HiaGuard安全仪表系统及其发展前景

1引言  

安全仪表系统（SIS）起源于上个世纪70年代，安全仪表系统的技术主要掌握在欧美国家，在亚洲只有日本拥有这个技术，目前国内的SIS市场主要为国外的厂商所垄断。随着国家对公民人身安全越来越重视，对生产过程可能对环境造成的伤害限制越来越严格，国家出台了一系列政策强制相关企业在常规控制系统的基础上配套安全仪表系统。此外，用户自身也逐渐认识到“防患于未然”,虽然当前成本较高，但从长远看还是值得的。这些政策导向及用户成熟度的提高也为安全仪表系统在国内的产业化提供了极大的可能。

和利时作为国内自动化行业的领导供应商之一，有责任和义务承担起国产安全仪表系统的研发和产业化工作，降低用户的成本压力，改善安全生产环境，加强国家的关键技术储备。HiaGuard安全仪表系统是国内第一套符合IEC61508和IEC61511国际标准并取得TÜV Rheinland SIL3安全等级认证的安全仪表系统。HiaGuard系统的出现打破了国外厂商对中国市场的垄断，对于中国高端装备国产化以及国家安全都有深远的意义。

    

2 HiaGuard系统介绍

2.1技术特点

从系统架构来看，存在二乘二取二（1oo2D*2）和三取二（2oo3D）两种主要型式，2oo3D和1oo2D*2系统架构的目的都是为了能够同时容忍安全失效和危险失效，即保证安全性也有足够的可用性。

所谓2oo3D是指三重化表决的系统架构，即通过三取二表决的方式来决定采用哪个数据进行运算，运算后采用哪个数据控制输出。通过表决的方式过滤掉异常数据，保证输出的安全。

所谓1oo2D*2是指两重化诊断加冗余的系统架构，1oo2D即带诊断的1oo2架构，1oo2架构本身有一定可用性但安全性差，通过增加诊断电路以提高安全性，诊断电路可以直接切断最终输出以保证输出的安全。

从理论计算而言1oo2D*2比2oo3D架构稍占优。但通过与设计院和用户专家沟通后其对三重化的系统架构更认可，主要原因是国内大部分应用采用的都是这种架构的安全系统，实际运行状况良好，基本没有误动与拒动现象，且维护方便。此外通过与用户的沟通，也确定了系统的其他关键需求，比如支持的信号种类、系统规模、组态编程语言、系统响应时间、SOE精度与容量、供电方式等。

根据上述用户需求并综合考虑IEC61508标准中的具体要求，最终我们给出了如图1所示的系统架构。

(1)从图1中可以看出，系统安全回路部分采用了完全的三重化设计，支持DI、AI、DO三种信号类型，通讯接口可冗余配置，通过MODBUS接口与第三方过程控制系统集成。

(2)系统采用三重化冗余的安全架构（2oo3D），三重化冗余包括安全控制器的三重化冗余，也包括了I/O通道的三重化冗余以及通讯链路的三重化冗余，三重化冗余的系统架构和高诊断覆盖率确保了危险故障的及时诊断。系统的安全完整性等级达到IEC61508 的SIL3级。

图1 系统架构图

 (3)系统支持大规模的应用场合，且规模可变，单台控制站支持最大1000 I/O 点。控制站最快的扫描时间达到30ms（200 I/O点）。系统SOE的时间分辨率为1ms，控制站中最多可存储100000条SOE记录。系统可以与和利时的DCS进行无缝集成，即共用人机界面和控制网络。

(4)系统组态语言符合IEC61131-3国际标准，支持LD（梯形图）和FBD（功能块图）编程语言。

(5)系统的组态软件支持中文和英文，相比国外的系统而言，全中文化的组态环境，更加适用于中国用户的使用。

 2.2 应用领域

HiaGuard系统广泛适用于石油天然气、炼油、石化、化工以及电力行业中的ESD（紧急停车系统）、PSD（过程停车系统）、FGS（火灾和气体报警系统）、BMS（燃烧器管理系统）、ETS（紧急跳闸系统）的关键应用场合。

3发展前景

 随着HiaGuard系统的正式发布，其未来的发展方向是提供更加灵活的高可靠性安全架构，支持更多的I/O类型，同时关注整个安全控制回路可用性，与和利时集团其他的增值解决方案集成，为用户提供性价比更好的过程安全解决方案。和利时集团不仅能够为用户提供常规过程控制系统，也可以提供安全保护系统，从而提供控制、保护整体解决方案。同时依托本地化的服务，及时响应用户需求，使用户利益最大化。