基金會現(xiàn)場總線安全儀表系統(tǒng)的研究與開發(fā).pdf

1、安全是工業(yè)生產(chǎn)過程中的重大問題，也是工業(yè)自動化領(lǐng)域的關(guān)鍵問題。長期以來，在工業(yè)現(xiàn)場中采用多種安全保護(hù)層來保障系統(tǒng)的安全。由于傳統(tǒng)的安全儀表系統(tǒng)和過程控制系統(tǒng)處于不同的安全保護(hù)層面上，二者在實(shí)際應(yīng)用的過程當(dāng)中也是相互獨(dú)立的。傳統(tǒng)意義上，安全保護(hù)指的是保護(hù)在危險(xiǎn)生產(chǎn)區(qū)域的工作人員免受傷害或死亡。然而今天，安全解決措施已經(jīng)不僅僅是保證人身安全，生產(chǎn)廠商不斷提升生產(chǎn)裝置的運(yùn)行性能，以便實(shí)現(xiàn)安全和效率的統(tǒng)一。隨著現(xiàn)場總線技術(shù)的發(fā)展和在工業(yè)現(xiàn)場中的

2、廣泛應(yīng)用，用戶希望得到控制系統(tǒng)和安全系統(tǒng)的集成。現(xiàn)場總線安全儀表系統(tǒng)也是當(dāng)前現(xiàn)場總線技術(shù)的一個(gè)發(fā)展新方向。 本論文選擇現(xiàn)場總線安全儀表系統(tǒng)的原理為主要研究對象，結(jié)合已經(jīng)通過TUV認(rèn)證的基金會現(xiàn)場總線功能安全標(biāo)準(zhǔn)——FF-SIS協(xié)議進(jìn)行研究，提出了現(xiàn)場總線安全儀表系統(tǒng)的開發(fā)框架和實(shí)現(xiàn)方案。 本論文從探討安全的定義和目標(biāo)出發(fā)，引出了對安全儀表系統(tǒng)的研究。系統(tǒng)地介紹了安全儀表系統(tǒng)的主要作用和研究應(yīng)用的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢，概括了

3、基于現(xiàn)場總線技術(shù)的安全系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)和目前國內(nèi)外的研究情況；研究了基于E/E/PE(電子/電氣/可編程電子)的安全儀表系統(tǒng)的通用設(shè)計(jì)方法，包括風(fēng)險(xiǎn)分析、風(fēng)險(xiǎn)分配、安全等級確定的方法和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)配置、安全邏輯設(shè)計(jì)、控制回路設(shè)計(jì)的規(guī)則；針對現(xiàn)場總線拓展到安全儀表系統(tǒng)領(lǐng)域所面臨的主要問題，從安全通信和安全控制策略兩方面進(jìn)行研究，建立了功能安全通信模型和MooN冗余可靠性分析模型，推導(dǎo)了通信安全完整性等級和冗余結(jié)構(gòu)可靠度的計(jì)算公式；針對FF-SIS協(xié)