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传统SIS系统面临考验—— 可持续的安全仪表系统

来源:控制工程网2019.03.27阅读 3555

  传统的过程工厂安全仪表系统(SIS),通常由一组软件黑匣子组成,只有技术熟练的专业人员才能访问。配置了嵌入式功能安全管理(FSM)和安全性能监控的可持续安全仪表系统(SIS),同样能够执行工厂安全战略,而且更容易与更广泛的工厂运行人员(包括控制室操作员)一起工作。
  这将改进整体工艺安全性能CONTROL ENGINEERING China版权所有,并在工厂的整个生命周期内保持SIS系统的安全完整性。这主要通过自动获取流程故障和需求,并对安全性能指标进行分析来实现的。如图1所示,这些指标代表在工厂整个生命周期中持续的安全性能。

图 1: 将测量的安全指标与预期的性能进行比较,并在完善安全设计的过程中对这两种结果进行差距分析。本文图片来源:横河电机

  仪器仪表和安全组件供应商已经认识到传统SIS系统的局限性,正在使用各种方法自动执行数据收集和分析功能,以创建可持续的 SIS系统。 
  可持续SIS系统的要素
  SIS系统易于理解、可管理、合规和安全CONTROL ENGINEERING China版权所有,它提供了一个整体方法,允许最终用户重新获得流程安全环境的所有权,从而使过程工厂能够专注于其核心业务。可持续SIS系统有助于实现最佳的工厂安全,并在项目实施和运营阶段提供足够的信息。可持续的SIS系统由几个元素组成,包括安全应用保护解决方案、安全性能监控解决方案和安全逻辑解算器(图2),旨在提高工厂车间的安全性。

图 2: 可持续的安全仪表系统(SIS)提高了安全系统的性能。

  ●安全应用保护解决方案:在工厂整个生命周期中,安全应用比较易于维持在功能安全标准IEC-61508:功能安全和IEC-61511:过程工业安全仪表系统(SIS)所规定的水平上。
  ●安全性能监控解决方案:这为SIS系统和连接到分布式控制系统(DCS)的其它独立保护层提供了安全性能指标。它还遵循现行安全标准,该标准要求定期对照设计性能目标,评估工艺的实际安全性能,并在旁路安全功能时验证工厂的安全。 
  ●安全逻辑解算器:可检测安全设备中的危险。例如,德国莱茵TüV可以根据IEC 61508,以及由Exida组织颁发ISASecure嵌入式设备安全保障认证(EDSA)1级网络安全,来认证某些安全逻辑求解器达到安全完整性等级(SIL)3安全功能。
  传统SIS系统面临的问题
  为了在工厂整个生命周期中保持安全完整性,传统SIS系统要求工厂人员执行的工作流程比较繁重。传统SIS系统面临的其它挑战和问题包括:
  ●由于可视化程度较低,工厂维护人员在了解SIS系统方面存在障碍;
  ●安全需求规范和实施的逻辑之间可能存在差距,这在分析工厂运行阶段安全系统的性能时带来了挑战。
  ●需要大量培训,以了解传统的SIS系统是如何运作的。
  ●由于缺乏透明度,如果更多人员想要理解SIS系统的设计目标就比较困难,一旦发生事故,也难以快速恢复。由于对原始安全数据的解释,需要大量人力,因此手动生成和分析安全状态报告是一项耗时的任务。
  ●传统SIS系统记录过去事件的安全状态报告和警报的格式www.cechina.cn,不够用户友好和不便于解释。 
  ●要分析的数据数量会随着时间的推移而增加。并且在安全数据必须在整个工厂的生命周期中存储以用于监管需求的情况下,数据管理和存储已成为一项重大挑战。
  管理传统的SIS系统是很麻烦的。工厂维修人员有时会发现,由于变更记录不正确或移交程序不完整,传统的SIS系统不能准确地反映SIS系统的现状。记录更改并遵守功能安全管理(FSM)通常是一个手动过程,难以按时间顺序跟踪和编译修改。这些处理变更和FSM的手动过程,满足传统SIS系统的要求,但在复杂环境中是不可持续的。
  可持续SIS系统的优势
  通过解决使用传统SIS系统时发现的问题,可持续SIS系统提供了更好的过程。可持续SIS系统提供自动化来管理安全应用程序和过程数据。
  可持续SIS系统提供了更易于访问和用户友好的界面,方便更多的人员理解、配置和管理,从而减少了对少数训练有素、经验丰富工程师的依赖。主要特性包括改进的故障流程、事件的可视化、自动化行程分析和风险缓解措施。可持续SIS系统的离线仿真功能可在部署之前对安全功能进行功能检查,使SIS系统运行人员(或设计人员)能够验证设计,并评估由于重新定义安全仪表功能(SIF)而产生的后果。可持续的SIS系统通过动态优化安全仪表功能,能持续增强工厂的安全特性,从而分析预期和测量的安全性能指标之间的差异。
  数字化数据库管理系统可确保记录和同步的一致更新。 这种自动化变更管理形式有助于维护安全系统信息的整体一致性,并使项目顺利执行。易于访问的历史安全记录,简化了监管审核过程。能够跟踪、识别和限制 SIS系统上未经授权的更改,对于缓解网络安全威胁至关重要。
  改善工厂安全性能
  可持续的SIS系统以设计文档、因果矩阵和状态过渡图的形式表示过程安全功能。所有部门都可以很容易地理解功能,因此运行人员、维护人员和工艺工程师,可以通过交互支持设计和解决问题来协助应用工程师。 
  设计文档可以进行动态模拟CONTROL ENGINEERING China版权所有,允许在部署前通过离线模拟对设计和更改进行广泛测试。此外,可持续的SIS系统有助于在实施前评估旁路应用安全功能的影响,包括可能对其它设备产生的任何影响。可持续的SIS系统通过帮助策略实施和可追溯性,提高潜在不安全工况的可见性,并提高安全合规性。
  可持续的SIS系统自动收集SIF改进的安全统计数据,并记录安全绩效和SIF可用性的证据,供监管机构审核。将设计的安全性能与实际运营安全性能进行比较www.cechina.cn,以突出问题、验证安全设计、优化测试调度,并帮助用户提高工厂安全性和可用性。将设计的安全性能与实际操作安全性能进行比较,以突出问题,验证安全设计,优化测试计划,并帮助用户提高工厂的安全性和可用性。
  所有SIS系统的信息,都记录在可持续的SIS系统数据库中,从而很容易恢复与工程有关的历史活动和已实施的变更。可以随时自动生成最新的设计文档,以确保与正在实施的应用程序保持一致。可以在设计文件的基础上规划修改,而无需担心。
  可持续的SIS系统简化了工艺设备安全系统的设计、运行和维护。这一概念及其相关软件元素,可应用于现有工程的改造和全新设计。
  现在,有些过程工厂,工作人员能够实施可持续的SIS系统;而另外一些工厂,从最初设计到实施可能都需要援助,包括在可持续SIS系统的整个生命周期中提供持续的支持。(作者:Hidehito Shiratsu)

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