数据测算与分析、运行能损适时分析、运行统计分析、运行及故障诊断分析、优化分析。（参见下图）

机组性能监测与优化系统软、硬件平台完全建立在实时/历史数据库（图中椭圆所示，包括MIS时时数据/键盘输入数据、水及水蒸汽物性计算数据等）；其次将机组性能试验得出全厂每台机组在变负荷运行工况下各种关键指标的基准曲线在软件中反映出来；另外增加和调整了一些关键测点，建立了一系列数学模型，对实时信息进行处理，完成性能监测与优化软件系统。

SIS软件的主要功能(1)机组性能指标测算与分析

机组性能指标测算与分析模块建立在机组主、辅机性能计算模型基础上，能够实时提供全厂各机组包括主辅机设备的能量转换效率及性能指标（如加热器端差等）的在线测算结果，为机组的优化运行和考核评价提供定量依据。(2)机组运行能损实时分析

机组运行能损实时分析模块建立在耗差分析模型基础上的机组运行能损实时分析模块，能够实时提供单元机组包括主辅机设备的当前运行参数与基准值的偏差以及相应的能量损失的在线测算结果，为指导运行人员的操作并将机组调整在其最佳的工况下运行提供定量依据。(3)机组运行统计分析

机组运行统计分析模块，能针对全厂机组主辅机设备运行参数的历史数据进行分析，并提供相应的统计分析结果，满足运行管理人员对机组运行状况评价和对运行人员操作技能和水平考核的需要，亦可为确定机组的安全、经济运行工况提供定量依据。

主要功能如下：主要运行参数的考核统计（按小时、班、日、周、月、年的时间间隔，提供主要运行参数的平均值、最大值和最小值）；主要运行参数的越限时间考核统计（按小时、班、日、周、月、年的时间间隔，提供主要安全监督参数的正、负越限统计值）；主要运行参数的超限数值考核统计（按小时、班、日、周、月、年的时间间隔，提供主要经济考核参数的正、负超差统计值）。

(4)单元机组运行及故障诊断分析

建立在专家系统基础上的单元机组运行及故障诊断分析模块，能够在机组性能分析数据、能损分析数据和统计分析数据的支持下，综合设备运行参数的异常征兆，对单元机组设备的异常或故障的提供诊断分析结果，为运行人员及时发现设备故障提供定量依据。主要功能如下：汽轮机真空系统故障诊断*1（对机组真空系统的相关异常或故障进行诊断），回热加热器水位异常诊断*1（对高、低压加热器的疏水异常、传热异常等进行诊断），锅炉汽水参数异常诊断*1（如主汽温度、主汽压力、再热汽温等参数的故障树分析），锅炉风烟参数异常诊断*1（如排烟温度、排烟氧量、飞灰含碳等参数的故障树分析）。(5)机组优化分析

机组优化分析模块，能够在机组性能分析数据和统计分析数据的支持下，运用运筹学优化理论，对机组或辅机设备的运行方式和可控参数（主蒸汽压力、主蒸汽温度（再热蒸汽温度）、高压缸效率、小机耗汽率、排汽压力（循泵功率）、给水温度、过热器减温水量、（再热器减温水量）厂用电率、氧量、排烟温度、空预器出口CO、飞灰含碳量）提供优化解，指导机组或者辅机设备的经济运行。主要功能包括单元机组优化负荷分配；单元机组起停方式指导；（循环水泵的优化调度。）

作为后续功能，此系统还将包括更完善的建立在特种传感器基础上的锅炉燃烧优化指导模块；更完善的设备运行及检修状态的评价模块；设备运行安全性评价模块法；机组运行状况的分析与优化模块；机组重要设备疲劳及蠕变寿命分析与管理模块；运行参数的异常原因分析模块；机组运行性能的自学习与自校正实现优化指导运行的模块等。

第三篇：SIS系统建设方案

SIS系统建设方案

电力行业是国民经济的基础产业，是一切电子设备正常运行的基础，保证持续、高效的电力供应是关系到国计民生的大事，也是电力部门工作注目的焦点。电力行业与其他行业相比具有分散控制、统一联合运行的特点。系统的运行涉及到发电厂、变电站、调度中心；发、输、配电系统一体化，系统中包括了各种独立系统和联合电网的控制保护技术、通信技术、运行管理技术等。

