安全控制系统的理论研究与应用

　　一、引言

　　在石化、化工等相对危险性较大的行业中，随着科学技术的发展，生产规模的不断扩大，工艺流程越来越复杂，生产的安全性显得尤为重要。其中，自动化控制系统的功能安全占了很大一部分的比重。以往国内一般会将过程控制中与安全相关的部分与一般的DCS或PLC系统整合在一起，但现在从安全至上的角度出发，自动化供应商和最终用户本身都意识到了采用相对独立的、应用于安全相关的控制系统的必要性，基于此，安全控制系统应运而生。

　　二、与安全控制系统相关的国际标准

　　2000年5月，国际电工委员会(IEC)正式发布了IEC-61508标准，名为“电气/电子/可编程电子安全系统的功能安全”。该标准共计七个部分，涉及到1000多个规范。该标准针对起安全作用的电气/电子/可编程电子系统(E/E/PE)提出了一个基础、合理的技术方案，并建立一个相应的评价方法，综合考虑如传感器、通信系统、控制装置、执行器等元器件与安全系统组合的问题。

　　根据该标准规定，安全控制系统的最终设计目标可以概括为：在生产过程中发生危险事故或系统本身发生故障的情况下，系统能做出及时和正确的反应并输出到现场，以防止危险的发生或减轻已发生危险所导致的后果。根据这一原则，IEC-61508规定了一项重要的可定量化要求：安全整体性要求等级SIL(Safety Integrity Level) ，它是指在一定时间内、所有条件不变的情况下安全控制系统达到所要求安全功能的一个指标。SIL共分为SIL1、SIL2、 SIL3和SIL4四个等级，等级越高，相应的要求也越高。

　　2003年1月，在IEC-61508的基础上，IEC又发布了IEC-61511 “过程土业部门仪表型安全系统的功能安全”。这是专门针对流程工业领域安全控制系统的安全功能标准。IEC-61511规定了控制器单元在设计和使用的过程中需采用的基本原则，构成安全控制系统的传感器和最终执行元件所应达到的最低标准，并提出达到最低标准的安全生命周期活动的方法。也就是对过程工业领域中安全控制系统的设计、安装、调试、运行和维护等一系列的要求进行标准化，并对应用和安全整体级别的确定方面提供指导。

　　通俗点来说，两者间的关系和区别可以这样来理解：IEC-61508适用于设备制造商和供货商，而IEC-61511提供了一个在流程工业可实际应用和便于理解的IEC-61508版本且较为适用于安全控制系统的设计者、集成商和最终用户。

　　除了以上两大标准，其他主要的国际通用安全标准有：美国国家标准ANSI/ISA-S84.01，关于测量及控制设备安全的德国国家标准DIN-19250以及针对机械设备的IEC-62061。现今国际上权威的安全标准认证机构包括德国的TUV组织，欧洲的BGIA认证，美国的EXIDA组织和FactowMutual组织。