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Das SIS-System ist die Abkürzung für Safety Instrumented System – ein Sicherheitssystem. Es hat seinen Ursprung im ESD-System (Emergency Shutdown Device, Notabschaltsystem). Ziel dieses Systems ist es, den Produktionsanlagen während des gesamten Betriebsprozesses umfassenden Schutz zu bieten. Mit der Vergrößerung der petrochemischen Anlagen und der zunehmenden Komplexität der Sicherheitssteuerungssysteme wird das SIS-System immer häufiger eingesetzt. SOE ist die Abkürzung für „Sequence Of Events“ – also die Aufzeichnung der Reihenfolge der Ereignisse. Es wird verwendet, um den Zeitpunkt sowie die Art des Ausfalls festzuhalten. In den meisten SIS-Systemen ist eine eigene SOE-Software enthalten, die zur Analyse von Unfällen und zur Erkennung von Fehlern dient. Da moderne Chemieanlagen immer komplexer werden, gibt es viele Ursachen für Stillstände. Deshalb sind sowohl die Prozesse als auch die Messsysteme zunehmend auf SOE-Aufzeichnungen angewiesen, um die Ursachen für Stillstände herauszufinden. Ursprungslink: yunrun.com.cn/tech/1934.html 1. Gründe dafür, dass das SOE-System im SIS-System derzeit kaum eine Funktion hat. In vielen Produktionsumgebungen wird der Konfiguration des SOE-Systems im Vergleich zur vollständigen, präzisen und sorgfältigen Gestaltung der Interlocks-Logik nicht ausreichend Aufmerksamkeit geschenkt. Dadurch ist das SOE-System praktisch nutzlos und kann nicht dabei helfen, Ursachen von Störungen zu analysieren. Es zeigt sich hauptsächlich in den folgenden Aspekten: ① Die SOE-Vorfälle sind chaotisch und unorganisiert ； ②Es gibt viele SOE-Variablen, darunter auch einige, die nichts mit Parkvorfällen zu tun haben ； ③Die SOE-Zeitprotokollierung stimmt nicht mit der DCS-(Distributed Control System)-Trendprotokollierung überein ； ④Beim Auslösen des Ereignisses wird es gesperrt, beim Wiederherstellen kann es nicht gesperrt werden ； ⑤Eingabevariablen und Ausgabevariablen werden miteinander vermischt ； Der Hauptgrund für all das ist das Fehlen einer umfassenden Planung für SOE bei der Konfiguration des Systems. Dies erschwert sowohl die späteren logischen Tests als auch die Analyse von Ereignissen nach dem Betriebsbeginn. Changhui Instrumente yunrun.com.cn 2. SOE-Konfigurationsstrategien im SIS-System Angesichts der oben genannten Probleme hat Changhui Instrumente auf der Grundlage jahrelanger Wartungserfahrung folgende SOE-Konfigurationsstrategien zusammengefasst. ①Optimierung der SOE-Variable: Der Zweck von SOE besteht darin, die Reihenfolge der Auslösung von Ereignissen zu analysieren – insbesondere bei der Analyse von Unfällen im Straßenverkehr. Nicht alle SIS-Variablen müssen als SOE-Variablen verwendet werden. Durch eine sorgfältige Auswahl der SOE-Variablen, um deren Anzahl auf ein Minimum zu reduzieren, ist die wichtigste Vorbereitungsarbeit bei der Konfiguration von SOEs. Kriterium für die Auswahl ist, ob es sich um eine notwendige Variable handelt, die uns bei der Analyse des Unfalls hilft. Variablen, die zwar in der Logik eine Rolle spielen, aber nichts mit dem Parkvorgang zu tun haben – wie z. B. Zeittimer, Status der Kanäle, Fahrbedingungen, Hinweismeldungen an das DCS sowie Alarmleuchten am Hilfsbedienpult – sollten möglichst nicht in die SOE-Variable aufgenommen werden. Es wird garantiert, dass die SOE-Variablen wichtige Daten sind, die wir zur Analyse von Unfällen und zur Aufklärung von Störungen unbedingt benötigen. ②Optimierung der Betriebszyklen des SIS-Systems: SIS-Systeme basieren alle auf PLC-Hardware (Programmierbare Logiksteuerer). Der Systemscan-Zyklus wird anhand der tatsächlichen Reaktionszeit des Programms sowie unter Berücksichtigung einer angemessenen Pufferzeit festgelegt. Die Aufgabe des SIS-Systems besteht darin, die Prozessparameter zu überwachen und mögliche „Überschreitungen“, die zu negativen Folgen führen könnten, letztendlich zu kontrollieren. Die von ihm ausgeführten Aktionen sind