面对电力投资主体不断多元化、发电用煤价不断攀升、电力供求形势紧张、电力体制改革、用电企业需求逐渐增大、电厂挖潜增效等大的经济背景和市场环境，大型电力企业目前普遍采用的“单元控制、全厂管理”的运营模式已经不能适应市场需求。为了降低成本，提高生产效率，国内各大电厂正逐渐重视整合企业的现有信息资源，实现厂内信息共享，从而为管控一体化打下坚实基础。电厂厂级监控信息系统(Supervisory Information System：SIS)正是应这种要求而产生的。

SIS系统

SIS(Supervisory Information System in plant level，厂级监控信息系统)是集过程实时监测、优化控制及生产过程管理为一体的厂级自动化信息系统，是处于火电厂集散控制系统DCS以及相关辅助程控系统与全厂管理信息系统MIS之间的一套实时厂级监控信息系统。SIS系统以机组的性能计算、厂级经济性分析、厂级负荷分配以及机组的经济运行为主要目的。SIS系统的实时性体现在SIS系统实时分析机组的运行参数，通过系统强大的数据挖掘、数据处理与优化的功能，对机组乃至全厂的运行状况进行准确的分析、诊断与优化；SIS系统的厂级特性体现在SIS系统涵盖了全厂的DCS数据信息以及辅助控制系统的数据信息，并在分析全厂运行经济性的基础上，实现全厂的运行优化。

北京中科启信软件技术有限公司(以下简称中科启信)SIS系统采用Agilor实时数据库系统构建统一的企业级实时数据平台，以DCS(集散控制系统)、PLC(可编程控制器)及其它数据采集控制装置为基础，以功能强大的计算机网络及若干技术先进的模块为支撑，是集过程实时监控、优化控制与生产过程管理为一体的先进的综合自动化信息系统。是实现生产管理与经营决策的高度信息化与科学化，提高发电企业安全生产和经济效益的最佳选择。

系统特点

厂级及机组级生产过程监视：显示包括经济性参数在内的生产过程画面、分类报警信息，使专业人员能够清楚掌握当前机组运行经济性水平，并通过历史数据的比较得到热力循环中各环节性能变化趋势，便于及时和完整地掌握当前全厂机组运行情况；

机组性能优化分析和操作指导：进行厂级及机组性能计算，能损分析和经济指标分析。通过对设备经济技术指标的计算，加强对设备的管理水平；进行机组和全厂动态能损分析，计算出机组可控和不可控耗差以及运行成本和目标成本；在线分析出机组各热经济性影响因素偏离基准值引起的机组供电煤耗率偏差值及相应工况下能够达到的供电煤耗率最好水平，为运行人员和生产管理人员指出当前机组热经济性的差距和努力方向，直接提高机组的运行品质；

根据全厂各机组实际运行经济性能，进行负荷分配寻优，使得在满足电网电负荷需求的条件下，全厂的供电煤耗量最小，同时考虑设备的运行状态，得到每台机组的目标负荷，并将该分配结果数据提供给值长参考，使全厂煤耗实现优化；

运行管理：实现能耗、安全、负荷等指标以及各重要运行参数的分析统计，自动产生相应的各类报表，设计出考虑不同负荷、煤种变化对机组运行参数和经济指标影响的运行质量指标体系，提供一个对操作员操作水平进行评估考核的平台；

在线热力试验：实现从试验测点校核→试验条件调整→试验数据采集→试验数据预处理、结果计算→优化性能曲线拟合→生成试验报告整个试验工作的自动化，为电厂专业技术人员提供在线进行主、辅机设备性能试验的平台，实现对运行方式改变、检修、技改等工作开展前后机组性能改善情况的效果评估。

Agilor实时数据库系统特点

SIS系统采用先进的、具有自主知识产权的Agilor实时数据库及计算机网络技术，Agilor实时数据库系统在数据传输、数据压缩、分布储存及集团解决方案方面具有独特优势。

处理全厂实时数据，系统实时性好(1秒扫描刷新)；

规模大(10万点)、存储容量大(至少4年)；

维护方便及二次开发能力强；

包含一个功能强大的实时分布式数据库、覆盖整个电厂甚至整个企业的网络和适用于MS Windows的客户机/服务器环境；

B/S方式使电厂工作人员在任何一台联网的PC机上都可观察和创建实时过程的图形、趋势和报告。

技术先进、功能实用，充分吸纳当前国内外最新理论与技术成果，使计算、分析、诊断结果更加准确可靠。同时考虑到其对发电企业的运行指导作用，又具有概念清晰、方便实用的特点。

