摘要
這篇文章表述了選擇安全PLC的系統(tǒng)方法論。它將描述基于技術(shù)要求（如安全要求）和商業(yè)要求（如可用性和生命周期成本分析）對(duì)安全PLC的評(píng)價(jià)。
關(guān)鍵字
安全PLC，冗余結(jié)構(gòu)，生命周期成本，利潤率
ABSTRACT
This paper will present a systematic methodology for selecting a Safety PLC platform. It will describe the evaluation of Safety PLC’s based upon both technical requirements (i.e. safety requirements) and commercial requirements (i.e. availability and Life Cycle Cost analysis).
KEYWORDS
Safety PLC, Redundant Architecture, Lifecycle Cost, Benefit-to-Cost Ratio
引言
如何選擇貫串流程工業(yè)控制的安全儀表系統(tǒng)（SIS）已經(jīng)成為重要的話題。很多公司已經(jīng)接受了基于性能的標(biāo)準(zhǔn)，諸如：ANSI/ISA 84.01、IEC 61508和IEC 61511。越來越多的儀表制造商進(jìn)入了遵從這些標(biāo)準(zhǔn)的行列。他們開發(fā)了大量的產(chǎn)品“適用于”安全儀表系統(tǒng)。這些產(chǎn)品包括傳感器、變送器、閥門、閥門定位器和各種邏輯解算器。
很多用戶并不擔(dān)心如何選擇合適的傳感器、變送器或者閥門定位器，但對(duì)于品種繁多的邏輯解算器卻無所適從。問題非常清楚，邏輯解算器的選擇范圍從簡單報(bào)警分離結(jié)構(gòu)到超過了20家不同廠商生產(chǎn)的各種各樣安全PLC。這些PLC的結(jié)構(gòu)從1選1到三重化和四重化冗余系統(tǒng)，具有不同等級(jí)的自診斷。
對(duì)于這么多的選擇，控制工程師如何選出“最佳”的系統(tǒng)用于他的項(xiàng)目或者工廠呢？如果他犯了保守的錯(cuò)誤，選擇比滿足應(yīng)用要求更復(fù)雜的系統(tǒng)，可能要多花掉企業(yè)的幾萬美圓。另外，更糟的是，過分簡單的系統(tǒng)不能達(dá)到要求，使人生安全至于不必要的危險(xiǎn)之中。當(dāng)考慮到整個(gè)生命周期的成本時(shí)，問題會(huì)更嚴(yán)重。
一旦你完成了危險(xiǎn)分析，進(jìn)行了初始設(shè)計(jì)和完成一些安全完整性等級(jí)（SIL）的計(jì)算，你認(rèn)為你的工作完成了嗎？答案是否，還有一些問題需要考慮。比如這個(gè)項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性如何？安全儀表系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是否優(yōu)化了成本、增加了可用性、減少了誤動(dòng)作？安全儀表系統(tǒng)是工廠設(shè)施的投資嗎？比如考慮下面的簡單情形：
·一個(gè)人有一所位于可能發(fā)生洪災(zāi)地點(diǎn)的房子；
·洪災(zāi)保險(xiǎn)的費(fèi)用為 $1,000 / 年；
·修復(fù)因洪災(zāi)造成的房屋損失估計(jì)為 $10,000；
·發(fā)生洪災(zāi)的概率為 50 年一次。
你會(huì)為上述的事件投資購買洪災(zāi)保險(xiǎn)嗎？假設(shè)有 6% 貼現(xiàn)率和10年的房屋所有權(quán)， 未來價(jià)值計(jì)算產(chǎn)生的費(fèi)用是 $13,181。因而，按照規(guī)定，上述保險(xiǎn)要比實(shí)際的事件花費(fèi)的多。如果人們能夠分析上述的情形，為什么不采用相同的邏輯來復(fù)審安全儀表系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方案呢？
本文提出了5步方法論，幫助你執(zhí)行安全儀表系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)分析，確保選到“最佳”的系統(tǒng)：
1. 第一步 – 選擇一種可以使用的SIS結(jié)構(gòu)進(jìn)行評(píng)估（傳感器、邏輯解算器和最終部件）；
2. 第二步 – 執(zhí)行 SIL 計(jì)算，基于給定功能測試間隔，決定要求時(shí)的平均失效概率（PFDavg）和平均安全失效時(shí)間（MTTFS）；
3. 第三步 – 根據(jù)現(xiàn)在凈價(jià)值（NPV）計(jì)算生命周期成本；
4. 第四步 – 計(jì)算利潤率；
5. 對(duì)每種可能用于項(xiàng)目的 SIS 結(jié)構(gòu)重復(fù)上面步驟。
注：第一步和第二步代表的任務(wù)與安全生命周期相關(guān)，并且通常已經(jīng)在安全儀表系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時(shí)執(zhí)行了。
圖1 － 經(jīng)濟(jì)分析流程圖
