▪安全保护控制系统 的重要性 ： （1）和其他安全措施技术相比的重要性 （2）在自动化专业领域中的重要性
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安全保护控制系统
四、功能安全及安全度等级
▪安全功能 Safety Function
针对特点的危险事件，为达到和保持过程的安全状态，由 SIS、其他技术安全相关系统或外部设施实现的功能(21109-1:p13)
（2）SIS/ESD/F&G
风险大，可靠性要求高时
（3）综合使用DCS/SIS 可降低总成本
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三、安全保护自动控制系统
▪安全保护自动控制系统的特点ZX （1）目的是减少危险，而不是保证生产运行产品合格； （2）对测量环节要求更多功能、更智能、更实时，长期不停运行状态； （3）对控制器和执行单元要求更快、执行单元长期处在备用状态 ； （5）对控制器，更多的是逻辑控制，也有连续控制（少），理论性少； （4）对测量、控制、执行及辅助系统(通讯、供电等)可靠性要求更高。
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三、安全保护自动控制系统
▪安全保护控制系统的内容ZX
➢安全相关变量的测量显示与报警 ➢生产运行状态的故障诊断与预警 ➢执行安全保护功能的自动控制系统 ➢各级应急指挥调度中心自动化相关系统
▪SGCS系统 其功能的实现手段ZX ：
（1）DCS/SCADA/PLC 风险小，可靠性要求低时
实现所要求的安全功能的平均概率(21109-1:p14)
▪安全完整性等级：SIL(Safety Integrity Level) 简称：安全度等级
➢定义：一种离散的等级，用于规定分配给SIS的安全仪表功能的 完整性要求(21109-4:p14)
➢作为衡量安全功能重要因素，是安全系统的核心. ZX:可理解为整体可靠性 ➢代表着使过程风险降低的数量级
4. SIS系统的设计及安全度等级验算
➢SIS系统的工程设计 ➢SIS系统的设计及安全度等级验算
5. SIS系统的安装运行和确认 6. SIS系统的操作和维护 7. SIS系统的修改或停用
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五、安全生命周期管理及安全评估
▪ 整体安全生命周期也可以分为三个大阶段ZX： ➢需求分析阶段 21109规定的阶段1 ➢设计实现阶段 21109规定的阶段2+3 ➢运行维护阶段 21109规定的阶段4+5
▪安全保护层 (自动化)ZX ：
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二、安全、风险及安全技术
▪风险降低与安全技术
按照专业领域从四个方面做工作ZX： （1）工艺 原料/产品等的毒性/爆性；生产工艺的安全性协调性等 （2）设备 机械强度，耐压、磨损、腐蚀等 （3）电控 BPCS系统的可靠性 / 专门的安全保护自动控制系统 （4）管理 法规的制定与执行 人员的培训 等
▪风险的定义：
➢定义：出现伤害的概率与该伤害严重性的组合 GB/T21109-1:p13 风险=发生概率*造成后果
➢允许风险：根据当前社会水准，在给定的环境内能够接受风险 ➢风险标准：装置 车间 分厂 公司 企业 国际 ➢过程风险: 由于过程、BPCS系统和相关人员因素而存在的发生
特定危险事件的风险（GB/T21109-3:p3）
问题：如何命名？ SIS 不够贴切 比较通用
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一、背景及引言
▪ SrCS 存在的问题
➢ 对安全发挥作用认识和重视程度不够 ➢ 已经设计和使用的SIS系统 合理性 经济性 有效性 ➢ 新的标准GB/T 21109, GB/T20438 如何执行
▪ 安全相关测量控制系统 有关标准
➢自从自动动化化角能度为对事安故全案例做进些行分什析么？
➢事故原因： 大多伴随着高温高压 ➢自动技术的应用可以避免很多事故的发生 ➢安全监测与控制系统早已有之 ➢自动化技术应用 重视不够，使用和管理不规范
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事故原因分布
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一、背景及引言
▪ 自动化与安全
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2020/11/16
安全保护控制系统
提纲
一、背景及引言 二、安全、风险及安全技术 三、安全保护自动控制系统 四、功能安全及安全完整性等级 五、安全生命周期管理与安全评估 六、存在的问题及进一步工作
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一、背景及引言
▪自动化与安全
➢重庆开县井喷 开始思考 自动化能为安全做点什么
▪ 安全生命周期各阶段的风险分析与评估 按GB/T21109要求 至少进行一次 ▪ 安全生命周期各阶段的SIS功能安全评估 越早越好
➢功能安全评估可能存在于安全生命周期的各阶段 ➢可以考虑5个阶段执行5次功能安全评估 ➢ GB/T 21109要求系统投用前至少进行1次 ➢评估组织机构 具有独立性