第四篇：石油化工安全仪表系统设计的论文

1石油化工安全仪表系统设计的基本原则

1.1确保仪表功能健全稳定

在化工生产的过程中，仪表数据的检测以及仪表数据的分析都要满足实际的生产要求，以确保化工装置能够安全和稳健运行，是石油化工装置安全仪表系统设计的重要原则之一。在进行相关仪表使用的设计中，设计人员要研究系统的基本情况，并且要熟悉生产的实际过程，这样能够准确对工作现场进行把握，确保设计仪表功能能够适应实际的需求，提高设计效率。

1.2确保仪表易于维护与扩展

由于石油化工行业本身具有一定的特殊性，仪表的日常保养和维护也是日常工作中非常重要的环节，因此所选用的仪表要便于维护，且在使用中要较为方便，保证安全运行时间较长，尽量减少仪表的安装数量，从而降低仪表在安装过程中的成本，提高企业的经济效益。同时，在未来的发展过程中，要给仪表预留适于的空间，以满足未来生产工艺的改进。

1.3确保仪表系统绝对安全

由于化工行业在生产过程中本身存在一定的危险，所选用的材料一般为危险的化学品，其产品也多为易燃易爆的物品，再加上生产操作温度较高，因此安全事故发生的概率较大。随着我国石油化工生产设备的自动化和信息化的水平越来越高，产品的精细化作业也越来越广泛，因此生产往往处于临界点，这样导致危险发生的风险会越来越大。在这样的情境下，化工仪表的使用对于系统安全的要求也越来越高，因此在仪表系统进行设计的过程中，要确保仪表的绝对安全，将整个仪表作业的风险降到最低。

2提高石油化工大型装置工艺仪表系统设计的措施

2.1可靠性设计的分析

只有确保安全仪表功能的顺利实现，确保其稳定性，才能有效促进日常石油化工生产环节的可持续发展。一般来说，安全仪表功能分为五大要素，分别是系统响应时间、执行元件、安全稳定性等级、传感器以及逻辑运算器等，在此过程中，任何一个环节出毛病，都可能导致整体系统的瘫痪。一直以来，人们更多地关注逻辑运算器的可靠性，但是对检测元件、执行元件等可靠性却忽略，造成整个安全仪表系统的可靠性能低，与降低设备风险的要求不相符。对于逻辑运算器的可靠性问题，必须优先符合安全仪表系统控制的安全等级。

2.2为了保证石油化工的工序正常进行

对于仪表选型，一般会针对不同的功能进行分类，一般而言，在安全仪表的系统设计中，我们可以采用编程技术，电子技术等各个环节对于仪表进行应用。对于安全仪表的运行过程中，可以采用电气技术模式，其设计的原理主要是按照媒介继电器的原理，通过各个环节直接的合作，在复杂的生产工艺中，保证其安全性。随着我国在生产的过程中对于安全的重视，PES技术已经逐渐得到了发展和运用，利用PES技术已经完成了系统安全的连锁功能，因此相关的设计人员可以参考PES技术对仪表设计进行针对性的设计。

3仪表系统的发展远景

随着我国经济的发展，石油化工企业的仪表也在不断的进行创新和更新，在发展方向上主要为以下几个方面：安全生产模块的发展、BPCS的集成以及自动化的控制。这些无疑都是未来石油化工企业重点的发展方向，这些方面的实现，有利于我国石油化工行业各个环节安全的运行，对于企业的综合效益有非常大的帮助。仪表采用计算机进行操作，有利于在日常工作中各种数据的收集，以及对安全和非安全区域的划分进行明确，目前已经在石油化工行业中尝试使用集成SIS和BPCS系统时，并且取得了一定的效果。

4结语

综上所述，本文重点对石油化工企业仪表的特征进行了详细的分析，针对仪表的特征，对仪表设计过程中出现的问题以及如何解决进行了探索，最后预测了未来石油化工企业仪表设计的发展方向。

