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1引言  

安全儀表系統(tǒng)（SIS）起源于上個(gè)世紀(jì)70年代，安全儀表系統(tǒng)的技術(shù)主要掌握在歐美國(guó)家，在亞洲只有日本擁有這個(gè)技術(shù)，目前國(guó)內(nèi)的SIS市場(chǎng)主要為國(guó)外的廠商所壟斷。隨著國(guó)家對(duì)公民人身安全越來(lái)越重視，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程可能對(duì)環(huán)境造成的傷害限制越來(lái)越嚴(yán)格，國(guó)家出臺(tái)了一系列政策強(qiáng)制相關(guān)企業(yè)在常規(guī)控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上配套安全儀表系統(tǒng)。此外，用戶自身也逐漸認(rèn)識(shí)到“防患于未然”,雖然當(dāng)前成本較高，但從長(zhǎng)遠(yuǎn)看還是值得的。這些政策導(dǎo)向及用戶成熟度的提高也為安全儀表系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)的產(chǎn)業(yè)化提供了極大的可能。

和利時(shí)作為國(guó)內(nèi)自動(dòng)化行業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)供應(yīng)商之一，有責(zé)任和義務(wù)承擔(dān)起國(guó)產(chǎn)安全儀表系統(tǒng)的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化工作，降低用戶的成本壓力，改善安全生產(chǎn)環(huán)境，加強(qiáng)國(guó)家的關(guān)鍵技術(shù)儲(chǔ)備。HiaGuard安全儀表系統(tǒng)是國(guó)內(nèi)第一套符合IEC61508和IEC61511國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)并取得TÜV Rheinland SIL3安全等級(jí)認(rèn)證的安全儀表系統(tǒng)。HiaGuard系統(tǒng)的出現(xiàn)打破了國(guó)外廠商對(duì)中國(guó)市場(chǎng)的壟斷，對(duì)于中國(guó)高端裝備國(guó)產(chǎn)化以及國(guó)家安全都有深遠(yuǎn)的意義。

    

2 HiaGuard系統(tǒng)介紹

2.1技術(shù)特點(diǎn)

從系統(tǒng)架構(gòu)來(lái)看，存在二乘二取二（1oo2D*2）和三取二（2oo3D）兩種主要型式，2oo3D和1oo2D*2系統(tǒng)架構(gòu)的目的都是為了能夠同時(shí)容忍安全失效和危險(xiǎn)失效，即保證安全性也有足夠的可用性。

所謂2oo3D是指三重化表決的系統(tǒng)架構(gòu)，即通過(guò)三取二表決的方式來(lái)決定采用哪個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算，運(yùn)算后采用哪個(gè)數(shù)據(jù)控制輸出。通過(guò)表決的方式過(guò)濾掉異常數(shù)據(jù)，保證輸出的安全。

所謂1oo2D*2是指兩重化診斷加冗余的系統(tǒng)架構(gòu)，1oo2D即帶診斷的1oo2架構(gòu)，1oo2架構(gòu)本身有一定可用性但安全性差，通過(guò)增加診斷電路以提高安全性，診斷電路可以直接切斷最終輸出以保證輸出的安全。

從理論計(jì)算而言1oo2D*2比2oo3D架構(gòu)稍占優(yōu)。但通過(guò)與設(shè)計(jì)院和用戶專(zhuān)家溝通后其對(duì)三重化的系統(tǒng)架構(gòu)更認(rèn)可，主要原因是國(guó)內(nèi)大部分應(yīng)用采用的都是這種架構(gòu)的安全系統(tǒng)，實(shí)際運(yùn)行狀況良好，基本沒(méi)有誤動(dòng)與拒動(dòng)現(xiàn)象，且維護(hù)方便。此外通過(guò)與用戶的溝通，也確定了系統(tǒng)的其他關(guān)鍵需求，比如支持的信號(hào)種類(lèi)、系統(tǒng)規(guī)模、組態(tài)編程語(yǔ)言、系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間、SOE精度與容量、供電方式等。

根據(jù)上述用戶需求并綜合考慮IEC61508標(biāo)準(zhǔn)中的具體要求，最終我們給出了如圖1所示的系統(tǒng)架構(gòu)。

(1)從圖1中可以看出，系統(tǒng)安全回路部分采用了完全的三重化設(shè)計(jì)，支持DI、AI、DO三種信號(hào)類(lèi)型，通訊接口可冗余配置，通過(guò)MODBUS接口與第三方過(guò)程控制系統(tǒng)集成。

(2)系統(tǒng)采用三重化冗余的安全架構(gòu)（2oo3D），三重化冗余包括安全控制器的三重化冗余，也包括了I/O通道的三重化冗余以及通訊鏈路的三重化冗余，三重化冗余的系統(tǒng)架構(gòu)和高診斷覆蓋率確保了危險(xiǎn)故障的及時(shí)診斷。系統(tǒng)的安全完整性等級(jí)達(dá)到IEC61508 的SIL3級(jí)。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)圖

 (3)系統(tǒng)支持大規(guī)模的應(yīng)用場(chǎng)合，且規(guī)模可變，單臺(tái)控制站支持最大1000 I/O 點(diǎn)。控制站最快的掃描時(shí)間達(dá)到30ms（200 I/O點(diǎn)）。系統(tǒng)SOE的時(shí)間分辨率為1ms，控制站中最多可存儲(chǔ)100000條SOE記錄。系統(tǒng)可以與和利時(shí)的DCS進(jìn)行無(wú)縫集成，即共用人機(jī)界面和控制網(wǎng)絡(luò)。

(4)系統(tǒng)組態(tài)語(yǔ)言符合IEC61131-3國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，支持LD（梯形圖）和FBD（功能塊圖）編程語(yǔ)言。

(5)系統(tǒng)的組態(tài)軟件支持中文和英文，相比國(guó)外的系統(tǒng)而言，全中文化的組態(tài)環(huán)境，更加適用于中國(guó)用戶的使用。

 2.2 應(yīng)用領(lǐng)域

HiaGuard系統(tǒng)廣泛適用于石油天然氣、煉油、石化、化工以及電力行業(yè)中的ESD（緊急停車(chē)系統(tǒng)）、PSD（過(guò)程停車(chē)系統(tǒng)）、FGS（火災(zāi)和氣體報(bào)警系統(tǒng)）、BMS（燃燒器管理系統(tǒng)）、ETS（緊急跳閘系統(tǒng)）的關(guān)鍵應(yīng)用場(chǎng)合。

3發(fā)展前景

 隨著HiaGuard系統(tǒng)的正式發(fā)布，其未來(lái)的發(fā)展方向是提供更加靈活的高可靠性安全架構(gòu)，支持更多的I/O類(lèi)型，同時(shí)關(guān)注整個(gè)安全控制回路可用性，與和利時(shí)集團(tuán)其他的增值解決方案集成，為用戶提供性價(jià)比更好的過(guò)程安全解決方案。和利時(shí)集團(tuán)不僅能夠?yàn)橛脩籼峁┏Ｒ?guī)過(guò)程控制系統(tǒng)，也可以提供安全保護(hù)系統(tǒng)，從而提供控制、保護(hù)整體解決方案。同時(shí)依托本地化的服務(wù)，及時(shí)響應(yīng)用戶需求，使用戶利益最大化。