联锁控制方法及装置、安全仪表系统与流程

1.本公开涉及石油、天然气、化工以及制药等过程控制技术领域，尤其涉及一种联锁控制方法及装置、安全仪表系统。


背景技术：

2.在石油、化工、天然气等过程控制领域中，安全仪表系统(sis)作为重要的保护层起到了越来越重要的作用。安全仪表系统包括多个安全仪表功能(sif)回路，因此，每个安全仪表功能回路的设计直接关系到整个石化装置的安全性能。一旦安全功能失效，就可能导致相当大的人身和经济、甚至环境的巨大损失。但是，如果一个安全仪表功能回路设计不合理或者不是最佳的，就会经常发生误停车或误动作，引起非计划停车，也会给企业打来巨大的经济损失，同时给人身和环境带来潜在的威胁。
3.一取一的联锁结构是比较常用的安全仪表功能回路结构形式之一，虽然其安全性和可用性不是最佳的选择，但是在设计过程中，一取一的联锁结构还大量地应用于sil 0或sil 1的场合。根据iec 61511的要求，一取一的联锁结构(hft＝0)是完全可以应用于sil 0或sil 1的场合，甚至可以应用于sil 2的某些场合。
4.尤其对于已经建设完成或投运十几年的石化装置，由于早期对于sil的关注度偏低，采用了很多的一取一的联锁结构，甚至全装置停车的联锁回路也是采用一取一的联锁结构。对于采用一取一的联锁结构的安全仪表功能回路，由于现有技术中的不足，无法对输入信号进行有效识别，经常出现虚假信号导致误停车或误动作，给企业带来巨大的经济损失。
5.如何在保障安全仪表功能回路安全的前提下，减少误停车或误动作发生的次数或概率，成为行业越来越关注的问题。


