SIS系統(tǒng)被普遍用于工業(yè)安全控制體系中，可以說是保證危險化學品企業(yè)安全運行的最后一道防線。實現(xiàn)SIS系統(tǒng)與DCS系統(tǒng)集成化，共用一個操作系統(tǒng)，相同的組態(tài)軟件等條件便于人工操作和發(fā)揮其優(yōu)越的通信條件，從經(jīng)濟性和實用性方面都將收到良好的效果。未來，面向基于SIS與DCS集成的化工裝置安全控制研究必然成為安全儀表系統(tǒng)的發(fā)展方向。

1、SIS系統(tǒng)

安全儀表系統(tǒng)（SIS，Safety Instrumented System）基本組成包括邏輯控制器、現(xiàn)場傳感器、執(zhí)行器，一般兼?zhèn)浠馂膱缶到y(tǒng)、緊急停車系統(tǒng)、氣體安全防護系統(tǒng)等功能。一旦安全生產(chǎn)系統(tǒng)有異常情況發(fā)生時，SIS系統(tǒng)會第一時間發(fā)出預警信息，按照程序設定有序控制相關安全執(zhí)行機構動作，從而切斷引發(fā)事態(tài)擴大的因素，將損失降到最小。SIS系統(tǒng)在整個安全生產(chǎn)應急處置中處于十分重要的地位。

化工廠安全生產(chǎn)監(jiān)測和分級管理系統(tǒng)

SIS系統(tǒng)與DCS過程控制系統(tǒng)的運行和設置是分離的，二者相互獨立。生產(chǎn)系統(tǒng)處于正常運行時，安全聯(lián)鎖系統(tǒng)不會被外界因素觸發(fā)，通常系統(tǒng)會處在靜默狀態(tài)。當發(fā)生危及安全生產(chǎn)事故時，聯(lián)鎖條件被觸發(fā)，SIS系統(tǒng)可以在短時間內及時控制事故源，切斷引起事故擴大的因素，讓生產(chǎn)裝置局部或全部停機或者處于事先設定的安全狀態(tài)。SIS系統(tǒng)可降低煤化工生產(chǎn)裝置的安全風險，應用越來越廣泛，其設計、安裝、調試、維護管理也得到更多的重視和研究。

2、SIS與DCS的集成通信

在工業(yè)生產(chǎn)過程中，DCS系統(tǒng)的功能主要在于過程控制。但就實際使用來看，DCS的可靠性和響應速度還遠遠達不到安全系統(tǒng)的要求。因此在對安全要求級別較高的化工行業(yè)而言，SIS系統(tǒng)和DCS系統(tǒng)通常是分別進行設計和制造安裝的。

近年來DCS系統(tǒng)的可靠性和數(shù)據(jù)處理速度有了很大改觀，DCS系統(tǒng)在發(fā)展過程中不斷吸收SIS系統(tǒng)的許多功能模塊，其部分性能也越來越接近SIS系統(tǒng)，實現(xiàn)了一定的安全性能。DCS和SIS在集成方面均具有很強的優(yōu)勢，但當前二者的集成融合在通信和軟件等方面還存在一定的問題。

MODBUS 通信協(xié)議

Modbus協(xié)議是應用于電子控制器上的一種通用語言。通過該協(xié)議，控制器與控制器之間通信或控制器通過網(wǎng)絡和其它電子設備之間進行通信，其本質就是一個請求/應答協(xié)議。

Modbus協(xié)議規(guī)定了SIS與DCS之間信息域格局和通信內容的格式。SIS和DCS可以通過這種集成方式在控制系統(tǒng)的人機界面下實現(xiàn)通信，可以說這種通信鏈接方式屬于硬鏈接。這種集成通信方式下，數(shù)據(jù)流方向主要偏向于SIS向DCS傳遞，且數(shù)據(jù)傳輸收到硬件設備的性能影響較大。

因為SIS和DCS都具備成熟的操作軟件，各自都擁有自身的一套組態(tài)工具，人機界面控制系統(tǒng)，甚至控制網(wǎng)絡都大不相同。采用這種集成方式需要組織人員分別對兩種控制網(wǎng)絡進行監(jiān)控，控制線路比較復雜，故障率較高。這就導致企業(yè)成本大幅增加，不利于在石油化工行業(yè)中推廣應用。

OPC 通信

OPC是一個工業(yè)標準，該標準由國際組織OPC基金會管理。世界上主要的自動化控制系統(tǒng)、儀器儀表及過程控制系統(tǒng)的產(chǎn)品均使用該標準。OPC具有整套的接口、屬性和方法的標準集合，主要用于設備過程控制系統(tǒng)和工業(yè)自動化系統(tǒng)。OPC標準通過提供一套標準的OLE/COM接口，在此平臺上各個控制器可以與設備及時無阻礙的進行信息交流和傳遞。

