案例集 | 菲家可编程安全模块——系统的安全卫士

• 关键词：可编程安全模块
• 摘要：国家安全监管总局于2014年以安监总管三〔2014〕116号印发了《关于加强化工安全仪表系统管理的指导意见》。该《意见》第十三条要求：从2018年1月1日起，所有新建涉及“两重点一重大”的化工装置和危险化学品储存设施要设计符合要求的安全仪表系统。其他新建化工装置、危险化学品储存设施安全仪表系统，从2020年1月1日起，应执行功能安全相关标准要求，设计符合要求的安全仪表系统。

国家安全监管总局于2014年以安监总管三〔2014〕116号印发了《关于加强化工安全仪表系统管理的指导意见》。该《意见》第十三条要求：从2018年1月1日起，所有新建涉及“两重点一重大”的化工装置和危险化学品储存设施要设计符合要求的安全仪表系统。其他新建化工装置、危险化学品储存设施安全仪表系统，从2020年1月1日起，应执行功能安全相关标准要求，设计符合要求的安全仪表系统。

小型安全控制系统，诸如紧急停车、易燃易爆或有毒气体检测，系统IO点数通常不超过一百多点，广泛应用于油气田、油气管道、石化、化工、海上平台等有危险源的行业，以保障事故的控制和人身及设施的安全。小型安全系统有一个可靠性指标SIL（安全完整性等级），一般要求SIL2或SIL2以上的安全等级。

根据以上要求，菲尼克斯电气为中石化某公司的罐区改造提供了独特的安全系统解决方案。该储罐区储存的原料为可燃性有毒气体，对日常生产和附近人员存在安全隐患。为了降低风险，现场安装了许多温度传感器和气体检测仪，如热电阻、氢气检测仪、硫化氢气体检测仪等。

客户提出了安全需求：当检测的温度或被测气体浓度高于预设值，或者拍下急停按钮，现场的报警设备需发出声光报警，并将报警信号发送到现场监视器和中央控制室，另外，还需关断关键阀门，启动应急排风等措施。

为满足客户需求，我们提供了如下解决方案：

现场信号为RTD、TC或4-20mA等模拟量信号，接入至通过SIL2认证的安全栅。安全栅输出一路数字量信号和一路模拟量信号，其中，模拟量信号输出（如4-20mA）进入远程本安型标准I/O模块（含PLC控制系统），通过PLC自带的通讯口及交换机，通过MODBUS-TCP协议将信号传至中控室及本地HMI显示。安全栅的数字量信号输出（通过设定上限或下限）接入通过SIL3认证的可编程安全模块，从而实现整体安全系统达到SIL2等级的安全控制及报警需求。

对于数字量的现场信号，如急停按钮，直接连接可编程安全模块，实现SIL3等级的安全控制及报警需求。可编程安全模块的左侧安装一个网关通信模块，将可编程安全模块的输入、输出，以及内部状态通过交换机和MODBUS-TCP协议，将信号传输至中控室和本地HMI显示。

可编程安全模块的输出信号有晶体管和触点两种类型，满足不同负载需求。直流24V且电流小于0.5A的负载，由可编程安全模块直接控制；对于电源电压高于24V小于250V的负载，可采用继电器输出的可编程扩展模块，其带载能力高达4A，或者您可以外接安全型耦合继电器。

可编程安全模块的主模块本体提供20个安全输入、4个晶体管安全输出、4个晶体管标准输出。

如果IO点数总计超过28点，可在其右侧增加扩展模块。

可编程安全扩展模块有两种型号可选。第一种扩展模块提供12个安全IO点，其中8点为安全输入，4点为可配置型晶体管安全输入或安全输出。第二种型号的扩展模块提供4个可独立控制的安全型继电器触点。

扩展模块与主模块通过底部TBUS连接器连接。一个主模块最多带10个扩展模块。

扩展模块与主模块的连接

可编程安全模块采用图形化编程。系统自带多种安全型和标准型功能块，如逻辑“与”、“或”、“非”，沿边触发、延时、计数、急停、复位等。编程只需三步即可轻松完成：添加功能块、连接功能块、检查程序。

编程窗口

安全栅是多功能的，其参数，如上下限预设值，可通过软件工具配置。

输入为4线制RTD、输出报警触点为SIL Off的应用

该系统除采用了菲尼克斯电气可编程安全模块和安全栅以外，同时整个方案还采用了菲家PLC、IO模块、交换机、电源、端子、导轨、标识等。整套方案成本低、实施简单、维护方便，特别适用于新建的小型安全系统或者小型安全系统的改造。

菲尼克斯电气致力于为用户提供世界先进水平的工业连接、防雷及电涌保护、各种电子接口产品，以及自动化解决方案，为石油、化工、电力、电子、通讯、交通运输、汽车制造、物流等工业领域提供优质产品和高效服务。更多关于菲家安全功能产品的详情，请扫描下方二维码查看/下载样本。

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