技术实现要素：

6.本公开提供了一种联锁控制方法及装置、安全仪表系统。
7.根据本公开的一方面，提供了一种联锁控制方法，应用于安全仪表系统，方法包括：
8.在接收到故障信号的情况下，保持当前状态并启动计时功能；
9.根据预设的故障类型与故障信号的对应关系，确定故障信号对应的故障类型，并针对故障类型产生提醒信号；
10.在预设时间内故障被消除的情况下，产生复位信号以进行复位，否则，向安全仪表系统发送触发信号以触发与故障信号相对应的联锁动作。
11.在一些可能的实现方式中，针对故障类型产生提醒信号，包括：
12.产生报警信号，并显示故障类型和与故障信号相对应的安全仪表功能回路。
13.在一些可能的实现方式中，方法还包括：
14.在接收到故障信号的情况下，向安全仪表系统发送安全保护信号，以将与故障信
号相对应的安全仪表功能回路转入安全保护状态。
15.在一些可能的实现方式中，在接收到故障信号之前，方法还包括：
16.接收安全仪表系统中各个安全仪表的检测信号；
17.在检测信号与对应的预设信号不相同的情况下，确定检测信号为故障信号。
18.在一些可能的实现方式中，检测信号包括以下中至少之一：流量信号、压力信号、液位信号、温度信号、产品组分信号、振动信号、位移信号、转速信号。
19.在一些可能的实现方式中，故障类型包括以下中至少之一：管线堵塞、短路、断路、超量程、信号干扰、操作波动、非法操作。
20.在一些可能的实现方式中，预设时间小于或等于与故障类型相对应的工艺安全时间。
21.根据本公开的第二方面，本公开提供了一种联锁控制装置，应用于安全仪表系统，装置包括：
22.故障处理模块，用于在接收到故障信号的情况下，保持当前状态并启动计时功能；
23.故障确定与提醒模块，用于根据预设的故障类型与故障信号的对应关系，确定故障信号对应的故障类型，并针对故障类型产生提醒信号；
24.复位与触发联锁模块，用于在预设时间内故障被消除的情况下，产生复位信号以进行复位，否则，向安全仪表系统发送触发信号以触发与故障信号相对应的联锁动作。
25.在一些可能的实现方式中，故障确定与提醒模块包括：
26.报警子模块，用于产生报警信号；
27.显示子模块，用于显示故障类型和与故障信号相对应的安全仪表功能回路。
28.在一些可能的实现方式中，故障处理模块还用于：
29.在接收到故障信号的情况下，向安全仪表系统发送安全保护信号，以将与故障信号相对应的安全仪表功能回路转入安全保护状态。
30.在一些可能的实现方式中，装置还包括：
31.信号接收模块，用于接收安全仪表系统中各个安全仪表的检测信号；
32.故障诊断模块，用于在检测信号与对应的预设信号不相同的情况下，确定检测信号为故障信号。
33.在一些可能的实现方式中，预设时间小于或等于与故障类型相对应的工艺安全时间。
34.根据本公开的第三方面，本公开提供了一种安全仪表系统，包括本公开任一实施例中的联锁控制装置。
35.本公开实施例的技术方案，在接收到故障信号的情况下，不会直接触发联锁动作，而是启动计时功能，如果在预设时间内故障被消除，不再触发与故障信号对应的联锁动作，如果在预设时间内故障未被消除，则触发与故障信号对应的联锁动作。相对于接收到故障信号即触发联锁动作的情况，本公开实施例的联锁控制方法，设定了预设时间，以便维修人员可以在预设时间内修复一些会引起误动作或误停车的故障，从而可以延长或避免误动作或误停车的时间间隔，减少误动作或误停车的次数和概率，降低由于误动作或误停车导致的经济损失，降低给人身和环境带来的潜在威胁。
36.应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本公开的实施例的关键或重要特
征，也不用于限制本公开的范围。本公开的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
37.附图用于更好地理解本方案，不构成对本公开的限定。其中：
38.图1为本公开一实施例中联锁控制方法的示意图；
39.图2为本公开一实施例中联锁控制方法的工作流程示意图；
40.图3为本公开一实施例中联锁控制装置的结构框图；
41.图4为本公开另一实施例中联锁控制装置的结构框图；
42.图5为本公开另一实施例中联锁控制装置的结构框图；
43.图6为本公开一实施例中联锁控制装置的功能框图；
44.图7为本公开一实施例中安全仪表系统的结构框图；
45.图8为现有技术中一取一结构的markov模型；
46.图9为采用本公开实施例联锁控制方法的一取一结构的markov模型。
具体实施方式
47.以下结合附图对本公开的示范性实施例做出说明，其中包括本公开实施例的各种细节以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。因此，本领域普通技术人员应当认识到，可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改，而不会背离本公开的范围和精神。同样，为了清楚和简明，以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。