SIS和DCS通過OPC進行通信，可以有效避免不同軟件在同一系統(tǒng)中運行的沖突，使SIS系統(tǒng)可以順利地利用DCS提供的必要數(shù)據(jù)從而實現(xiàn)功能。但這種集成方式對于硬件的要求比較高，服務器配置高，大都需要進口，價格也比較高，對于化工領域內的中小企業(yè)會產(chǎn)生一定的經(jīng)濟負擔。

SIS與DCS的無縫集成

隨著計算機技術的發(fā)展，出現(xiàn)了一種集成SIS系統(tǒng)與DCS系統(tǒng)功能的電路板，這樣就避免了硬件不匹配的問題，通信無障礙。該集成方式將兩者在物理上的機型進行集成，但在邏輯上相互分開，使得控制程序以及安全程序是相互獨立的，互不影響，同時執(zhí)行。

SIS與DCS無縫集成示意圖

這種特殊的集成方式使用相同的控制網(wǎng)絡線路和組態(tài)工具，數(shù)據(jù)的通信過程非常方便，不需要添加額外的接口和驅動裝置。由于應用了相同的監(jiān)測設備以及操作平臺，所以在具體的操作和通信過程中會更加便利迅捷。SIS系統(tǒng)和DCS系統(tǒng)可以同時使用控制系統(tǒng)的具體位號的信息，二者共享現(xiàn)場測量信息，無需添加新的組態(tài)。無縫集成方法節(jié)省人力，節(jié)約成本，通信安全迅捷，優(yōu)勢明顯。

3、SIS 系統(tǒng)在氨區(qū)存儲罐區(qū)的應用

液氨產(chǎn)品存儲通常用球灌裝，但球罐體控制系統(tǒng)十分復雜，控制出現(xiàn)不當極易出現(xiàn)災難性事故。球罐體壓力是一項重要的控制參數(shù)，當球罐體壓力超過了設定值時，DCS系統(tǒng)通過現(xiàn)場測量裝置將實時測量數(shù)值回傳至SIS系統(tǒng)。SIS系統(tǒng)則根據(jù)事先程序設定值將自動啟動聯(lián)鎖裝置，切斷液氨繼續(xù)進入罐體，使罐體不會因為液氨超容量注入而引發(fā)的危險事故。

濃氨水產(chǎn)品通常采用罐體存儲，上方采用氮氣密封，防止氨氣溢出儲罐污染大氣，給人緣和環(huán)境帶來危險。向罐體內注入氮氣的一個重要目的是可以通過注入氮氣量的多少控制罐體壓力，當操作壓力到達規(guī)定的值的時候，濃氨水儲槽頂部的呼吸閥就會打開。如果呼吸閥放散不及時或者出現(xiàn)故障時罐體壓力會繼續(xù)上升，壓力達到第二個規(guī)定值時氮封閥會自動打開進行泄壓。

如果呼吸閥放散和氮封閥出現(xiàn)故障或者泄壓速度慢，罐體壓力依然上升，達到罐體設定的最高值時，觸發(fā)聯(lián)鎖使通往濃氨水儲槽管道上的氮氣電磁閥會自動關閉，切斷氮氣的進入由氮封閥和呼吸閥進行泄壓。當緊急情況發(fā)生的時候也可以通過人工泄壓。此外，還放置了壓力極高聯(lián)鎖系統(tǒng)，如果罐體壓力到達極高聯(lián)鎖設定值的時候，通過聯(lián)鎖使進料閥自動緊急切斷，從而保障罐內壓力平穩(wěn)、罐體不被破壞。

4、SIS系統(tǒng)功能的實現(xiàn)

為滿足SIS系統(tǒng)功能的實現(xiàn)，對現(xiàn)場儀表的挑選應盡量選擇自身具有危險診斷功能和故障率較低的儀表測量設備。對于液氨球罐和濃氨水儲罐的安全儀表系統(tǒng)安裝，針對其液位測量和壓力測量應選擇冗余配置，實現(xiàn)多選一功能。

針對緊急切斷功能，切斷閥應盡量選擇電磁閥，并盡量使用常開點，電磁切斷閥采用串聯(lián)冗余配置，并與過程控制系統(tǒng)分離控制，在出現(xiàn)故障時提高其可靠性。另外，SIS系統(tǒng)的運行過程中，軟件一直在運行，并對程序控制測點進行不斷的數(shù)據(jù)交換，準確的對聯(lián)鎖數(shù)據(jù)進行檢測和干預，保證SIS系統(tǒng)在安全生產(chǎn)中穩(wěn)定運行的時效性，安全性。