第五篇：石油化工仪表及系统接地的设计论文

摘要：针石油化工仪表及控制系统接地的设计进行了详细阐述。

关键词：石油化工；仪表防雷；控制系统；接地设计

21世纪以来，DCS在石油化工行业的应用和技术都得到较大程度的突破，因此仪表系统接地的问题也受到相关人员较高程度的重视。虽然，我国早在多年以前就仪表系统接地问题进行研究和规范，并通过明文对仪表以及控制系统的等电位接地问题进行了统一的规范和详细说明，但仍有许多项目在实际执行的过程中存在许多问题未能按照标准执行，尤其是项目单独设置仪表接地极的问题，不但给项目的具体实施造成了不必要的麻烦，也不符合我国在仪表系统等电位接地问题上所制定的规范和原则。

1仪表系统接地分类

1.1保护接地

保护接地主要目标是为了保障人身的安全和设备的稳定运行。因为通常状况下，仪表和控制系统都会存在外露的导电部分，而这一部分会因为故障或是不正常运行导致高危电压的形成，给工程现场埋下了极大的安全隐患。因此，这类设备需要进行保护接地。除此之外，由于现场环境的复杂性和变化性，有时甚至会出现仪表导线附带高于36V的电压的情况，因此，处于安全性的考虑也会给仪表外壳进行保护接地。

1.2工作接地

工作接地作为保障仪表数据的精确度和可靠度的重要工程，其主要内容包括了信号回路接地、本质安全系统接地和屏蔽接地三种情况。信号回路的接地处理需要分情况进行处理，当信号系统处于非隔离情况时，通常将直流电源的负极进行接地处理；反之，若是隔离的情况，则会由于信号本身就处于绝缘状态，因此，可不实施接地。而屏蔽接地主要是为了防电磁干扰，因此大多数会在控制室进行接地处理。本质安全仪表系统由于安全栅类型的区别而划分为隔离式和齐纳式两大类。隔离式安全栅由于自身的特性无需接地，而齐纳式安全栅电路则需要在控制室采用同一接地体。

1.3防静电接地

防静电接地处理需要在没有保护接地和工作接地时进行。而且接地的标准需要根据建筑物的特性来划分，每一类建筑物都有特定规格的保护器。

2仪表及系统接地的设置

2.1接地系统的主要组成部分

接地系统包含了导线、铜板、电极。导线起连接功能，贯通各处。然而，接地导线需要根据使用途径、连接部位、数量和长度的区别选择合适截面积的接地导线。通常状态下，需要设置三块接地铜板：第一块是工作地的汇总铜板；第二块是保护地的汇总铜板；第三块是总接地的铜板。这三块铜板都需要进行绝缘固定，而且这些铜板厚度都存在严格的要求（不小于6mm），而尺寸则需要根据需求情况进行确定。

2.2接地系统的设计原则

我国现阶段的主要接地设计原则是防电位差，因为保护接地和工作接地选择多个接地点时，接地点会产生电位差，从而影响仪表系统正常运行。正常状况下，仪表盘、控制柜内因为同时存在保护接地和工作接地两种接地类型，因此需要分别接入两种接地装置专属的汇总铜板。而其中的本安仪表接地、屏蔽接地、信号回路接地需要先接入到各汇流条后再接入工作接地的汇总铜板。接地电阻值作为关乎评价接地情况符合标准与否的重要指数之一，对接地效果的反映非常直观和准确。设计师在进行接地方案的设计时，不但要对接地电阻值进行考虑，还要对接地连接电阻值进行充分的考虑。连接电阻值指从接地端到总接地板这两者之间的电阻值大小，而且需要保证这一电阻的数值始终保持在0～1Ω以内，除此之外，还需要将仪表接地系统的电阻控制在4Ω以内。因此，对接地电极、接地导线截面积、连接方式的选择等方面都会对接地电阻值产生直观的影响，会直接影响接地电阻值。因此，各线路之间连接与导线和铜板的连接都需要采用铜接线片和镀锌钢质螺栓的方式，或者采用焊接。除此之外，接地总干线和接地电极连接还需要进行热镀锌的处理。

3结束语

仪表及控制系统唯有利用科学合理的接地保护才能让仪表及控制系统进行稳定持续的运行，才能防止各类型的干扰。尤其是在DCS系统的运行过程中，必须对现场可能出现的干扰情况进行防治型接地处理，不然很难保障系统运行过程中的稳定性和持续性。一般的工业现场环境都十分复杂，为了保障仪表及控制系统运行的稳定性，不但需要制造商进行改进和调整，提高系统的抗干扰程度；还需要工程设计者在设计方案时就考虑好系统接地的工作实施。