安全控制方法、系统及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种安全控制方法、系统及装置，属于石油化工安全生产领域。所述方法包括：将获取自同一现场的信号分别输入四个信号通道，所述四个信号通道之间建立有通道间信息传输通讯机制；在每一信号通道上执行多重软件四取二表决运算，输出软件表决结果；将所述四个信号通道的最后一重表决运算输出的软件表决结果输入硬件表决电路进行硬件表决，输出硬件表决结果作为控制信号。本发明专利技术的安全控制方法、系统及装置对来自同一现场的信号在四个互为冗余的信号通道上进行多重四取二软件表决，当其中一个或两个信号通道出现故障时，依旧能够实现安全控制。本发明专利技术的安全控制方法、系统及装置能有效的降低安全失效率和误关停率。及装置能有效的降低安全失效率和误关停率。及装置能有效的降低安全失效率和误关停率。

【技术实现步骤摘要】
安全控制方法、系统及装置


[0001]本专利技术涉及石油化工安全生产领域，具体地涉及一种安全控制方法、一种安全控制系统及一种安全控制装置。

技术介绍

[0002]安全控制系统是保证石油化工安全生产的最为重要设备之一，用以监视工业过程中潜在的危险，及时发出报警信息或自动执行预定保护功能，防止石油化工工艺危险事件发生或减缓其后果，以确保人员、设备及工厂周边环境的安全。
[0003]目前，石油化工生产企业常采用安全控制系统，在满足总体需求和保证系统可靠性指标的前提下，提高系统的安全完整性等级(SIL)，实现安全控制系统单通道达到SIL3的水平。而硬件故障裕度是指安全仪表系统在不发生整体故障的情况下能够保持并继续运行的硬件失效数量。为了尽量减少由于共因失效对系统造成的影响，一般要求安全控制系统的硬件故障裕度大于或等于1。硬件故障裕度为1，是指有两台设备，其结构约束如下，即两个组件或子系统中的一个发生危险失效不能阻止安全动作的触发。
[0004]目前，能达到硬件故障裕度为1的并且得到广泛应用的系统结构主要包括：二取一(1oo2)、三取二(2oo3)、二乘二取二结构。二取一结构为常用于两个独立控制器、并各自带有自己独立I/O的场合。如果一个通道故障发生危险失效，另一个通道正常工作，系统仍能处于安全状态。二取一结构虽然使得硬件故障裕度提高了，但是由于这种结构不会改变任何输出状态或输出表决，导致这种结构的安全失效分数较低，因此整个安全功能想要达到较高的安全完整性等级就会比较困难。三取二结构由三个并联子通道构成，三个子通道在输出端进行三选二表决。三取二安全性高，可以达到故障容错，也就是说单一的安全失效不会影响其正常的安全功能，但一般的三取二系统在检测方面以及运算速度方面仍存在缺陷，如果单个通道发生故障，有可能存在系统无法检测的情况，这会导致故障不能被及时发现，且架构复杂，实现成本也较高。二乘二取二结构由四个CPU组成两个子系统，每个子系统都有一个比较输出单元，子系统之间采用双系热备方式进行切换，这在很大程度上影响了系统的实时性与可用性，如果切换造成数据丢失还会导致误关停，这样的系统安全性、可靠性和可用性都不高。
[0005]另外，目前的安全控制系统已经从早期基于模拟技术全面转变为采用数字化技术。数字化系统依靠软件编程实现其安全逻辑功能，由于软件失效机理不同于硬件随机失效，是一种共因失效，所述共因失效是指在一个系统中由于某种共同原因而引起两个或两个以上单元的同时失效，导致单一的诱因或失效对系统的多个部件或多个部分造成不良影响。