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➢ 1994年，德国标准 DINV19250 ➢ 1996年，美国标准 ISA 84.01 ➢ 1998年，国际标准 IEC61508-1:1998 … IEC61508-7:2000 ➢ 2003年，国际标准 IEC61511-1:2003 … IEC61511-3:2003 ➢ 2006年前 中国标准 SH/T 3018:2003 , SY/T 10045:2003 … ➢ 2006年，中国标准 GB/T 20438:2006, 2007年1月1日实施 ➢ 2007年，中国标准 GB/T 21109:2007, 2007年12月1日实施
▪SIS的操作模式： 要求模式/连续模式 要求操作模式/连续操作模式 ▪要求时平均失效概率：PFDavg (average Probability of Failure on Demand)
注意： Fault/ Failure 故障/失效 用失效更好, 故障了可能还可以用
▪连续时危险失效概率：PDFperhour(Probability of Dangerous Failure)
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IEC61508 1998年发布 GB/T20438 2007-01-01实施
IEC61511 2003年发布 GB/T21109 2007-12-01实施
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二、安全、风险及安全技术
▪ 安全的定义：
➢定义: 不存在不可接受的风险 GB/T21109-1:p13 绝对安全不存在 不可控，安全与风险并存
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五、安全生命周期管理及安全评估
▪ 安全生命周期 Safety Life Cycle ➢ 安全仪表功能实现过程中所发生的所有的必要活动 (21190:1p15) ➢ 安全生命周期图 GB/T20438 ：包括了系统的概念、范围定
义、风险分析、安全分配要求、计划编制、设计与实现、安 装试运行、操作维护修改、停用等。 ➢ 安全生命周期图 GB/T21109 ：过程危险与风险分析、安全 功能分配、安全要求规格确定、工程设计、安装调试确认、 运行维护、修改和停用等。 ➢ 安全生命周期是用系统的方式建立的一个框架，用以指导安 全仪表系统的需求分析、设计和评价等所有活动。
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五、安全生命周期管理及安全评估
▪HAZOP分析 分析小组 组长 记录员 工艺 设备 仪表 安全 偏差 引导词 原因 后果 措施 辅助软件 很多 如 ISOgraph
➢ 很早就存在，使用得越来越多
➢ 渐渐地形成一个独立的专用的SrCS 如: ESD SIS ➢ 随着对安全的重视，对 SrCS要求越来越高
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一、背景及引言
▪ 自动控制系统的分类（按功能分类方法之一）
➢ 生产运行控制系统：生产功能
• 基本过程控制系统 BPCS(Basic Process Control System) • 过程控制系统 PCS (Process Control System) • 生产运行控制系统 PCS(Production Control System)
➢ 工业测控系统中仪表阀门控制器： 本质安全 防爆 防辐射等 ➢ 工业测控系统中其他与安全有关的内容
• 测量信号的报警 故障诊断与报警 • 计算机控制系统 集中/分散 结构冗余 快稳准 • 调节阀的选择 风开/风关 阀位限制ห้องสมุดไป่ตู้• 控制系统中的低选/高选控制，连锁逻辑控制
▪ 安全相关测量控制系统（暂时记为 SrCS)
▪功能安全 Functional Safety
SrCS本身的安全性（如仪表的本质安全，无辐射等） SrCS的安全功能是完整的、可靠的（功能是安全的）(21109-1:p8)
▪安全仪表系统 SIS(Safety Instrumented System)
用于实现一个或多个安全功能的仪表及仪表系统 包括：传感器、逻辑解算器和最终单元。 SIS 广义/狭义
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四、功能安全及安全度等级
▪SIL等级与PFD、PDF的关系：
SIL
4
3
2 1
PFD average PDF perhour
≧10-5 ~﹤10-4 ≧10-9 ~﹤10-8 ≧10-4 ~﹤10-3 ≧10-8 ~﹤10-7 ≧10-3~﹤10-2 ≧10-7 ~﹤10-6 ≧10-2 ~﹤10-1 ≧10-6 ~﹤10-5
➢残余风险：增加安全保护功能(如SIS)后 发生特定危险事件的风险
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二、安全与风险及安全技术
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GB/T 21109 20438 风险降低：通用概念
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二、安全与风险及安全技术