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El sistema SIS es la abreviatura de Safety Instrumented System, que es un sistema de instrumentación de seguridad. Se desarrolló a partir del ESD (Emergency Shutdown Device, sistema de parada de emergencia), con el objetivo de brindar protección integral y segura durante todo el proceso de inicio y parada de las instalaciones de producción. A medida que las instalaciones petroquímicas se vuelven más grandes y los sistemas de protección por interconexión se vuelven más complejos, los sistemas SIS son utilizados cada vez más. SOE es la abreviatura de Sequence Of Event, que se refiere al registro en orden de los eventos. Se utiliza para registrar el momento y el tipo de fallos (paradas) que ocurren. Por lo general, los sistemas SIS incluyen su propio software SOE, destinado al análisis de accidentes y a la identificación de fallos. Dado que las plantas químicas modernas son cada vez más complejas, existen muchas causas que pueden provocar su parada. Por lo tanto, tanto los procesos como los instrumentos dependen cada vez más de los registros SOE para ayudar a identificar las causas de dicha parada. Dirección del artículo original: yunrun.com.cn/tech/1934.html 1. Razones por las cuales el SOE en los sistemas SIS es prácticamente inútil En muchos casos de producción, en comparación con la necesidad de una lógica de interbloqueo completa, rigurosa y detallada, la mayoría de los proyectos no prestan suficiente atención a la configuración del SOE. Como resultado, el sistema SOE queda sin utilidad real, ya que no puede ayudar de manera efectiva a analizar y determinar las causas de los accidentes. Se manifiesta principalmente en los siguientes aspectos: ① Los eventos relacionados con las SOE son caóticos y desordenados ； ②Hay muchas variables SOE; entre ellas se encuentran algunas que no están relacionadas con los eventos de estacionamiento ； ③El tiempo de registro de SOE y el tiempo de registro de tendencias del DCS (Sistema de Control Distribuido) no coinciden ； ④Se bloquea al activarse el evento, pero no se logra bloquear al restaurarlo ； ⑤Las variables de entrada y las variables de salida se mezclan ； En resumen, la razón principal es la falta de un plan general para el SOE durante la configuración del proyecto; esto no solo dificulta las pruebas lógicas posteriores, sino que también complica el análisis de los eventos una vez que el sistema está en funcionamiento. Changhui Instruments, yunrun.com.cn. 2. Estrategias de configuración de SOE en el sistema SIS. Ante los problemas mencionados, Changhui Instruments, basándose en su experiencia acumulada a lo largo de los años en mantenimiento, ha establecido las siguientes estrategias de configuración de SOE. ①Optimizar la variable SOE: El propósito de SOE es ayudar a analizar el orden en que ocurren los eventos, especialmente en el análisis de accidentes de estacionamiento. No todas las variables SIS necesitan ser variables SOE. La selección cuidadosa de las variables SOE, con el fin de reducir su número al mínimo, es la tarea preliminar más importante en la configuración de SOE. El criterio de selección es si se trata de una variable necesaria para ayudarnos a analizar el accidente. En cuanto a aquellas variables que forman parte de la lógica del sistema pero que no están relacionadas con el incidente de estacionamiento, como los temporizadores de tiempo, el estado de los canales, las condiciones de conducción, las variables de alerta dirigidas al DCS o las luces de alerta en la consola auxiliar, se procura no incluirlas en las variables SOE. Se garantiza que las variables SOE sean los datos importantes que necesitamos para analizar los accidentes y localizar las fallas. ②Optimización del ciclo de operación del sistema SIS. Los sistemas SIS se desarrollan sobre la base de hardware de tipo PLC (Controlador Lógico Programable). El ciclo de escaneo del sistema se determina en función del tiempo de respuesta real del programa, más un margen adecuado. La tarea del sistema SIS es monitorear los parámetros del proceso y ejercer un “control” final sobre las situaciones que podrían