編者語：隨著安全儀表係統標準被更好地認識、理解和接受，以及全球製造業向中國和印度擴張，安全儀表係統的需求日益增加
，安全儀表係統市場有了極大增長。ARC Advisory集團2008年一份名為《安全和關鍵控製係統全球展望－2012年前市場分析和預測》的報告指出
，全球安全係統市場總值將從2007年的14億多美元增長到2012年的25億多美元
，年複合增長率超過12％。

   安全儀表係統的市場 

   隨著安全儀表係統標準被更好地認識、理解和接受，以及全球製造業向中國和印度擴張，安全儀表係統的需求日益增加，安全儀表係統市場有了極大增長。ARC Advisory集團2008年一份名為《安全和關鍵控製係統全球展望－2012年前市場分析和預測》的報告指出，全球安全係統市場總值將從2007年的14億多美元增長到2012年的25億多美元

，年複合增長率超過12％。

   如今大多數安全儀表係統(SIS)供應商
，例如ABB、GE
、霍尼韋爾
、Invensys

、羅克韋爾
、西門子和橫河等，都同時是基本控製係統(BPCS)供應商。沒有涉足BPCS業務的SIS供應商則有HIMA 和ICS Triplex。新進入這一領域的公司則有艾默生、RTP和MTL。但是艾默生提供的結合了Delta V控製係統的Delta V SIS，自2005年底銷售以來獲得了相當大的市場份額。RTP的2500和MTL的Safety Net最近才獲得TV的安全應用認證。

   目前，歐洲、zhongdonghefeizhoushianquanxitongzuidadeshichang，qicishiyazhouhebeimei。beimeishichangzhengzaisuoxiao
，erzhongguoheyindulingjundeyazhoushichangzaixunsupengzhang。daduoshuyazhouguojiashichangdoubiouzhoushichangzengchangkuai，danyouyuouzhoushichangbenshenguimoda，yazhoushichangyaozaiguimoshangganshangouzhouhaixuyaojinian。lingwai，youyuribenjixuzaianquanbaohulingyushiyongjidianqihuoluojiqijian

，qikebianchenganquanxitongshichangyiranhenxiao。

   自從IEC 61508通用安全標準、IEC 61511以及ANSI/ISA-84.00.01過程安全標準頒發以來，全世界的生產商對於安全問題有了新認識。都在進一步尋求高效的安全係統來進行保護。這導致對SIL2係統的需求增加
，而對SIL3係統日益冷落。

   據"Safety Instrumented Systems (SIS) in China"不完全統計

，2006年中國的安全儀表係統購置總數477台
，約7.42億元市場規模。Invensys- Triconex作為主要供應商，約占中國市場的三分之一。在中國的主要供應商有：

   ABB A/S

   GE Fanuc Automation

   HIMA Paul Hildebrandt

   Honeywell Safety Management Systems

   ICS Triplex

   Invensys-Triconex

   Rockwell Automation

   Siemens

   橫河電機有限公司

   安全儀表係統一般用作緊急停車係統（ESD）
、燃燒管理係統（BMS）
、火焰瓦斯檢測係統（F&G）、高壓保護係統（HIPPS，High Integrity Pressure Protection System ）和PL防護係統（PPS）。

安全儀表的組成

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安全儀表的作用

   安全儀表係統的發展

   冗餘機製的變化

   安全保護係統從20世紀60年代開發，以氣動和繼電元件為主。到70年代
，由簡單的繼電器係統發展為微處理器和可編程序調節器（PLC或PC），並且由單回路係統發展為冗餘係統和容錯係統。SIL3安全度等級是石油化工行業的最高安全等級。而最新等級的產品則符合SIL4的要求。從70年代開始產生於航空領域的三重冗餘多數表決機製（TMR, Triple Modular Redundancy）開始用於安全係統。90年代，國外一些大公司推出三重化(TMR)、冗錯功能的係統，如圖14所示。如美國Woodward公司的Micro Net TMR係統、Triconex公司的Tricon係統、Honeywell公司的FSC係統、英國ICS Triplex公司的Regent係統等。目前，三重冗餘和兩重冗餘兩分天下。近期又有CPU的四重冗餘(QMR
，2oo4D)技術和軟件冗餘技術出現，如HIMA的H41q/H51q係統。容錯機製是指一個和多個元件或部件出現故障時係統仍能繼續運行的能力。容錯係統能發現故障並排出故障的影響。新型SIS（如TRICON）可以實現係統所有部件和部分相關設備故障的容錯特性。容錯手段主要是冗餘、自診斷和在線維護修理。

