优稳推出首套QMR四重化安全仪表系统UW510s

SIS的冗余架构

目前，SIS系统的冗余架构主要有DMR（双重化）、TMR（三重化）和QMR（四重化）三种：

1）DMR双重化冗余架构

这种结构包括两个功能单元，正常工作时，两个功能单元独立运算，输出结果在表决器中进行表决；若其中一个功能单元故障，则系统导向安全状态；DMR故障裕度为0，降级模式为2-2-0。

1oo2物理结构

2）TMR三重化冗余架构

这种结构包括三个功能单元，正常工作时，三个功能单元独立运算，输出结果在表决器中进行多数表决；若其中一个功能单元故障，系统隔离故障的功能单元，降级为二取一架构；若两个或以上功能单元故障，则系统导向安全状态；TMR故障裕度为1，降级模式为3-2-0。

2oo3物理结构

3）QMR四重化冗余架构

它由四个功能单元组成，四个功能单元均正常工作时采用多数表决输出；若其中一个功能单元故障，系统隔离故障的功能单元，降级为三取二架构；若其中两个功能单元故障，系统隔离故障的功能单元，降级为二取一架构；若超过三个功能单元故障，则系统导向安全状态；QMR故障裕度为2，降级模式4-3-2-0。

2oo4物理结构

基于QMR四重化冗余架构的UW510s

UW510s系统由控制站和操作站组成，控制站的冗余架构设计如下图所示：

输入模块有两个独立的通道，两个通道同时采集同一现场信号并分别进行数据处理，经表决后发送到CNet冗余控制网络上；控制模块组件采用四重化冗余架构，由4个独立的控制模块构成，控制模块从CNet控制网络上接收数据并进行表决，各控制模块完成数据运算后，对运算后的结果进行表决，并将表决后的结果送到CNet控制网络上；输出模块从CNet控制网络上接收数据并进行表决，表决结果送到两个通道进行数据输出处理，处理结果表决后输出驱动信号。

UW510s系统结构

UW510s系统基于完全的四重化冗余架构，符合IEC 61508定义的SC3系统能力等级和SIL3硬件安全完整性等级，通过SIL3等级安全评测认证。

几种表决方式安全性与可用性的比较

注：依据IEC61508功能安全国际标准及《石油化工安全仪表系统设计规范》（GB/T 50770）

不同表决方式拒动与误动概率计算

从上表的计算结果中可以看出2oo4是最优的表决方式，能将拒动和误动的概率同时降到最低，安全性和可用性最好，比2oo3高出一个数量级。