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Le système SIS est l’abréviation de Safety Instrumented System, un système d’instruments de sécurité. Il a été développé à partir de l’ESD (Emergency Shutdown Device, système d’arrêt d’urgence), dans le but de fournir une protection sécurisée complète et intégrale tout au long du processus de démarrage et d’arrêt des installations de production. Avec l’augmentation de la taille des installations pétrochimiques et la complexification des systèmes de protection en interblocage, les systèmes SIS sont de plus en plus utilisés. SOE est l’abréviation de Sequence Of Event, qui désigne enregistrement de la séquence des événements ; il sert à noter le moment et le type d’une panne (arrêt). En général, les systèmes SIS disposent de leur propre logiciel SOE, destiné à l’analyse des accidents et à la détection des pannes. Étant donné que les installations chimiques modernes deviennent de plus en plus complexes et que les causes d’arrêt sont nombreuses, tant le processus que l’instrumentation dépendent de plus en plus des enregistrements SOE pour aider à identifier ces causes. Adresse originale : yunrun.com.cn/tech/1934.html 1. Les raisons pour lesquelles le SOE est aujourd’hui quasi inutile dans les systèmes SIS Dans de nombreux cas de production, par rapport à la logique d’interblocage, qui doit être complète, rigoureuse et minutieuse, la plupart des projets ne accordent pas suffisamment d’importance à la configuration du SOE, ce qui fait que ce système reste purement symbolique et ne permet pas d’aider efficacement à analyser et à identifier les causes des accidents. Cela se manifeste principalement dans les domaines suivants : ① Les événements liés aux SOE sont chaotiques et désordonnés ； ②Il y a de nombreuses variables SOE, parmi lesquelles se trouvent des variables qui n’ont aucun rapport avec les événements de stationnement ； ③Le temps d’enregistrement du SOE et le temps d’enregistrement des tendances du DCS (Système de contrôle distribué) ne coïncident pas ； ④Verrouillage lors du déclenchement de l’événement, impossibilité de verrouiller à la restauration ； ⑤Les variables d’entrée et les variables de sortie sont mélangées ； Tout cela est dû principalement au manque de planification globale des SOE lors de la configuration du système, ce qui nuit tant aux tests logiques ultérieurs qu’à l’analyse des événements après mise en service. Changhui Instruments yunrun.com.cn 2. Stratégies de configuration SOE dans le système SIS Pour répondre aux problèmes mentionnés ci-dessus, Changhui Instruments a, grâce à ses années d’expérience en maintenance, résumé les stratégies de configuration SOE suivantes. ①Optimisation de la variable SOE : Le but de SOE est d’aider à analyser l’ordre de déclenchement des événements, en particulier pour l’analyse des accidents de stationnement. Toutes les variables SIS ne doivent pas nécessairement être des variables SOE. Le travail préliminaire le plus important dans la configuration des SOE consiste à sélectionner soigneusement les variables SOE afin de réduire au maximum leur nombre. Le critère de sélection est de déterminer s’il s’agit d’une variable nécessaire pour nous aider à analyser l’accident. Les variables qui participent à la logique mais qui n’ont aucun rapport avec l’événement de stationnement, telles que le chronomètre, l’état des canaux, les conditions de conduite, les variables de notification vers le DCS ou les lampes d’alerte vers la console auxiliaire, sont autant que possible exclues des variables SOE. Assurer que les variables SOE soient toutes des données importantes nécessaires à notre analyse des accidents et à la recherche des pannes. ②Optimisation de la période de fonctionnement du système SIS. Les systèmes SIS sont tous développés sur la base d’un matériel PLC (Programmable Logic Controller). La période de balayage du système est déterminée en fonction du temps de réponse réel du programme, à quoi s’ajoute une marge appropriée. La tâche du système SIS est de surveiller les paramètres du procédé et d’exercer un « contrôle » final sur les dérives susceptibles de provoquer