制御システムDCS ESD SIS 討論スレッド

SISシステムの概要 安全な生産と危険な化学物質の取り扱いというニーズに応え、危険な化学プロセスの設計段階において、生産制御用のDCSシステムに加えて、安全計装システムであるSISが設置されます。その目的は、安全な生産を確保するとともに、危険が発生しそうになった際に迅速に対応し、生産や生産設備の安全性を守り、危険事故の発生を可能な限り防ぐことです。以前はSISの多くの機能がDCSシステムで実現されていましたが、特に小規模や危険度が低い低圧低温の生産システムでは、ほとんどの緊急停止システムの機能が生産制御システムに統合され、別途SISシステムを設置しないケースが多かったです。その主な理由は、安全性を確保しつつコストを考慮し、投資を削減するためです。しかし、近年中国の工業生産において安全上の事故がますます深刻化する中、安全最優先という考え方に基づき、SISシステムは生産制御システムであるDCSから独立した別個の安全制御システムとして導入されている。

ESD緊急停止システムは、安全独立の原則に基づき、DCS分散制御システムから独立しており、その安全レベルはDCSよりも高い。通常、ESDシステムは静的な状態にあり、人の介入は必要ありません。安全保護システムとして、製造プロセス制御の上に位置し、装置の安全性をリアルタイムでオンラインで監視する。製造装置に緊急事態が発生した場合のみ、DCSシステムを経由せず、ESDから直接保護連鎖信号が出力され、現場の機器を安全に保護し、危険の拡大による甚大な損失を防ぎます。関連資料によると、人は危険な状況下での判断や操作がしばしば遅れがちで信頼性に欠ける。作業員が命の危機に直面した場合、60秒以内に反応しなければならないが、誤った判断をする確率は99.9％にも上る。したがって、制御システムから独立した安全連動装置を設置することは非常に重要であり、これは安全な生産を実現するための重要な指針です。動くべき時には動き、動くべきでない時には動かない。これがESDシステムの顕著な特徴です。ESD制御システムのCPUのスキャン周期は一般的に数十ミリ秒で、制御システムがスキャンする制御ポイントの数によって異なりますが、おおよそ50ms前後です。そのため、ESDの応答時間は極めて速いのです。現在、中国で広く普及している主流のESDシステムは、アメリカのTRICONEX製で、中国の自動化企業である康吉森自動化が代理販売を行っています。

なぜESDシステムを別途設置するのでしょうか？もちろん、一般的な安全インターロック保護機能もDCSによって実現できる。しかし、より大規模な緊急停止システムについては、安全独立の原則に従ってDCSとは別に設置すべきであり、その主な理由は以下の通りです。（1）制御機能と安全機能が同時に故障する確率を低減し、DCSの一部に障害が発生しても安全保護システムが危険にさらされないようにするため。（2）大型装置や回転機械設備においては、緊急停止システムの応答速度が速いほど望ましいからです。これにより機器を保護し、事故の拡大を防ぐことができます；また、事故原因の記録を明確にするのにも役立ちます。また、DCSは大量のプロセス監視情報を処理するため、その応答速度を速くすることは難しい； （3）DCSシステムはプロセス制御システムであり、動的なものであるため頻繁な人の介入が必要で、これにより人的な誤動作が引き起こされる可能性がある；一方、ESDは静的なため人為的な介入は不要であり、このようにESDを設定することで人為的な誤動作を防ぐことができる。

DCS----分散制御システム 1 DCSとは何か？DCSは分散制御システムの英語略称（Distributed Control System）で、国内の自動制御業界では集散制御システムとも呼ばれています。 2DCSは、コンピュータ技術、制御技術、ネットワーク技術が高度に統合された産物です。DCSは通常、複数のコントローラー（プロセスステーション）を用いて製造プロセス内の多数の制御ポイントを制御し、各コントローラーはネットワークで接続されてデータの交換が可能です。操作はコンピュータ操作ステーションを使用し、ネットワークを介してコントローラと接続して生産データを収集し、操作指令を伝達する。したがって、DCSの主な特徴は一言で言えば、「分散制御・集中管理」です。

