虽然在IEC 61508中,并没有强烈要求SIS系统必须独立设计,但强烈建议DCS和SIS系统分离,它们之间的分离可以采用同种分离或异构分离。 据中石化北京燕山石化有限公司高级工程师王立峰介绍,从目前的情况来看,同类分离意味着DCS和SIS系统采用同一厂家的相同技术,比如采用SIS 由同一 DCS 制造商生产; 异构分离是指DCS和SIS使用同一厂商或不同厂商的不同技术。 同质分离有助于减少随机故障,在设计和维护方面具有一定的优势,因为它减少了维护错误的可能性; 异构分离有利于降低系统故障率,减少共因故障。
这种功能分离与物理集成并不矛盾。 它降低了功能失败的可能性,并在物理上应用于同一过程。 从客户的角度来看,其信息已经整合。 王立峰说:“非安全功能的失效不会引起安全功能的危险失效,因此可以考虑将DCS和SIS系统集成使用。”
目前,在石化企业的生产设备中,DCS与SIS的集成通常是通过控制器之间的硬接线通讯方式(Modbus通讯等),将SIS数据传输给DCS系统。 采用这种集成方式主要是因为DCS和SIS是两个独立的系统,需要分开的系统设计和单独的物理设备组态软件、算法逻辑组态软件、人机界面组态软件,并采用不同的维护方式。 连接两个系统的额外工作带来了很多不便,因此提出了无缝集成的问题。
此外,用于过程控制的OLE,即OPC技术,已经成为系统与设备之间通信的实质性标准。 王立峰举了个例子:“EMERSON DeltaV SIS通过OPC连接SIS和DCS,OPC数据访问实现实时数据集成。通过OPC Mirror,DeltaV SIS中的数据可以方便的配置到安装在DCS中的OPC服务器中。集成还包括 OPC 警报和事件,它向特定工厂事件记录器提供 SIS 预测和事件信息。
DCS与SIS的集成一般分为三种情况。 王立峰也向记者详细介绍了这三种情况:
第一种情况是:DCS和SIS使用不同的硬件结构(控制器)、控制网络和人机界面,就是前面提到的不同物种的分离。 这些不同的系统通过网关相互连接以进行数据交换。 两个系统使用不同的工程组态工具,可以称为不同控制器、不同网络的集成;
第二种情况是:DCS和SIS使用不同的硬件结构,但使用统一的通信网络,使用通用的工程组态工具。 一个网络可以加速项目执行;
第三种情况是:DCS和SIS采用通用的硬件结构、相同的通信网络和人机界面,即DCS和SIS物理上集成,逻辑上分离,实现无缝集成。 标准 DCS 程序和安全 SIS 程序并行执行且彼此独立。
由于通用的系统结构提供了非常容易的系统设计,DCS和SIS不必设计为单独的解决方案和通信,两者之间顺畅的数据交换不需要任何网关/接口单元; 同时,通用的通信网络可以加快项目的执行速度,可以实现SIS安全控制器之间的数据交换,DCS也可以通过位号读取SIS系统中的数据; 此外,共同的运营和监控平台有利于实施有效的运营。
王立峰认为,这种无缝集成的解决方案为运营商提供了极大的便利。 发生紧急情况时,操作人员可在第一时间获取所需信息,快速准确地做出判断,并立即采取行动; SIS的SOE功能为分析事故原因提供了有力的手段,控制系统和安全仪表系统在统一的人机界面下进行维护工作,有助于防止误操作。 DCS与SIS集成方案对比如表1所示。
近十年来,已有许多DCS与SIS系统集成的成功案例。 王立峰举了一个例子:“1999年初,德国PROFIBUS协会在PROFIBUS的基础上,提出了PROFI safe安全应用接口标准,使安全系统和控制系统的通信和集成成为可能。目前,已经有 3000多套系统应用。”
同时他指出,两者融合优势明显。 首先,具有PROFI safe和PROFIBUS标准功能的系统可以共存、连接和通信; 同时大大降低了电缆和设备的成本,设备的诊断和状态监控变得简单,大大减少了维护人员和设计人员。 负担; 备件也大大减少,因为现场总线技术也通过了SIL认证,所以安全系统也可以结合现场总线安全仪表产品,现场总线(HART,Foundation field bus),DCS产品,工厂仪表设备资产资源管理 系统(PRM)集成,采用统一的人机界面和工作站,功能大大增强。