causar consecuencias graves. La mayoría de sus acciones son irreversibles. Una vez que se activan las condiciones de parada, se exige que el dispositivo que debe protegerse se detenga de manera rápida, segura y estable, para quedar en un estado seguro. Por lo tanto, exigimos que el sistema tenga un ciclo de respuesta rápido y una carga sistémica baja, con el objetivo de lograr una alta fiabilidad y seguridad. Cuanto más corto sea el ciclo de escaneo del sistema, menor será la cantidad de registros que aparecen en los registros SOE durante un mismo ciclo. De esta manera, se puede reducir efectivamente la aparición de múltiples señales de parada en el mismo ciclo de escaneo, lo que facilita la identificación de los accidentes. De acuerdo con los requisitos de la norma «GB/T50770-2013 Especificaciones para el diseño de sistemas de instrumentación de seguridad en la industria petroquímica», el tiempo de respuesta del controlador (tiempo de escaneo de entradas y salidas más tiempo de procesamiento) debe estar entre 100 y 300 ms ； La carga del controlador no debe superar el 50%. Otra tarea importante en la configuración de sistemas es cómo reducir el tiempo de ejecución del programa, manteniendo al mismo tiempo la integridad lógica, la fiabilidad y la legibilidad. a. Reducir el trabajo de preprocesamiento de los datos de entrada. Las operaciones comunes en los sistemas DCS, como la extracción de la raíz cuadrada de las señales, su linearización, así como el tratamiento del ruido y la amortiguación, deben realizarse, en la medida de lo posible, fuera del sistema SIS. Por ejemplo, se puede realizar la extracción de raíz cuadrada de las señales y el procesamiento de atenuación en los transmisores en el lugar, así como convertir las señales de temperatura a señales estándar con antelación, de modo de reducir al mínimo la carga del sistema SIS. b. Utilizar de manera flexible los tipos de datos y estructuras de datos simples. Al utilizar de forma flexible los tipos de datos durante la configuración de un proyecto, se puede reducir efectivamente el consumo de memoria y acortar el tiempo de procesamiento. Por ejemplo, al configurar lógicamente, se deben utilizar lo menos posible operaciones aritméticas, y en su lugar, operaciones lógicas ； Cuando sea necesario utilizar operaciones aritméticas, se debe preferir la suma y la resta, y usar menos la multiplicación y la división ； Cuando no hay operaciones de multiplicación, división, raíces cuadradas, etc., se deben utilizar preferentemente números enteros ； Para las magnitudes analógicas utilizadas únicamente para la interconexión, si se emplean números enteros, el rango es muy pequeño lo que provoca una precisión insuficiente; en ese caso, se puede ampliar adecuadamente dicho rango (en múltiplos enteros). Al realizar operaciones de comparación numérica, utilice siempre los módulos de comparación, y evite o minimice el uso de operaciones de igualdad ； Además, al realizar operaciones con diferentes tipos de datos, se debe tratar cada uno de ellos de manera distinta, a fin de evitar que el controlador sufra desbordamientos o presente grandes desviaciones. Por ejemplo, en las operaciones de división, es necesario verificar si el divisor es igual a cero ； La operación de raíz verifica si el número del cual se busca la raíz es negativo ； Al utilizar operaciones como la multiplicación, la división o la extracción de raíces, es necesario usar números en punto flotante; de lo contrario, se generarán grandes errores en los cálculos. c. Utilizar con precaución los tipos de datos y algoritmos complejos. Los sistemas SIS actuales admiten varios lenguajes de configuración, y también existen muchas bibliotecas de funciones, por razones relacionadas con la protección de la propiedad intelectual y la legibilidad. Estas herramientas de configuración facilitan enormemente la implementación de funciones lógicas. Pero al usarlo, se debe evitar una lógica excesivamente compleja que aumente la carga del controlador. Por ejemplo, usar la biblioteca de funciones del sistema tanto como sea posible, y utilizar menos constructores ； Use menos bloques