des conséquences graves, dont les actions sont pour la plupart irréversibles. Dès que les conditions d’arrêt sont activées, il est exigé que le dispositif à protéger s’arrête rapidement, en toute sécurité et de manière stable, pour atteindre un état sûr. Par conséquent, nous exigeons que le système ait un cycle de réponse rapide, une charge système faible, et qu’il offre une fiabilité et une sécurité élevées. Plus le cycle de balayage du système est court, moins il y a d’enregistrements par cycle dans les archives SOE, ce qui permet de réduire efficacement l’apparition de plusieurs signaux d’arrêt au cours du même cycle de balayage, facilitant ainsi la recherche des accidents. Conformément aux exigences de la norme « GB/T50770-2013 Spécifications pour la conception des systèmes de contrôle de sécurité dans l’industrie pétrochimique », le temps de réponse du contrôleur (temps d’analyse des entrées et sorties ainsi que temps de calcul) doit être compris entre 100 et 300 ms ； La charge du contrôleur ne dépasse pas 50 %. Réduire le temps d’exécution d’un programme tout en garantissant l’intégrité logique, la fiabilité et la lisibilité constitue une autre tâche importante dans la configuration technique. a. Réduire le travail de prétraitement des données d’entrée : les opérations courantes dans les systèmes DCS, telles que la racine carrée des signaux, la linearisation, le traitement du bruit et du amortissement, doivent autant que possible être effectuées en dehors du système SIS. Par exemple, effectuer la racine carrée du signal et le traitement de amortissement sur le transmetteur en site, convertir à l’avance les signaux de température en signaux standards, etc., afin de réduire autant que possible la charge du système SIS. b. Utiliser de manière flexible les types de données et structures de données simples : une utilisation flexible des types de données lors de la configuration d’un projet permet de réduire efficacement l’occupation mémoire et le temps de calcul. Par exemple, lors de la configuration logique, il convient d’utiliser le moins possible des opérations arithmétiques, au profit des opérations logiques ； Lorsqu’il est nécessaire d’utiliser des opérations arithmétiques, privilégiez l’addition et la soustraction, et utilisez moins la multiplication et la division ； En l’absence d’opérations de multiplication, division, racine carrée, etc., privilégiez les nombres entiers ； Pour les grandeurs physiques utilisées uniquement pour l’interblocage, si l’on choisit des nombres entiers dont la plage est trop petite, ce qui entraîne une précision insuffisante, on peut l’élargir appropriément (par multiples entiers). Lors de l’exécution de calculs conditionnels numériques, utilisez autant que possible les modules de comparaison, et évitez ou utilisez le moins possible les tests d’égalité ； De plus, il convient de traiter différemment les différents types de données lors des opérations, afin d’éviter les débordements erronés du contrôleur et de grandes déviations ; par exemple, pour l’opération de division, il faut vérifier si le diviseur est égal à zéro ； L’opération de racine vérifie si le nombre à raciner est négatif ； Lors de l’utilisation d’opérations telles que la multiplication, la division ou la racine carrée, il est impératif d’utiliser des nombres à virgule flottante, sinon cela entraînera de grandes erreurs de calcul. c. Utiliser avec prudence les types de données complexes et les algorithmes. Les systèmes SIS actuels prennent en charge divers langages de configuration, et de nombreuses bibliothèques de fonctions ont également été développées pour des raisons liées à la protection des droits de propriété intellectuelle et à la lisibilité. Ces outils de configuration facilitent grandement la mise en œuvre des fonctions logiques. Cependant, il convient d’éviter une logique trop lourde lors de son utilisation, afin de ne pas alourdir la charge du contrôleur. Par exemple, utiliser autant que possible la bibliothèque de fonctions système et moins les constructeurs ； Utilisez moins de blocs fonctionnels (Function Blocks ou FB) et plus de fonctions (Function