   現在還有一個能靈活配置的理念。如HIMA公司的HIMax產品支持xMR架構
，即X=1
，2，3，4，分別構成無冗餘，二重
、三重、四重冗餘。

   經驗統計
，SIS的係統故障比例是

，傳感器為40%，控製器為10%

，執行機構為50%。因此執行機構的可靠性是關鍵。隨之產生了二重化電磁閥、切斷閥及在線部分行程試驗（PST, Partial Stroke Test）係統。

   霍尼韋爾推出一組安全儀係統運行狀況和可靠性測量係統（SIS-Health Monitoring），幫助專業人員監控安全儀表係統(SIS)deyunxingzhuangkuanghekekaoxing。tongguojingquejiankongxitongzhuangtai，jianshaoduiqijinxingdebubiyaodeweihu，bingnenggoujiangdaozhianquanshiguhegongchangyiwaitingjideguzhangjianzhizuishao。SIS-Health Monitoring可支持更出色的工作實踐
，從而能夠使安裝和運營成本減少20%~30%。報告顯示，有超過20%的工廠事故是由SIS維護和測試錯誤導致的。很多情況下

，由於無法精確監控係統狀態，工廠會不斷地進行SIS維護和測試。這種不必要的維護使人為錯誤增多，從而導致更多的係統故障。此外，缺乏可靠性數據也會帶來不必要的SIS工程工作，從而導致係統故障。 霍尼韋爾的SIS-Health Monitoring是一套可通過自定義設置滿足特定工廠要求
、條件和過程需求的工具箱，包含以下兩個模塊：健康監控本地可靠性數據庫(SIS-Health Monitoring Local Reliability Database)適用於任何SIS。SIS-Health Monitoring可根據站點儀表的故障行為確定可靠性和安全性能特征
，例如趨勢和故障率等。健康監控分析工具箱(SIS-Health Monitoring Analysis Toolset)可支持操作人員分析、驗證和優化SIF可靠性及其安全完整性水平(SIL)。

    安全係統與控製係統的集成

   以前，工廠控製係統和安全係統往往分別設計、分別建設，主要原因是控製係統的可靠性不足以保證安全係統的可靠性。由於近10年來PLC和DCS技ji術shu的de發fa展zhan
，其qi可ke靠kao性xing大da幅fu度du提ti高gao，成cheng本ben降jiang低di，柔rou性xing增zeng強qiang。相xiang反fan，安an全quan係xi統tong仍reng然ran遵zun守shou一yi些xie陳chen舊jiu的de技ji術shu和he標biao準zhun
，配pei線xian成cheng本ben膨peng脹zhang，檢jian驗yan時shi間jian過guo長chang，係xi統tong更geng新xin困kun難nan。因yin此ci
，人ren們men開kai始shi對dui陳chen舊jiu的de安an全quan係xi統tong提ti出chu了le疑yi問wen。

   德國PROFIBUS協會（PNO）在1999年初
，在PROFIBUS的基礎上，提出了PROFI  safe安全應用接口標準

，使安全係統與控製係統通信和集成成為可能。目前，已有包括石油化工在內的3000多套係統應用。其優點是：（1）PROFIsafe 和PROFIBUS標準功能的係統可以共存
、連接和通信；（2）大幅度降低電纜成本和設備成本；（3）設備診斷和狀態監視變得簡單；（4）減輕了維護人員和設計人員的技術負擔；（5）備品備件還可減少。由於現場總線技術也通過了SIL認證
，故安全係統也可和現場安全儀表產品、現場總線（HART、Foundation Field bus）、DCS產品、工廠儀表設備資產資源管理係統（PRM）集成