funcionales (Function Blocks o FB), y prefiera las funciones propiamente dichas (Function o FC), ya que los bloques funcionales ocupan espacio de almacenamiento adicional ； Reducir o evitar el cálculo PID ； Reducir el uso de instrucciones de bucle ； Queda estrictamente prohibido el uso de algoritmos recursivos, entre otros. Manteniendo la lógica correcta, segura y legible, se debe simplificar tanto como sea posible la estructura lógica con el fin de reducir la carga del controlador. ③El agrupamiento de las variables SOE se realiza principalmente para ayudar a analizar las causas de los eventos, el orden en que se ejecutan las acciones, etc. Las consultas anteriores no se utilizan al mismo tiempo; por ejemplo, para buscar la razón del estacionamiento, solo es necesario introducir el orden secuencial de las variables ； Para analizar las acciones, solo es necesario ordenar cronológicamente las variables de salida. Si las variables SOE no se agrupan de antemano, los registros SOE pueden contener variables de entrada, variables de salida y variables intermedias mezcladas, lo que dificulta la búsqueda y el análisis de los eventos. Además, a veces un sistema SIS alberga al mismo tiempo la lógica de varios dispositivos o áreas funcionales relativamente independientes, lo que también requiere agrupar las variables SOE. Cabe señalar que, dependiendo del sistema, las variables SOE de muchos sistemas deben agruparse ya en su definición. Por lo tanto, en las fases iniciales de configuración del proyecto, es necesario agrupar por adelantado las variables SOE. a. Primero, se agrupan según las diferentes áreas funcionales del sistema, como por ejemplo, varias series de producción que operan en paralelo, o el control de varios grupos de máquinas que son relativamente independientes entre sí. Incluso si estos sistemas de control de series o unidades de producción están distribuidos en diferentes controladores SIS, es necesario agrupar las variables SOE, ya que estos controladores SIS pueden compartir un mismo servidor SOE. b. Agrupar según el tipo de entrada y salida; no incluir variables intermedias ； Para las magnitudes analógicas que participan en la interconexión, el valor booleano resultante de la comparación por parte de los módulos correspondientes se considera como un punto DI, y no como una variable intermedia ； c. En los proyectos que requieren un control estricto de los tiempos, el número de pasos en la secuencia de ejecución también es un parámetro importante para analizar el proceso de los eventos; por lo tanto, debe ser considerado como un grupo separado. ④Sincronización de relojes (Time Synchronize): Para garantizar la coherencia en los datos de tendencias históricas y en los datos SOE entre los diferentes sistemas dentro de un mismo dispositivo, es necesario realizar la sincronización de relojes entre ellos. Por ejemplo, en los registros de las SOE, el tiempo de las variables es la marca de tiempo (Time Stamp) que proviene del controlador; esta marca se basa en el reloj del controlador ； Y el reloj de la estación SOE podría ser el reloj del ordenador de la estación de ingenieros; no necesariamente coinciden ； Tampoco es necesario que sea el mismo que el reloj de la estación del operador. Solo sobre la base de un marco temporal es posible comparar y evaluar el registro de las tendencias de los valores analógicos con el registro de los eventos SOE. Existen muchos métodos para sincronizar los relojes, como la sincronización mediante el GPS (Global Positioning System), el NTP (Network Time Protocol), o la corrección de desviaciones mediante DCS. A veces, es necesario utilizar varios métodos de sincronización al mismo tiempo. Al sincronizar relojes, se deben tener en cuenta los siguientes puntos: a) La unicidad de la fuente de reloj. En la coexistencia de varios sistemas como DCS, SIS e ITCC, las estaciones de operación, estaciones de control, estaciones de ingeniería y estaciones SOE de los diferentes sistemas mantienen el mismo marco temporal, evitando así la sincronización repetida. b. El sistema único debe garantizar la consistencia y la dirección unidireccional en la