größtenteils nicht rückgängig machbar. Sobald die Bedingungen für das Anhalten ausgelöst werden, muss das zu schützende Gerät in der Lage sein, schnell, sicher und stabil zum Stillstand zu kommen und sich in einem sicheren Zustand zu befinden. Deshalb verlangen wir von dem System einen schnellen Reaktionszeitraum sowie eine geringe Systembelastung und erwarten eine hohe Sicherheit und Zuverlässigkeit. Je kürzer der Scannzyklus des Systems ist, desto weniger Aufzeichnungen treten in den SOE-Daten für einen einzelnen Zyklus auf. Dadurch kann die Anzahl der Stoppsignale im selben Scannzyklus effektiv verringert werden, was die Ermittlung von Unfällen erleichtert. Gemäß den Anforderungen der Norm GB/T50770-2013 „Vorschriften für die Planung von Sicherheitssystemen in der Petrochemieindustrie“ sollte die Reaktionszeit des Controllers (Eingangs-/Ausgangsabtastung sowie Berechnungszeit) bei 100–300 ms liegen ； Die Belastung des Controllers beträgt nicht mehr als 50 %. Eine weitere wichtige Aufgabe bei der Konfiguration von Programmen ist es, unter Berücksichtigung von Logikintegrität, Zuverlässigkeit und Lesbarkeit die Laufzeit des Programms zu verringern. a. Verringerung der Vorverarbeitungsarbeiten an den Eingangsdaten: Verfahren wie die Quadratwurzelbildung, Linearisierung sowie die Behandlung von Rauschen und Dämpfungseffekten – die in DCS-Systemen üblich sind – sollten möglichst außerhalb des SIS-Systems durchgeführt werden. Zum Beispiel werden am Feldsender die Signalwurzelbildung und Dämpfung vorgenommen, Temperatursignale werden im Voraus in Standardsignale umgewandelt usw., um die Belastung des SIS-Systems so weit wie möglich zu verringern. b. Flexibler Einsatz einfacher Datentypen und Datenstrukturen: Der flexible Einsatz von Datentypen bei der Konfiguration von Systemen ermöglicht es, den Speicherbedarf zu verringern und die Rechenzeit zu verkürzen. Zum Beispiel sollte bei der logischen Konfiguration so wenig wie möglich auf arithmetische Operationen zurückgegriffen werden, anstelle dessen sollten logische Operationen verwendet werden ； Wenn arithmetische Operationen verwendet werden müssen, sollte man eher Addition und Subtraktion nutzen und Multiplikation sowie Division möglichst vermeiden ； Wenn es keine Operationen wie Multiplikation, Division oder Quadratwurzel gibt, sollten vorrangig Ganzzahlen verwendet werden ； Für analoge Werte, die ausschließlich zur Interlockung verwendet werden, reicht bei Verwendung ganzzahliger Werte oft das Spektrum nicht aus, wodurch die Genauigkeit unzureichend ist. In diesem Fall kann das Spektrum angemessen erweitert werden (in ganzzahligen Schritten). Bei der Durchführung numerischer Bedingungsprüfungen sollte man möglichst Vergleichsmodule verwenden und Gleichheitsprüfungen nur selten oder gar nicht einsetzen ； Außerdem sollten bei der Verarbeitung verschiedener Datentypen unterschiedliche Ansätze angewandt werden, um Fehlüberläufe des Controllers sowie große Abweichungen zu vermeiden. Beispielsweise sollte bei einer Division überprüft werden, ob der Nenner null ist ； Die Quadratwurzelbildung überprüft, ob die Zahl, deren Quadratwurzel gebildet werden soll, negativ ist ； Bei der Verwendung von Operationen wie Multiplikation, Division und Quadratwurzel müssen Fließkommazahlen verwendet werden, andernfalls entstehen erhebliche Rechenfehler. c. Verwenden Sie komplexe Datentypen und Algorithmen mit Vorsicht. Die heutigen SIS-Systeme unterstützen verschiedene Konfigurationssprachen. Aus Gründen des Urheberrechtsschutzes sowie der Lesbarkeit wurden außerdem zahlreiche Funktionsbibliotheken bereitgestellt. Diese Konfigurationswerkzeuge erleichtern die Umsetzung logischer Funktionen erheblich. Doch bei der Verwendung sollte man eine übermäßige Logik vermeiden, die die Belastung des Controllers erhöht. Zum Beispiel sollte man so weit wie möglich die Systemfunktionsbibliotheken verwenden und Konstruktoren nur selten einsetzen ； Verwenden Sie weniger Funktionsblöcke (Function Blocks oder FB) und stattdessen mehr Funktionen (Function oder FC), da Funktionsblöcke zusätzlichen Speicherplatz beanspruchen ； Verringerung oder Vermeidung der PID-Berechnung ； Vermeidung der Verwendung von Schleifenanweisungen ； Der Einsatz von rekursiven Algorithmen usw. ist strengstens verboten. Unter Beibehaltung der Logikkorrektheit, Sicherheit und Lesbarkeit soll die Logikstruktur so weit wie möglich vereinfacht werden, um die Last des Controllers zu verringern. ③Gruppierung der SOE-Variablen: Die Einstellung der SOE-Variablen dient hauptsächlich dazu, die Ursachen für das Auftreten von Ereignissen sowie die Reihenfolge der Ausführung von Aktionen zu analysieren. Die obigen Abfragen werden nicht gleichzeitig verwendet. Wenn wir beispielsweise den Grund für die Parkierung ermitteln möchten, müssen wir nur die Reihenfolge der Variablen eingeben ； Um die Aktionen zu analysieren, muss man lediglich die zeitliche Reihenfolge der Ausgabevariablen angeben. Wenn die SOE-Variablen nicht im Voraus gruppiert werden, können die SOE-Einträge Ausgangsvariablen, Eingangsvariablen sowie Zwischenvariablen miteinander vermischen, was die Suche nach Ereignissen und deren Analyse erschwert. Außerdem muss man die SOE-Variablen manchmal auch gruppierten, wenn ein SIS-System gleichzeitig die Logik mehrerer relativ unabhängiger Geräte oder Funktionsbereiche enthält. Es sei darauf hingewiesen, dass je nach System die SOE-Variablen in vielen Systemen bereits bei der Definition in Gruppen eingeteilt werden müssen. Daher ist es in der Anfangsphase der Projektkonfiguration notwendig, die SOE-Variablen im Voraus zu gruppieren. a. Zunächst werden die Einheiten nach den verschiedenen Funktionsbereichen innerhalb des Systems gruppiert, wie beispielsweise mehrere parallele Produktionslinien oder die Steuerung mehrerer relativ unabhängiger Anlagen. Auch wenn die Steuerung dieser Produktionsreihen oder Anlagen auf verschiedenen SIS-Controllern erfolgt, ist die Gruppierung der SOE-Variablen notwendig, da diese SIS-Controller möglicherweise denselben SOE-Server teilen. b, Gruppierung nach Eingangs-/Ausgabetypen, Zwischenvariablen nicht einbeziehen ； Für die analogen Größen, die an der Interlockschaltung beteiligt sind, gilt das aus dem Vergleichsmodul erhaltene boolesche Wert als DI-Punkt und nicht als Zwischenvariable ； c. Bei Projekten mit strenger zeitlicher Steuerung ist die Reihenfolge der Schritte ebenfalls ein wichtiger Parameter zur Analyse des Ablaufs der Ereignisse; sie sollte separat erfasst werden. ④Zeitsynchronisierung (Time Synchronize): Um die Übereinstimmung der Zeitangaben bezüglich der historischen Trends sowie der SOE-Daten zwischen den verschiedenen Systemen innerhalb derselben Anlage zu gewährleisten, ist eine Zeitsynchronisierung zwischen diesen Systemen notwendig. Zum Beispiel ist die Zeit der Variablen in den SOE-Aufzeichnungen das Zeitstempel, der vom Controller übernommen wird; er basiert auf der Uhrzeit des Controllers ； Die Uhr an der SOE-Station kann die Uhr des PCs an der Ingenieurstation sein; beides muss nicht übereinstimmen ； Ebenso muss sie nicht unbedingt mit der Uhr am Bedienerpult übereinstimmen. Nur auf der Grundlage eines Zeitrahmens ist es möglich, die Trends der analogen Werte mit den Aufzeichnungen der SOE-Ereignisse zu vergleichen und zu bewerten. Es gibt viele Methoden zur Uhrensynchronisierung, wie beispielsweise die Zeitsteuerung über das Global Positioning System, die Zeitsteuerung über das Network Time Protocol oder die Korrektur der Zeit durch DCS. Manchmal sind mehrere dieser Methoden gleichzeitig erforderlich. Bei der Synchronisierung von Uhren sollten folgende Punkte berücksichtigt werden: a) Einzigartigkeit der Uhrquelle. Bei der Koexistenz mehrerer Systeme wie DCS, SIS, ITCC usw. sorgen die Bediengeräte, Steuerungssysteme, Ingenieurstationen und SOE-Stationen der verschiedenen Systeme dafür, dass sie denselben Zeitrahmen verwenden – dadurch wird