化工企業DCS與SIS一體化分析與探討

姚林

摘要：化工企業在工作開展的過程中，需要依托相應的控制和運行系統來完成具體的工作，本文探討的DCS和SIS技術，是化工企業運轉中起著非常重要作用的兩種技術類型。二者的一體化應用，是現階段化工企業技術應用中需要重視和突破的一個技術要點，本文以兩者的一體化應用為目標，探索實現一體化應用的有效路徑。

關鍵詞：化工企業；DCS；SIS；一體化運用

DCS和SIS系統，都是化工企業運行中發揮重要作用的系統類型，雖然從功能的發揮和系統的性質角度分析，兩者具有顯著的差異，但從系統運行的狀態上來看，兩者的聯合應用，對于化工企業中的相關檢測和信號判斷工作，能夠起到顯著的促進作用。

一、DCS系統簡要介紹

所謂的DCS系統，又可以被稱為集散式控制系統。這一系統的運行，實際上是以計算機系統為依托的。從本質上來說，也屬于計算機系統中的一個類型。其主要的技術核心在于通過網絡平臺，以計算機終端為依托，達到系統控制的目的。如果從系統控制的細節角度出發進行討論，可知DCS系統的控制工作，實際上是作用于系統運行中的各個不同的關鍵點上的控制工作[1]。另外，對于不同的控制點，其連接和數據交換的形式是通過相應信號的傳輸和網絡銜接來實現的。在有網絡連接的情況下，不同的數據庫之間的數據信息之間的交換得以達成。這種在管理方式上集中，但在控制方式上分散模式，即是DCS系統運行的主要原理。從不同的層級命名的角度分析，可知這一系統中的層級包括了過程層級和操作層級。其中，過程層級的控制點為控制站，且在其環節結構上，包括了信息傳輸設備、電源設備、中央處理器設備以及網絡接口。

二、關于SIS系統的介紹

（一）系統的概念

這一系統的應用范圍，一般集中在企業生產過程中的自動化環節中，主要的功能是保障安全，系統全稱為安全儀表系統。與DCS系統相比，其在安全保障系數上更高。而從系統啟動的順序和功能的角度分析，可知SIS系統是在基礎的自動化系統發生問題時才會自動啟動的一種干預性的安全保障系統。以便在最大限度的范圍內降低事故發生的概率。關于這一系統的運行安全性和穩定性的保障上，可知其也是一種以計算機系統為依托的系統類型，支持其運行的精確性的因素在于采取科學的方法完成數據的計算。這種依托于統一的終端和系統的狀態，也是兩種系統能夠實現一體化應用的一個前提條件。

（二）SIS系統的應用特點

首先，這一系統在應用時，其所需要利用的傳感器要求是獨立形式的，并且要有相應的邏輯解算器和執行機構。

其次，這一系統的啟動是在系統運行遇到異常情況和問題時才會發揮作用，在常規的運行狀態下，此系統則不會啟動。從所謂的安全問題角度來看，比較典型的問題是誤跳車[2]。

再次，基于這一系統的高速復雜性和綜合性，在系統的運行和維護方面，也提出了較高的要求，這就意味著此系統在應用中存在較高的系統維護和管理費用，通常情況下，系統所能達到的安全保障等級和所需要的投資呈現正比關系。

三、二者在化工企業中一體化應用的分析

（一）檢測信號輸入中的應用

在兩者分離的設備應用狀態下，檢測元件中同一個過程的控制模式是呈現分離的狀態的。且二者開始的傳感器設置狀態也是分離的，每一組數據中，關于模擬量和開關量的指標確定需要至少4個傳感器設備來支持。而SIS模式 下則需要應用到三個傳感器即可。因此，如兩者實現了聯合應用，則對于信號輸入的環節來說，三取二的方式就有了一定的可行性[3]。信號輸入的情況就可以以SIS系統為媒介，進行連鎖判斷。而DCS系統，則獨立應用一個傳感器，將其指令和信息單獨輸送至其控制系統中。從整體的應用效果上來看，則意味著單組的開關量和模擬量總體上只需要應用三個傳感器就可以支持正常應用。

（二）執行單元中的應用

執行單元的環節中，差異點主要體現在執行元件和執行形式兩個方面。這方面的差異會使得在DCS系統控制模式下，可控系統為普通工藝閥門，而在SIS系統中，可控的閥門類型則為電磁閥門和氣動閥門。對于SIS系統來說，其控制的氣動閥和電磁閥對于整個系統運行的重要程度更好。而DCS系統則是通過對模擬量和輸出量的調節閥門的控制來發揮系統控制的作用。這時，SIS系統的控制模式則轉變為ID模式，主要依托數字輸出量完成閥門的調節控制。在協同工作的模式下，能夠對兩種系統的硬件層進行明顯的區分，并且保持其運行中的相對獨立性。從應用環境的角度分析，兩個系統在這一環節的協同應用，對工藝回路的閥門設計（雙閥或多閥）的要求比較高。并且如閥門所在的位置關鍵性強，則也意味著所需要花費的成本也較高。從具體應用的效果上，多閥門的情況下，閥門可在出現問題時，將控制信號通過DCS系統傳輸至SIS系統，在邏輯判斷執行過后，按照SIS系統的指令處理故障問題。

（三）進行邏輯判斷時的應用

關于邏輯判斷方面，兩種系統聯合應用的背景下，可知執行元件，并且在進行邏輯判斷的環節分來實現邏輯判斷，如執行元件相同，則SIS系統主要控制化工企業運行中的緊急停車以及時序兩方面內容，而DCS系統則可完成手動信號或者手自動信號的硬接線連接，從而將信號輸送至SIS系統，當此系統完成了內部的聯鎖運算后，即可進入到執行元件的環節。

四、兩種系統的應用特點分析

（一）DCS系統

這種系統目前的應用特點是，從總體的成本投入和人工消耗指標上來觀察，可見，此種技術的應用可以實現成本的有效減低和控制。從長期穩定應用方面，能夠對系統的應用性能做出一定的保障[4]。

（二）SIS系統

此系統在應用中的主要優勢在于，其運行中所需要化為的保養維護的成本花費低，且在實際操作上也有一定的便利性特征，這給技術人員的工作開展也帶來了一定的便利性。從綜合的經濟效益和社會效益上，可以取得較好的效果。

五、結束語

總的來講，對于化工企業來說，DCS和SIS系統的聯合應用，對于企業的穩定運行有著非常關鍵的作用，能夠在提高系統運行和應用效率的情況下，為系統運行的安全習俗提供更好的保障。這尤其是對化工企業來講，有非常重要的意義。

參考文獻：

[1]劉安琪，王效天，董梅.DCS與SIS在功能安全領域的對比分析[J].石油化工自動化，2017，53（2）：34-37.

[2]吳志中.基于SIS與DCS集成的罐區安全控制研究[J].云南化工，2017（12）：96-97.

[3]陳明，姜宗星，孫若宇.火電機組運行遠程監視回放及分析系統的研究[J].儀器儀表用戶，2018，25（5）：96-99.

[4]顧志恩，林光銳.北侖發電廠DCS一體化改造技術研究與應用[J].浙江電力，2017，36（1）：31-34.

（作者單位：大連可爾機電設備進出口有限公司）