过程自动化:综合安全的案例

过程的安全。过程或安全吗?过程而且安全。

过程工业已经争论了几十年，是否有必要整合控制和安全功能。整合有巨大的好处，但也有挑战和担忧。自上世纪80年代末的讨论以来，技术已经取得了进步，今天的过程自动化无疑能够比当时更好地提供安全功能。但争论还没有结束。

在上周于休斯顿举行的ABB自动化与电力世界大会上，ABB产品营销经理Luis Duran展示了一个集成安全和过程控制的案例，以努力“在我们如何处理这个问题上更加务实”。

在20世纪80年代末，当杜兰正在研究他的第一个过程控制系统时，“当时过程自动化还不能提供安全的功能，”他说。但对于加工工厂来说，将安全系统的信息引入到过程控制中仍然是很重要的。“我们不能对安全系统中发生的事情视而不见。”

然而，安全标准规定，基本过程控制系统(BPCS)应与安全仪表系统(SIS)分开。这种分离的程度是有争议的。一种观点认为在BPCS中根本不应该执行任何安全功能。另一方则表示，“有效”的隔离而不是物理隔离足以提供安全性，同时还能提供有益的集成。

无论您从哪个角度处理这个问题，每个人都对过程安全的重要性有共同的兴趣。无论是在石化行业还是油气上游，事故都是昂贵的，会影响生产和供应，并对人类生活造成巨大影响。杜兰说:“最后，我们要确保我们不会对核电站或核电站附近的社区造成影响。”

业界处理此类事故概率的方法是安装不同的防护层，包括过程控制系统、报警器、SIS，最后是物理和社区安全程序。“保护层必须是独立的，而不是协调的，”杜兰说。“这些层中的任何一层都可能在给定的时间点失效。其他组件必须能够相互独立地响应，以确保进程的安全。这就是为什么每一层都可以继续工作，即使其中一层已经失效。”

杜兰补充说，虽然这些层次必须是独立的，但这并不意味着它们必须是不协调的。为了使操作人员能够有效地应对正常和异常情况，重要的是掌握控制和安全方面的信息，而技术确保了控制和安全之间的功能独立性。

Duran指出，ABB的800xA高完整性是一个集成的过程自动化系统，带有安全组件。过程控制和安全运行在不同的控制器上，但共享同一网络。它们还共享相同的操作界面和工程，集中的历史记录和数据存档，工厂范围内的事件序列，以及共同的、集成的资产管理策略。

杜兰认为功能安全标准是基于性能的;各物料供应处应保持独立，以确保SIS的功能完整性不受影响，但未必需要进行物理隔离。“假设我们一直都是这样做的，但这是没有必要的，”他争辩道。物理分离当然也可以提供所需的分离，“但如果你在寻找集成，物理分离可能会造成另一种挑战。”

ARC咨询集团列举了综合安全和控制的一些优势，如较低的工程和生命周期成本，较低的培训和维护费用，更容易的时间同步，以及改进的资产和事件管理。然而，他们也列出了挑战:共同原因故障的风险增加，需要仔细设计以确保BPCS故障不会影响SIS，以及更大的管理挑战。

假设你通过让A公司做过程自动化系统，B公司做安全系统来减少共同原因的故障。杜兰说:“但即使你的系统来自同一家公司，也有可能分析并减少硬件、软件以及功能和测试方面的常见故障。”

在系统设计过程中，可以对常见结构的潜在共因故障进行分析和最小化，以保证系统的独立性。杜兰说:“我们使用不同的技术组合在一起，不仅实现了可靠性，还减少了可能引入的潜在人为错误。”“一个独立的第三方团队会验证是否实现了功能上的独立性。”

集成系统的其他优点:

• 访问控制是一个标准的现成特性，包括写保护、绕过和重写机制。
• 在设计验证和验证测试中进行集成测试，包括网络安全测试。
• 版本控制、兼容性和互操作性测试都是发布过程的一部分。

重要的是，在整个过程中不要忽视人的因素。所有参与安全系统的人员都应该是称职的，并遵循程序。杜兰指出:“控制器的安全认证很重要。“然而，与这些一样重要的是，人的因素——谁来设计系统以及如何实现系统——甚至更重要。”

根据一项名为“失控:控制系统为什么会出错以及如何防止故障”的研究，超过一半的事故在系统投入使用之前就已经被纳入系统中——43%在规范阶段，15%在设计和实现阶段。

Duran说，对于800xA HI，功能内置到系统中，以防止设计或实现中的人为错误。“通过遵循公开的设计实践，可以构建集成的健壮性，并实现独立的保护层，”他说。“人们是关键。所有参与安全系统的人都必须具有一定程度的能力。理解功能安全是这些能力之一。必须有人证明自己的能力。”