工業生產中的“主動剎車”，是怎麼實現的？

最近幾年，各大汽車製造商都把一套系統作為主要賣點——

當車輛在行駛過程中，透過這套系統，在檢測到前方有障礙物或離前車太近時，能夠提醒司機及時剎車，甚至主動採取緊急制動，以保證駕駛安全。而這，就是我們很常見的汽車「主動剎車系統」。

隨著社會的不斷髮展，“安全無小事”已經成為各行各業的基本準則，對汽車行業來說如此，對石油化工、煤化工、天然氣等連續生產、且帶有一定“高危屬性”的行業來說就更加不容小覷。

那麼問題就來了，汽車可以使用「主動剎車系統」減少安全隱患，對於上述這些重工業來說，有沒有類似的系統，能夠及時、準確發現危險?又能主動踩上一腳剎車呢?

警鐘長鳴，工業生產需要一道安全門

看過電影《烈火英雄》的都知道，石油行業的危險性非常高，而與之相通的還有煉化、化工、煤化氣等等行業，這些被稱為過程型工業。

我們再來看一組資料，以“安全生產事故”為關鍵詞，在搜尋引擎得到1億個相關結果;而以“化工廠”“事故”為關鍵詞，相關結果數量也高達4千萬個。

可見在工業場景中，安全問題受到的關注程度不亞於“吃瓜熱搜”。據統計， 2020年全國生產安全事故死亡人數為2.74萬餘人，儘管較往年有大幅度下降，但這個數字背後，帶來的經濟損失以及對家庭和社會的傷害，依然複雜嚴峻。

在這樣的前提下，對於保有大量液壓、高溫鍋爐、化工生產等裝置的工業生產企業來說，就需要一道安全門——安全儀表系統(Safety Instrumented Systems，簡稱SIS)。

什麼是SIS?

SIS即安全儀表系統，它根據美國儀表協會(ISA)對安全系統控制系統的定義而得名，也被稱為緊急停車系統(ESD)、安全聯鎖系統(SIS)或儀表保護系統(IPS)等。

對大部分朋友來說，SIS應該是一個比較陌生的概念，但我們可以把它想象成上文提到的汽車主動剎車系統，只不過SIS多應用在工業場景裡。

它可以透過感測器，監控生產過程中的溫度、壓力、流量、液位等等資訊，如果指數超標或者裝置出現故障，SIS安全儀表系統就可以自動，或者在必要時手動完成預先設定的安全動作，保護操作人員與裝置的安全。

透過上述介紹，可以看到：能夠提供連續的安全聯鎖保護的SIS，在核電站、煉油、石化、化工等大量工業領域當中都是一道十分重要的“安全門”。

踩好剎車，SIS必須具備的三大能力

值得注意的是，在瞭解汽車“主動剎車系統”的過程中，不難發現該系統本身存在的一些問題：反應過於靈敏導致異常制動、資訊反饋不準確等等。

而在工業生產過程中，長時間處於“後臺靜默執行”狀態的SIS如果經常出現這樣的“小動作”，則可能會造成停工停產，甚至更嚴重的損失。因此這就需要SIS具備幾個關鍵能力，接下來我們以施耐德電氣旗下Triconex品牌最新的安全儀表系統Tricon CX為例，展開來講——

·投票否決：可信的容錯能力

生產過程複雜、封閉且多變，就極易出現虛假訊號報警。因此，業內多會採取一種類似選舉中的“多方監督，多數票決定”的結構進行判斷。

以Tricon CX為例，它採用了經典的三重冗餘TMR(Triple Modular Redundant)結構設計。簡單來說就是：會為裝置設施提供3個感測器，當其中1個報警，另外兩個沒有反應時，系統就會判定本次“投票”無效。這和我們常見的多數票獲勝的投票制度類似，這樣一來，就能夠有效減少因為虛假資訊而帶來的停機停產。

·硬核實力：強大的檢測能力

某種程度上講，SIS就像戰士身上的鎧甲，它不會主動產出攻擊，而當作戰者受到傷害，能立即起到防護作用。但與鎧甲不同的是，SIS還需要在不動作的時候，檢測本身是否有故障，並且判斷出最終動作是否能正確執行。要做到這種無時無刻的“外察”和“自省”，就需要其具備強大的檢測能力。

同樣以Tricon CX為例， 透過Tricon CX 安全系統可以搭建成超過1,500,000個物理三模冗餘 I/O 訊號的安全系統平臺，相當於一箇中等城市的常住人口數量。輔以高達6,0000條SOE容量(Sequence Of Event，指事件順序記錄)，以及最遠70KM的遠端擴充套件能力。透過這種“天眼”級別的檢測，做到了“事無鉅細、面面俱到”。

除了“大而全”，處理速度也得“快而強”，Tricon CX控制器採用了先進的高速工業晶片以及高達1GB的匯流排傳輸。同時，Tricon CX支援1毫秒SOE解析度，迴路監督功能、整合HART功能等。這些模組就像手機晶片，為SIS系統的執行提供強勁動力。

·守護底線：不斷提升的安全能力

安全是SIS存在的底線。然而，換一個角度來講，SIS不僅需要保障生產過程中的安全，在如今的數字時代中，SIS的資訊保安也同樣重要。

跟判斷食品安全與否，可以檢視其有沒有獲得相關的食品認證等級一樣，SIS夠不夠安全其實也有相關的認證。Tricon CX就獲得了SIL-3功能安全認證及SL1資訊保安認證，這兩個認證在行業中均是接近“行業標準天花板”的存在。

另外，值得一提的是，Tricon CX隸屬Triconex家族，與其他Triconex系統使用同樣的軟體，形成軟硬體一體化。同時基於施耐德電氣EcoStruxureTM建立了全面的數字化安全解決方案。真正做到“安全，Tricon CX是認真的”。

工作介質易燃易爆、裝置裝置大型化、工藝過程複雜……都是過程型工業的特點，透過海內外的相關事故案例，我們都能窺見：如果其間發生事故，將帶來難以估量的嚴重後果。除此之外在電力、軌道交通、核工業等行業也面臨著同樣的安全問題。

在這種情況下，施耐德電氣Triconex系統作為SIS行業中的典型代表和主力軍，能夠為工業生產加上一道堅固的安全門，成為不可缺少的保障。