インターロック対トリップ、ESD＆SIS　李達　2018-5-9　英語には自動制御に関する専門用語として「インターロック」と「トリップ」という2つの言葉があり、意味は似ているものの違いもある。これら2つの英語由来の言葉は、中国語ではしばしば「連鎖」と訳されるため、混乱を招き、少し問題となります。 英語において、「interlock」という言葉は、もともと比較的単純な予防保護装置の一種を指し、あるスイッチやバルブが特定の状態にある場合、システムの安全性を確保するために、それに関連する他のスイッチやバルブも必ず設定された対応する状態になければならないようにするものでした。 今日では、「インターロック」という言葉の意味は、人為的な操作やシステム制御によって引き起こされる可能性のあるシステム上の危険を防ぐための装置やシステム設定を指すものまで拡大している。つまり、甲が動作する際に乙が必ずある特定の状態になっていなければならないようにする装置または設定のことです。最も簡単な例えは、道路と鉄道が交差する場所にある道路用のフェンスです。列車が通過するときにはフェンスが下ろされ、道路の交通が止まり、交通安全が確保されます；列車が通過した後、柵が開き、交通安全を確保するために道路交通が再開される。 英語の「trip」という言葉は、もともと産業界においては「ジャンプ」または「トリガー」という意味でした。自動制御分野では、変位、温度、圧力、流量といった制御パラメータがあらかじめ設定された限界条件（閾値）に達したときに、自動的にあらかじめ設定されたプログラムを実行し始めるような自動制御装置や仕組みを指します。例えば、特定のスイッチやバルブを開閉するといった動作によって、システムをあらかじめ設定された安定状態に自動的に移行させるのです。つまり、甲の動作や状態があらかじめ設定された閾値に達したとき、乙は迅速に対応措置を講じて危険を排除し、甲をその場に留めたり、安定して制御可能な状態に戻したりしなければならない。最も単純な例が安全弁である。 両者の根本的な違いは設計思想の違いにあり、一方は通常状態やインタラクション状態に向けた設定やデザインであり、もう一方は偶発的な極限事象に向けた設定やデザインです。 “「インターロック」は、一般的に相互に切り替えられ、元の状態に戻せるように設計されています。わかりやすく例えるなら、道路と鉄道が交差する分岐点で、列車が近づいてくると道路のフェンスが下がり、歩行者や自動車は停止して待つ必要があります。これは、列車が安全に通過できるようにするためです。列車が通過した後には、フェンスが上がり、歩行者が通常通りに分岐点を渡れる元の状態に戻ります。もちろん優先順位が設けられており、鉄道輸送が最優先のランクにあります。この「interlock」はしばしば「連鎖」と訳されており、それがすでに定着した表現ですが、個人的には「連動」と訳した方が適切だと思います。なぜなら、これは優先順位のある連動メカニズムであり、安全性を確保するために逆方向にも動作可能だからです。「ロック」と言っても構いませんが、完全に固定されるわけではなく、頻繁に開閉できます。 “「trip」は異なり、完全性を確保するため、一般的に「trip」はあるパラメータが事前に設定された閾値に達すると、装置やシステムが「トリガー」されたり「作動」したりして、あらかじめ設定された安定状態で停止するように設計されている。また、安全が確認されるまで人の手によるチェックが必要であり、その後でなければ手動で復元またはリセットし、再び動作を続けたり元の状態に戻ったりすることはできない；一般的には、セキュリティ上のリスクを排除するため、一度トリガーされると元の状態に自動的に復帰する機能は設計されたり、備えられたりしません。 典型的な例が安全弁です。システム内の圧力が限界に達すると、安全弁が作動してシステム内の圧力が解放され、システムは安全な状態に戻ります。しかし、システムや装置は自動的に元の状態に戻ることはできず、またそうすべきでもありません。それらはこの安全な状態のままであり、人間による点検・原因究明・介入処理、そして安全弁の再検査・校正・復帰を待つことになります。また、システムや装置の設定も、ある安定した状態や初期状態からやり直さなければなりません。私の個人的な意見では、この「trip」は「起跳」または「トリガー」と訳すべきだと思います。 今日、この概念は引き続き発展を続けており、現在の自動制御システムにおけるESDや、それに続くSISもまさにこの考え方の延長線上にある。 通常、自動制御システムはDCSとESD/SISで構成される。 DCS（分散制御システム／Distributed Control System。国内の自動化業界では集散制御システムとも呼ばれる）； ESD（緊急停止装置／Emergency Shutdown Device）、SIS（安全計装システム／Safety Instrument System）。 サッカーの試合には審判とアウトサイドライン審判がおり、ボールがラインの内側にある場合、両チームの選手のあらゆる行動が規則内か違反かは審判が判断し、試合を続行させる；しかし、ボールがサイドラインに触れると、それは試合の終了を意味し、審判の判断ではなく、アウトオブバウンズ審判が旗を挙げて笛を吹き、試合を一時停止させ、その後ルールに従って再開される。 ここでもう一つ例を挙げると、DCSの役割はサッカー場の審判員に似ています。そこには多くの「インターロック」機能や設定が含まれており、それは試合を正常に進行させるためのルールに相当し、装置内では各システムが正常に動作し続けるようにするものです；一方、ESDやSISの役割は、サッカー場のサイドラインにいる審判に似ており、常に警戒を怠らず、安全性を最優先します。予定されたパラメータが下限に達し、設定された閾値に達すると、容赦なく作動して装置を即座に停止させ、ある安定した安全状態に移行させます。その後、まずは人の手による検査を行い、不具合を排除し、安全であることを確認してから、運転を再開するか、初期状態からやり直さなければならない。