ou FC), car les blocs fonctionnels occupent un espace de stockage distinct ； Réduire ou éviter le calcul PID ； Réduire l'utilisation des instructions de boucle ； L’utilisation d’algorithmes récursifs est strictement interdite. Tant que la logique reste correcte, sûre et lisible, simplifier autant que possible sa structure afin de réduire la charge du contrôleur. ③Grouper les variables SOE : La définition des variables SOE vise principalement à aider à analyser les causes d’un événement, l’ordre d’exécution des actions, etc. Les requêtes ci-dessus ne sont pas utilisées en même temps ; par exemple, pour rechercher la raison du stationnement, il suffit de saisir l’ordre des variables ； Pour analyser les actions, il suffit de déterminer l’ordre temporel des variables de sortie. Si les variables SOE ne sont pas regroupées au préalable, les enregistrements SOE peuvent mélanger les variables d’entrée, les variables de sortie et les variables intermédiaires, ce qui complique la recherche et l’analyse des événements. De plus, lorsque un système SIS intègre simultanément la logique de plusieurs dispositifs ou zones fonctionnelles relativement indépendantes, il est également nécessaire de regrouper les variables SOE. Il convient de noter que, selon le système, les variables SOE de nombreux systèmes doivent être regroupées dès leur définition. Par conséquent, au début de la configuration du projet, il est nécessaire de regrouper à l’avance les variables SOE. a. Tout d’abord, regrouper selon les différentes zones fonctionnelles du système, comme plusieurs séries de production en parallèle, ou le contrôle de plusieurs groupes électrogènes relativement indépendants, etc. Même si ces séries de production ou contrôles d’unité sont répartis sur des contrôleurs SIS différents, le regroupement des variables SOE est nécessaire, car ces contrôleurs SIS peuvent partager un même serveur SOE. b. Grouper selon le type d’entrée/sortie, ne pas inclure les variables intermédiaires ； Pour les grandeurs numériques impliquées dans l’interblocage, la valeur binaire résultant du vote par le module de comparaison est considérée comme un point DI, et non comme une variable intermédiaire ； c. Pour les projets nécessitant un contrôle strict des délais, le numéro de pas de la séquence de contrôle séquentiel est également un paramètre important pour analyser le déroulement des événements, et doit être regroupé séparément. ④Synchronisation horaire (Time Synchronize) : Afin d’assurer la cohérence des tendances historiques et des données SOE dans le temps entre différents systèmes au sein d’un même appareil, il est nécessaire de synchroniser les horloges entre ces systèmes. Par exemple, dans les enregistrements SOE, le temps de la variable provient de l’étiquette temporelle (Time Stamp) fournie par le contrôleur, qui s’exprime en fonction de l’horloge du contrôleur ； L’horloge de la station SOE peut être celle de l’ordinateur de la station d’ingénieur actuelle ; les deux ne coïncident pas nécessairement ； De même, il n’est pas nécessaire qu’il soit identique à l’horloge de la station de l’opérateur. Ce n’est qu’à partir d’une référence temporelle que l’on peut comparer et évaluer les enregistrements de la tendance des grandeurs analogiques et ceux des événements SOE. Il existe de nombreuses méthodes de synchronisation des horloges, telles que la synchronisation par GPS (Global Positioning System), la synchronisation par NTP (Network Time Protocol) ou la synchronisation par correction DCS. Parfois, il est nécessaire d’utiliser plusieurs méthodes de synchronisation en même temps. Lors de la synchronisation des horloges, il convient de prêter attention aux points suivants : a. L’unicité de la source d’horloge. Avec la coexistence de plusieurs systèmes tels que DCS, SIS, ITCC, les postes de commande, les stations de contrôle, les postes d’ingénieur et les postes SOE de différents systèmes maintiennent le même référentiel temporel, afin d’éviter une synchronisation répétée. b. Le système unique assure la cohérence et la direction unidirectionnelle de la synchronisation horaire entre les postes de commande et