eine wiederholte Zeitjustierung vermieden. b. Im Einzelsystem muss auf die Übereinstimmung sowie die einseitige Zeitsteuerung zwischen den Bedienerstationen und den Steuerstationen in den oberen und unteren Ebenen geachtet werden. c. Bei der Verwendung von Korrekturzeiten sollte man darauf achten, keine Zeiten zu verwenden, die auf vollen Stunden oder Wochen liegen – dadurch können große Fehler durch Sprünge im Signal vermieden werden. d. Bei der Korrektur der Zeitangabe muss neben der Gewährleistung einer stabilen und störungsfreien Zeitsignalübertragung auch der Verzögerungsmodul richtig verwendet werden, um Verzögerungen bei der Zeitangabe zu vermeiden. e. Regelmäßig die Übereinstimmung der Uhrsignale überprüfen, um Zeitfehler rechtzeitig zu erkennen. Aufgrund von Störungen, Fehlern bei den Switches, Kabeldefekten oder IP-Adresskonflikten kann das Zeitsignal unterbrochen werden. Deshalb müssen die Wartungsmitarbeiter regelmäßig überprüfen, ob das Zeitsignal weiterhin funktioniert, und gegebenenfalls den Zeitdienst neu starten oder die Abweichungen manuell korrigieren. ⑤Start- und Stop-Vorgänge der SOE-Aufzeichnungen: Bei einem SOE-Server, der über mehrere SIS-Controller oder mehrere relativ unabhängige Steuereinheiten bzw. -geräte verfügt, müssen die SOE-Aufzeichnungen jeder Einheit (Jedes Geräts) in einem solchen SOE-System nicht notwendigerweise zur gleichen Zeit erfolgen. Zum Beispiel mehrere Produktionsanlagen in verschiedenen Serien: Einige Serien arbeiten normal, andere befinden sich gerade in der routinemäßigen Wartung ； Einige Anlagen (Einheiten, Geräte) können vorübergehend stillstehen. Bei diesen Wartungs- oder Kurzstopp-Aktionen sollten die SOE-Einträge des Systems gestoppt werden. Andernfalls entstehen während des Stillstands aufgrund von Interlocksprüfungen, Ventiltests und Systemjustierungen zahlreiche ungültige Einträge. Diese Einträge sind für die Analyse von Unfällen und Störungen nutzlos, nehmen aber dennoch viel Speicherplatz in Anspruch. Tatsächlich sind bei den meisten Systemherstellern die Standardeinstellungen so gewählt, dass die SOE-Protokollierung nach dem Einschalten des DCS-Systems automatisch startet. Daher gibt es in diesem Bereich viel Raum für Optimierungen. Zum Beispiel bietet das Tricon TS3000 bis zu 16 Gruppen von SOE-Einträgen. Jede Gruppe kann bis zu 20.000 Einträge speichern (Puffer, First-In-First-Out). Für jede Gruppe von SOE-Einträgen können Funktionen zum Starten, Stoppen und Löschen festgelegt werden. So können bei SOE-Stationen, die über viele relativ unabhängige Geräte, Einheiten, Serien oder Anlagen verfügen, die SOE-Variablen sinnvoll gruppiert werden. Zudem können jeweils geeignete Bedingungen für den Start (Stopp, Löschen) der SOE-Einträge festgelegt werden, damit die SOE-Station nur diejenigen Daten aufzeichnet, die wir benötigen. Bei einigen SIS-Systemen, bei denen für die SOE Drittanbieter-Software verwendet wird, erfolgt die Steuerung des Ein- und Aus Schaltens der SOE über den Hauptrechner. Es ist wichtig, im Voraus mit dem Hersteller zu sprechen, um sicherzustellen, dass diese Funktionen tatsächlich umgesetzt werden können. Außerdem muss bei der Konfiguration der SOE darauf geachtet werden, dass einige Systemsoftware standardmäßig nur die Zeit des Alarms aufzeichnet, aber nicht die Zeit der Wiederherstellung. Solche wichtigen Variablen müssen daher manuell eingestellt werden. Die oben genannten Punkte sind die Hauptprobleme bei der Konfiguration von SOEs und zugleich die Bereiche, in denen im Rahmen der täglichen Wartung häufig Probleme auftreten. Kurz gesagt kann das SIS-System die Vorteile der SOE-Daten voll ausschöpfen und sie tatsächlich zu einem Werkzeug zur Analyse und Beurteilung von Störungen machen, indem es die Logik angemessen optimiert, die Anzahl der SOE-Variablen verringert, die Last auf die Controller senkt sowie effektive Gruppierungsstrategien anwendet. Autor: Xu Qiang, Betriebszentrum der Sinopec-Qilu-Niederlassung