SIS與DCS集成的化工裝置安全控制系統(tǒng)應用分析

丁世鵬

摘要：采用集成應用的方式，將SIS、DIS應用到安全控制系統(tǒng)中，能夠提升化工裝置運行水平。基于此，本文論述了異種分離、通信網絡共用、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)中的應用，希望能夠為化工安全生產體系的建設發(fā)展提供助力。

關鍵詞：化工裝置;安全控制;石油產業(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)負責根據控制系統(tǒng)提交的檢測結果，執(zhí)行調節(jié)、報警、停機操作，以實現(xiàn)系統(tǒng)中的報警、聯(lián)鎖功能，而DCS則負責對化工裝置進行分散控制和集中管理，將兩者進行集成，能夠塑造自動化化工生產體系的安全控制功能，保證化工裝置的安全穩(wěn)定運行。

一、異種分離的應用方式

（一）應用機理

異種分離應用方式是指通過網關的方式，將SIS、DCS兩個系統(tǒng)進行集成的集成方式。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、控制網絡均為獨立存在的，所使用的工程組態(tài)工具也不同，但可以以網關為渠道，進行相互之間的數(shù)據交互，實現(xiàn)集成運行。基于此，在化工裝置安全控制系統(tǒng)中，此集成系統(tǒng)的應用機理可以被闡釋為，DCS集中管理機制會通過傳感器、儀表，獲取化工裝置的運行參數(shù)，然后將這些運行參數(shù)進行處理，并通過網關分享給SIS，SIS再用邏輯運算器，結合自身傳感器得到的信息，對共享到的信息進行邏輯運算，以判斷是否啟動報警、聯(lián)鎖機制，若經過判斷后，認定需要啟動報警、聯(lián)鎖機制，那么SIS就會通過向PLC控制器下達指令，來執(zhí)行上述安全防護功能，以保證化工裝置的安全運行，達到安全控制的目的。

（二）功能運行應用機理

安全系統(tǒng)運行中，此集成系統(tǒng)在具體功能上的應用一般包括三個方面，即報警、安全調節(jié)、安全停機。在上述功能的運行中，集成系統(tǒng)的應用機理可以被闡釋為，DCS系統(tǒng)中的傳感器、儀表設施，會將化工裝置的運行參數(shù)反饋給實時數(shù)據庫，然后數(shù)據庫會將這些數(shù)據通過網關發(fā)送給SIS，SIS再根據這些數(shù)據，判斷是否要運行保護功能，以及需要運行哪種保護功能，再將相應的指令發(fā)給PLC現(xiàn)場控制器，予以執(zhí)行，并將保護功能的運行決策通過網關發(fā)給DCS系統(tǒng)，確保兩個系統(tǒng)的統(tǒng)一、協(xié)調運作，達到有效運行安全控制功能的目的。

（三）應用的優(yōu)勢與注意事項

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

二、通信網絡共用的應用方式

（一）應用機理

此種集成模式是指一種通信網絡、工程組態(tài)工具集成共用，但硬件結構分離的集成模式。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行參數(shù)。基于此，集成系統(tǒng)的應用機理可以被闡釋為，SIS系統(tǒng)會借助通信網絡，直接獲取自身內部的安全控制專業(yè)信息，以及DCS系統(tǒng)的化工裝置運行狀態(tài)參數(shù)，然后借此監(jiān)測化工裝置的安全運行情況，若檢測到安全運行問題，則會向現(xiàn)場的PLC控制器下達安全聯(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絡中，了解到SIS系統(tǒng)發(fā)出的安全控制指令，并通過做出相應的反應，保持兩個系統(tǒng)的協(xié)調運行，使各項安全控制功能得以被順利執(zhí)行。

（二）功能運行應用機理

在具體的控制功能執(zhí)行應用中，通信網絡共用集成模式下的SIS、DCS集成系統(tǒng)的應用機理可以被闡釋為，在安全控制功能運行時，SIS系統(tǒng)會通過通信網絡，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行控制，如參數(shù)調節(jié)、緊急停機等，同時，DCS系統(tǒng)也會借助統(tǒng)一的通信網絡，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行，由此保持安全控制系統(tǒng)的協(xié)調運行。此外，對于安全控制系統(tǒng)的報警功能，當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，完成報警功能的運行。

（三）應用的優(yōu)勢與注意事項

在該集成模式下，集成系統(tǒng)的應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關，而是由整個通信網絡支撐，這使得信息交互更加靈活，同時，通信網絡也比網關更加穩(wěn)定，能夠深入優(yōu)化集成系統(tǒng)運行的可靠性，增強化工裝置安全控制效果。但在系統(tǒng)應用中，需要注意，由于組態(tài)、通信網絡為系統(tǒng)公用部分，因此，在這兩個部分的設計中，必須綜合考慮SIS、DCS的運行需求，保證設計的通用性，以免影響集成系統(tǒng)的應用效果。

三、無縫集成的應用方式

（一）應用機理

就目前來看，無縫集成模式是當前化工企業(yè)中最為常用的SIS、DCS集成應用模式之一。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構、通信網絡、人機界面來實現(xiàn)集成的SIS、DCS集成模式。基于此，在無縫集成應用模式下，集成系統(tǒng)的應用機理為，SIS、DCS會獲取相同的化工裝置運行監(jiān)測信息，然后SIS會用該信息，運行其專門的邏輯運算程序，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，進行相應的與SIS不同的邏輯運算，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)下達的指令進行邏輯運算，得出具體的控制執(zhí)行要求，再進行化工裝置的運行控制，由此實現(xiàn)SIS、DCS并行狀態(tài)下的化工裝置安全控制。

（二）功能運行應用機理

在無縫集成模式下，各項化工裝置安全控制功能的運行機理可以被闡釋為，SIS與DCS分別負責控制相應的安全控制功能運行程序，然后通過統(tǒng)一的通信網絡獲取控制指令生成所需的化工裝置運行監(jiān)測數(shù)據，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)調的安全控制功能執(zhí)行方案，并加以執(zhí)行，由此實現(xiàn)各項安全控制功能的運行[1]。

（三）應用的優(yōu)勢與注意事項

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

結論：綜上所述，增強SIS、DCS集成應用效果，能夠提升化工生產的自動化水平。在化工生產中，通過合理運用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、修復化工裝置運行中的故障，并有效排除裝置運行隱患，從而改善化工生產的安全穩(wěn)定狀態(tài)，促進化工領域的發(fā)展。

參考文獻：

[1]代方方，范娟，費貴強. DCS控制乙酸乙酯合成虛擬仿真實驗設計與探索[J]. 實驗技術與管理，2021，38（06）：161-165.

[2]陳周，王朝廷. 硫磺回收裝置生產過程中風險控制實踐[J]. 當代化工研究，2021，（12）：112-114.