sincronización de las estaciones de operación y de control, tanto en los niveles superiores como inferiores. c. Al utilizar la sincronización correctiva, es necesario evitar la sincronización en horas enteras (todo el día, toda la semana, etc.), para prevenir errores significativos causados por cambios bruscos en la señal. d. En la corrección de desviaciones en la transmisión de la hora, además de garantizar que la señal horaria sea estable y esté libre de interferencias, es necesario utilizar correctamente los módulos de retardo, a fin de evitar retrasos en la transmisión de la hora. e. Verificar periódicamente la coherencia de la señal del reloj, para detectar a tiempo los errores en la sincronización. Debido a interferencias, fallos en los conmutadores, problemas en los cables o conflictos de direcciones IP, la señal de sincronización puede interrumpirse. Por lo tanto, es necesario que el personal de mantenimiento realice inspecciones periódicas para reiniciar el servicio de sincronización a tiempo o corregir manualmente las desviaciones en la sincronización. ⑤El registro de inicio y parada en los SOE: En un conjunto de servidores SOE que cuentan con varios controladores SIS, o bien con múltiples unidades o dispositivos de control independientes entre sí, los registros de tipo SOE de cada una de estas unidades (dispositivos) no necesariamente ocurren al mismo tiempo. Por ejemplo, en los equipos de producción de varias series, algunas series funcionan normalmente, mientras que otras están en mantenimiento rutinario ； Algunas unidades (módulos, dispositivos) experimentarán paradas breves. En estos dispositivos que requieren mantenimiento o paradas temporales, los registros SOE del sistema deben detenerse; de lo contrario, durante el período de inactividad se generarán numerosos registros inválidos debido a pruebas de interbloqueo, pruebas de válvulas y ajustes del sistema. Estos registros no son útiles para analizar accidentes o fallos, pero sí ocupan mucho espacio de almacenamiento. De hecho, la configuración predeterminada de la mayoría de los fabricantes de sistemas es que se active automáticamente el registro SOE al encender el sistema DCS. Por lo tanto, hay mucho margen para optimizar esta parte. Por ejemplo, en el Tricon TS3000, el sistema ofrece hasta 16 grupos de registros SOE; cada grupo puede almacenar un máximo de 20.000 registros (en búfer, por orden de llegada). Se pueden configurar funciones de inicio, detención y borrado para cada grupo de registros SOE. De esta manera, en las estaciones SOE que cuentan con muchos dispositivos, unidades, series o grupos de máquinas relativamente independientes, es posible organizar de forma adecuada los grupos de variables SOE. Así, se pueden establecer las condiciones adecuadas para el inicio (detención, eliminación) de la grabación de datos SOE, asegurando que la estación SOE solo registre esa información que realmente necesitamos. En el caso de algunos sistemas SIS cuyos SOE utilizan software de terceros, la activación y desactivación de dichos SOE se realiza desde la estación de control principal. Es necesario comunicarse con el fabricante con antelación para garantizar que estas funciones funcionen correctamente. Además, al configurar el SOE, también es necesario tener en cuenta que algunos softwares de sistema, por defecto, solo registran la hora de la alarma y no la hora de su resolución; por lo tanto, estas variables importantes deben configurarse manualmente. Los puntos anteriores son los principales problemas en la configuración de SOE, así como las áreas donde con frecuencia surgen problemas durante el mantenimiento diario. En resumen, el sistema SIS puede aprovechar al máximo la función de los registros SOE mediante estrategias de configuración como la optimización adecuada de la lógica, la reducción de las variables SOE, la disminución de la carga en los controladores y el agrupamiento eficaz de datos. De esta manera, los registros SOE pueden convertirse realmente en una herramienta útil para analizar y diagnosticar fallos. Autor: Xu Qiang, Centro de Operaciones y Mantenimiento de la filial de Sinopec en Qilu