技术实现思路

[0006]为解决上述问题，本专利技术实施方式的目的是提供一种安全控制方法、系统及装置。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供一种安全控制方法，用于石油化工生产
安全控制，所述方法包括：
[0008]将获取自同一现场的信号分别输入四个信号通道，所述四个信号通道之间建立有通道间信息传输通讯机制；
[0009]在每一信号通道上执行多重软件四取二表决运算，输出软件表决结果；
[0010]将所述四个信号通道的最后一重表决运算输出的软件表决结果输入硬件表决电路进行硬件表决，输出硬件表决结果作为控制信号。
[0011]可选的，所述在每一信号通道上执行多重软件四取二表决运算，包括：在每一信号通道上执行两重软件四取二表决运算。
[0012]可选的，所述在每一信号通道上执行多重软件四取二表决运算，包括：四个信号通道采用不同的处理器执行多重软件四取二表决运算。
[0013]可选的，所述执行多重软件四取二表决运算，包括：
[0014]在进行每一重软件四取二表决运算时，对输入的信号进行故障判断并剔除故障信号后进行信号表决输出。
[0015]本专利技术第二方面提供一种基于上述安全控制方法的安全控制系统，用于石油化工生产安全控制，所述安全控制系统包括：
[0016]四个信号通道，每一信号通道上均设置有输入模块、逻辑处理模块和输出模块；
[0017]所述输入模块用于信号输入；
[0018]所述逻辑处理模块连接所述输入模块，所述逻辑处理模块包括通讯模块、存储器和微处理器；所述通讯模块用于信号通道间信号值的获取，所述存储器中存储有多重软件四取二表决运算的程序指令，所述微处理器用于执行存储器中的程序指令；
[0019]所述输出模块连接所述逻辑处理模块，用于输出信号通道最后一重表决运算输出的软件表决结果；
[0020]硬件表决模块，内置硬件表决电路，且连接每个信号通道的输出模块，用于对四个信号通道的最后一重表决运算输出的四个软件表决结果进行硬件表决和控制信号输出。
[0021]可选的，所述输入模块包括输入卡，用于实现信号通道输入信号的转换和传输；所述输出模块包括输出卡，用于对信号通道最后一重表决运算输出的软件表决结果进行转换并输出该信号通道的表决信号；所述输入卡和输出卡基于微处理器实现。
[0022]可选的，所述硬件表决模块包括输出端子板，所述输出端子板连接每一信号通道的输出卡，所述输出端子板内置硬件表决电路，用于对四个信号通道的最后一重表决运算输出的表决信号进行硬件表决并输出控制信号。
[0023]可选的，所述四个信号通道分别为信号通道A、信号通道B、信号通道C和信号通道D；
[0024]所述硬件表决电路由并联的第一二取一硬件表决电路和第二二取一硬件表决电路组成；
[0025]所述第一二取一硬件表决电路由信号通道A和信号通道B输出的表决信号控制，所述第一二取一硬件表决电路在信号通道A和信号通道B输出的表决信号中有一路表决信号为有效信号的情况下导通并输出该有效的表决信号；
[0026]所述第二二取一硬件表决电路由信号通道C和信号通道D输出的表决信号控制，所述第二二取一硬件表决电路在信号通道C和信号通道D输出的表决信号中有一路表决信号
为有效信号的情况下导通并输出该有效的表决信号。
[0027]可选的，每一信号通道的输出卡采取输出触点成对输出信号通道的表决信号；其中，
[0028]信号通道A的输出卡输出的表决信号为表决信号A1和表决信号A2；
[0029]信号通道B的输出卡输出的表决信号为表决信号B1和表决信号B2；
[0030]信号通道C的输出卡输出的表决信号为表决信号C1和表决信号C2；
[0031]信号通道D的输出卡输出的表决信号为表决信号D1和表决信号D2。
[0032]可选的，所述硬件表决电路包括八个开关端子，分别为第一开关端子、第二开关端子、第三开关端子、第四开关端子、第五开关端子、第六开关端子、第七开关端子和第八开关端子，所述第一至第八开关端子分别由表决信号A1、表决信号B1、表决信号B2、表决信号A2、表决信号C1、表决信号D1、表决信号D2和表决信号C2控制；
[0033]所述第一开关端子与第二开关端子并联，形成第一并联电路；所述第三开关端子与第四开关端子并联形成第二并联电路；所述第五本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种安全控制方法，用于石油化工生产安全控制，其特征在于，所述方法包括：将获取自同一现场的信号分别输入四个信号通道，所述四个信号通道之间建立有通道间信息传输通讯机制；在每一信号通道上执行多重软件四取二表决运算，输出软件表决结果；将所述四个信号通道的最后一重表决运算输出的软件表决结果输入硬件表决电路进行硬件表决，输出硬件表决结果作为控制信号。2.根据权利要求1所述的安全控制方法，其特征在于，所述在每一信号通道上执行多重软件四取二表决运算，包括：在每一信号通道上执行两重软件四取二表决运算。3.根据权利要求1所述的安全控制方法，其特征在于，所述在每一信号通道上执行多重软件四取二表决运算，包括：四个信号通道采用不同的处理器执行多重软件四取二表决运算。4.根据权利要求1
‑
3中任一项权利要求所述的安全控制方法，其特征在于，所述执行多重软件四取二表决运算，包括：在进行每一重软件四取二表决运算时，对输入的信号进行故障判断并剔除故障信号后进行信号表决输出。5.一种基于权利要求1
‑
4中任一项权利要求所述的安全控制方法的安全控制系统，用于石油化工生产安全控制，其特征在于，所述安全控制系统包括：四个信号通道，每一信号通道上均设置有输入模块、逻辑处理模块和输出模块；所述输入模块用于信号输入；所述逻辑处理模块连接所述输入模块，所述逻辑处理模块包括通讯模块、存储器和微处理器；所述通讯模块用于信号通道间信号值的获取，所述存储器中存储有多重软件四取二表决运算的程序指令，所述微处理器用于执行存储器中的程序指令；所述输出模块连接所述逻辑处理模块，用于输出信号通道最后一重表决运算输出的软件表决结果；硬件表决模块，内置硬件表决电路，且连接每个信号通道的输出模块，用于对四个信号通道的最后一重表决运算输出的四个软件表决结果进行硬件表决和控制信号输出。6.根据权利要求5所述的安全控制系统，其特征在于，所述输入模块包括输入卡，用于实现信号通道输入信号的转换和传输；所述输出模块包括输出卡，用于对信号通道最后一重表决运算输出的软件表决结果进行转换并输出该信号通道的表决信号；所述输入卡和输出卡基于微处理器实现。7.根据权利要求6所述的安全控制系统，其特征在于，所述硬件表决模块包括输出端子板，所述输出端子板连接每一信号通道的输出卡，所述输出端子板内置硬件表决电路，用于对四个信号通道的最后一重表决运算输出的表决信号进行硬件表决并输出控制信号。8.根据权利要求7所述的安全控制系统，其特征在于，所述四个信号通道分别为信号通道A、信号通道B、信号通道C和信号通道D；所述硬件表决电路由并联的第一二取一硬件表决电路和第二二取一硬件表决电路组成；所述第一二取一硬件表决电路由信号通道A和信号通道B输出的表决信号控制，所述第一二取一硬件表决电路在信号通道A和信号通道B输出的表决信号中有一路表决信号为有
效信号的情况下导通并输出该有效的表决信号；所述第二二取一硬件表决电路由信号通道C和信号通道D输...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹德舜，姜巍巍，李荣强，郭怡安，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司青岛安全工程研究院，
类型：发明
国别省市：