les postes de contrôle, au niveau supérieur et inférieur. c. Lors de l’utilisation d’une synchronisation corrective, il convient d’éviter les synchronisations aux heures entières (fin de journée, fin de semaine, etc.), afin de prévenir des erreurs importantes dues aux sauts de signal. d. Lors de la correction et de la transmission du temps, il convient d’utiliser correctement les modules de retard afin de garantir la stabilité du signal temporel et sa résistance aux interférences, tout en évitant tout retard dans la transmission du temps. e. Vérifier régulièrement la cohérence des signaux d’horloge afin de détecter en temps opportun les erreurs de synchronisation. En raison de perturbations, de pannes de commutateurs, de défauts de câbles, de conflits d’adresses IP, etc., le signal de synchronisation peut être interrompu. Il est donc nécessaire que le personnel de maintenance effectue des vérifications régulières, redémarre à temps le service de synchronisation ou corrige manuellement les déviations de synchronisation. ⑤Démarrage et arrêt enregistrés par le SOE : Lorsqu’un serveur SOE est équipé de plusieurs contrôleurs SIS ou de plusieurs unités ou dispositifs de contrôle relativement indépendants, les enregistrements SOE de chaque unité (dispositif) dans un tel système ne sont pas nécessairement simultanés. Par exemple, pour les installations de production de plusieurs séries, certaines séries fonctionnent normalement, tandis que d’autres sont en maintenance de routine ； Certaines unités (groupes, dispositifs) connaîtront des arrêts de courte durée. Pour ces équipements soumis à des interventions de maintenance ou à des arrêts temporaires, les enregistrements SOE du système doivent être interrompus ; sinon, pendant l’arrêt, de nombreux enregistrements non pertinents seront générés en raison d’essais d’interlocks, de tests de vannes, de mises au point du système, etc. Ces enregistrements ne sont d’aucune utilité pour analyser les accidents et les pannes, mais ils occupent néanmoins beaucoup d’espace de stockage. En fait, la configuration par défaut de la plupart des fabricants de systèmes est de démarrer automatiquement l’enregistrement SOE dès que le système DCS est mis sous tension. Donc, cette partie offre beaucoup de marge d’amélioration. Par exemple, le TS3000 de Tricon offre jusqu’à 16 groupes d’enregistrements SOE, chaque groupe pouvant conserver jusqu’à 20 000 enregistrements (buffer, premier entré, premier sorti). Chaque enregistrement SOE peut disposer de fonctions de démarrage, d’arrêt et de suppression. Ainsi, pour les stations SOE disposant de nombreux dispositifs, unités, séries ou groupes de machines relativement indépendants, il est possible d’organiser de manière rationnelle les groupes de variables SOE et de définir séparément des conditions appropriées pour l’activation (arrêt, effacement) enregistrement des données SOE, afin de s’assurer que la station SOE ne enregistre que la partie dont nous avons besoin. Pour certains systèmes SIS dont les SOE utilisent du logiciel tiers, l’enregistrement des démarrages et arrêts des SOE s’effectue sur l’ordinateur central ; il est important de communiquer à l’avance avec le fabricant pour garantir la mise en œuvre de ces fonctionnalités. De plus, lors de la configuration SOE, il convient de noter que certains logiciels système enregistrent par défaut uniquement l’heure de l’alarme et non l’heure de la résolution ; par conséquent, ces variables importantes doivent être définies manuellement. Ces points sont les principaux problèmes dans la configuration des SOE, ainsi que les zones où des problèmes surviennent fréquemment lors de la maintenance quotidienne. En somme, le système SIS ne peut pleinement exploiter la fonction des enregistrements SOE que grâce à des stratégies de configuration telles qu’une optimisation rationnelle de la logique, une réduction des variables SOE, une diminution de la charge sur les contrôleurs et un regroupement efficace, afin qu’ils deviennent véritablement des outils d’analyse et de diagnostic des pannes. Auteur : Xu Qiang, Centre de maintenance de la filiale Qilu de Sinopec