，使用統一的人機界麵和工作站
，功能大大增強。

    機組診斷與SIS的集成

   分fen析xi壓ya縮suo機ji機ji組zu故gu障zhang及ji其qi診zhen斷duan的de特te點dian，引yin入ru模mo糊hu集ji合he概gai念nian和he模mo糊hu控kong製zhi理li論lun
，將jiang維wei修xiu專zhuan家jia形xing成cheng的de故gu障zhang現xian象xiang模mo型xing與yu實shi際ji進jin行xing比bi較jiao，對dui運yun行xing情qing況kuang進jin行xing評ping定ding，建jian立li壓ya縮suo機ji機ji組zu故gu障zhang診zhen斷duan模mo型xing，應ying用yong於yu機ji組zu控kong製zhi和he診zhen斷duan過guo程cheng，能neng有you效xiao地di減jian少shao人ren為wei因yin素su影ying響xiang，使shi得de故gu障zhang診zhen斷duan準zhun確que
、快(kuai)速(su)。通(tong)過(guo)對(dui)故(gu)障(zhang)診(zhen)斷(duan)的(de)分(fen)解(jie)，應(ying)用(yong)模(mo)糊(hu)數(shu)學(xue)的(de)基(ji)本(ben)原(yuan)理(li)，選(xuan)定(ding)典(dian)型(xing)故(gu)障(zhang)現(xian)象(xiang)和(he)原(yuan)因(yin)
，分(fen)析(xi)其(qi)對(dui)應(ying)關(guan)係(xi)
，確(que)定(ding)其(qi)權(quan)重(zhong)以(yi)及(ji)模(mo)糊(hu)關(guan)係(xi)矩(ju)陣(zhen)。再(zai)經(jing)過(guo)係(xi)統(tong)組(zu)態(tai)，將(jiang)壓(ya)縮(suo)機(ji)診(zhen)斷(duan)係(xi)統(tong)模(mo)塊(kuai)集(ji)成(cheng)到(dao)機(ji)組(zu)保(bao)護(hu)係(xi)統(tong)。使(shi)壓(ya)縮(suo)機(ji)機(ji)組(zu)以(yi)最(zui)佳(jia)控(kong)製(zhi)方(fang)案(an)

，並(bing)且(qie)在(zai)非(fei)滿(man)負(fu)荷(he)工(gong)況(kuang)下(xia)，效(xiao)率(lv)高(gao)，操(cao)作(zuo)範(fan)圍(wei)寬(kuan)
，運(yun)行(xing)安(an)全(quan)，具(ju)有(you)足(zu)夠(gou)的(de)靈(ling)活(huo)性(xing)和(he)可(ke)靠(kao)的(de)防(fang)喘(chuan)振(zhen)保(bao)護(hu)性(xing)能(neng)。通(tong)過(guo)掌(zhang)握(wo)工(gong)藝(yi)過(guo)程(cheng)和(he)壓(ya)縮(suo)機(ji)的(de)操(cao)作(zuo)性(xing)能(neng)，對(dui)壓(ya)縮(suo)機(ji)機(ji)組(zu)故(gu)障(zhang)進(jin)行(xing)分(fen)析(xi)和(he)研(yan)究(jiu)，進(jin)行(xing)壓(ya)縮(suo)機(ji)機(ji)組(zu)的(de)故(gu)障(zhang)診(zhen)斷(duan)，從(cong)而(er)使(shi)壓(ya)縮(suo)機(ji)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)達(da)到(dao)最(zui)佳(jia)化(hua)和(he)最(zui)優(you)化(hua)。

   構成一體化的安全監控係統

   與模擬技術
、仿真培訓、專家係統
、知識係統等整合、融合，組成完整的安全管理係統。

   國內製造商和服務商悄然興起

   以北京康吉森安全工程公司和北京昊圖自動化工程公司為代表
，希望有能力在未來成為安全工程公司（Safety Engineering Company）。不僅是安全儀表係統的生產製造商、供貨商，而且在流程工業的風險評估、安全等級劃分

、安全係統設計等安全生命周期的各階段展開工作
，成為集安全產品、工廠一體化安全解決方案與安全谘詢為一體的安全工程公司。主要工作方向是大型石化工業安全儀表係統國產化的研發；大型石化工業機組控製係統國產化的研發；組建安全評估谘詢團隊，提供安全和可靠性評估報告；組建由安全認證工程師組成的國際水平的工程師隊伍， 確保工程質量
；開展國際交流，在中國推廣IEC61508和IEC61511標準的應用等。