48.安全仪表系统包括多个安全仪表功能回路，还包括可编程逻辑控制器(plc)。安全仪表功能回路为安全仪表所在的回路，例如，流量仪表对应的安全仪表功能回路即为流量仪表所在的回路。各个安全仪表功能回路中的各安全仪表(例如流量仪表、温度仪表、压力检测仪表等)与plc的输入i/o接口连接，plc的输出i/o接口与各安全仪表功能回路中的执行部件(例如泵、阀门等)连接，plc用于监控各个安全仪表功能回路的运行。在安全仪表功能回路中的安全仪表出现故障时，plc会通过输出i/o接口触发与该安全仪表功能回路对应的联锁动作，使该安全仪表功能回路停止运行，以保障安全仪表系统的安全。但是，实际运行中，经常出现误动作或误停车，引起系统的非计划停车，也会给企业打来巨大的经济损失，同时给人身和环境带来潜在的威胁。
49.为了延长误动作或误停车的时间间隔或者减少误停车发生的次数和概率，本公开实施例提供一种联锁控制方法。
50.图1为本公开一实施例中联锁控制方法的示意图，如图1所示，该联锁控制方法应用于安全仪表系统，该方法可以包括：
51.s110：在接收到故障信号的情况下，保持当前状态并启动计时功能；
52.s120：根据预设的故障类型与故障信号的对应关系，确定故障信号对应的故障类型，并针对故障类型产生提醒信号；
53.s130：在预设时间内故障被消除的情况下，产生复位信号以进行复位，否则，向安全仪表系统发送触发信号以触发与故障信号对应的联锁动作。
54.示例性地，联锁控制方法可以被联锁控制装置来执行。在接收到故障信号的情况下，联锁控制装置保持当前状态并启动计时功能，等待故障被消除。
55.示例性地，可以预设故障类型与故障信号的对应关系表，在接收到故障信号的情况下，可以根据预设的故障类型与故障信号的对应关系，确定出与故障信号对应的故障类型。
56.示例性地，在预设时间内故障被消除后，产生复位信号使得联锁控制装置进行复位，以便联锁控制装置继续进行监测。如果在预设时间内故障未被消除，向安全仪表系统中的plc发送触发信号，plc基于触发信号通过输出i/o触发与故障信号对应的联锁动作，以使对应的安全仪表功能回路停止运行。
57.本公开实施例的联锁控制方法，在接收到故障信号的情况下，不会直接触发联锁动作，而是启动计时功能，如果在预设时间内故障被消除，不再触发与故障信号对应的联锁动作，如果在预设时间内故障未被消除，则触发与故障信号对应的联锁动作。相对于接收到故障信号即触发联锁动作的情况，本公开实施例的联锁控制方法，设定了预设时间，以便维修人员可以在预设时间内修复一些会引起误动作或误停车的故障，从而可以延长或避免误动作或误停车的时间间隔，减少误动作或误停车的次数和概率，降低由于误动作或误停车导致的经济损失，降低给人身和环境带来的潜在威胁。本公开实施例的联锁控制方法可以满足目标sil的要求，可以适用于sil 0和sil 1的场合。
58.在一种实施方式中，在接收到故障信号之前，联锁控制方法还可以包括：接收安全仪表系统中各个安全仪表的检测信号；在检测信号与对应的预设信号不相同的情况下，确定该检测信号为故障信号。
59.示例性地，安全仪表功能回路可以为一取一结构的联锁回路。
60.示例性地，可以接收输入的与各安全仪表相对应的预设信号，该预设信号可以为安全仪表功能回路安全运行状态下各安全仪表的安全运行参数。当检测信号位于预设信号(即安全运行参数)范围时，表示安全仪表功能回路处于安全运行状态。
61.示例性地，联锁控制装置可以包括输入模块，操作人员可以通过输入模块输入各安全仪表的预设信号，并存储，以便可以用存储的预设信号来判断检测信号是否为故障信号。在过程控制领域中，各安全仪表的预设信号可以为包括上限值和下限值的量程范围。
62.示例性地，可以实时对各个安全仪表功能回路进行监测，实时接收各个安全仪表的检测信号。当检测信号与对应的预设信号不相同，即检测信号位于预设信号范围之外时，确定该检测信号为故障信号，表示安全仪表功能回路不再处于安全运行状态。此时，将检测信号确定为故障信号，以便对故障进行确认或维修。
63.示例性地，在石油、化工、天然气等过程控制领域中，需要对流量、压力、液位、温度等过程运行参数进行监控。本公开实施例中，检测信号的类型可以包括流量信号、压力信号、液位信号、温度信号、产品组分信号、振动信号、位移信号、转速信号等中的至少一种。可以理解的是，流量、压力、液位、温度等仪表可以将流量、压力、液位、温度等检测量转化为对应的电信号(例如电流、电压、电阻、脉冲等)而输入至联锁控制装置中。对应地，故障信号的类型可以包括流量信号、压力信号、液位信号、温度信号、产品组分信号、振动信号、位移信号、转速信号等中的至少一种。例如，检测信号为压力信号，预设的压力信号范围为p1至p2，当检测信号不在p1至p2的范围时，则该检测信号被确定为故障信号。
64.本公开实施例中，检测信号不再局限于0/1逻辑，丰富了检测信号的输入类型，可以有效区分虚假信号和真实信号。
65.在一种实施方式中，针对故障类型产生提醒信号，可以包括：产生报警信号，并显示故障类型和与故障信号相对应的安全仪表功能回路。
66.示例性地，确定故障信号对应的故障类型后，需要产生报警信号，以便提示操作人员出现故障。为了进一步向操作人员展示故障类型以及协助操作人员，可以显示故障类型以及与故障信号相对应的安全仪表功能回路，从而，操作人员在获知出故障的安全仪表功能回路以及故障类型后，可以更加有针对性地对对应的安全仪表功能回路进行检修，提高检修准确性和效率。例如，维修人员听到报警后，通过显示装置获知故障类型为流量故障以及对应的安全仪表功能回路，便可以对该安全仪表功能回路的流量进行针对性检修或替换，大大提高了获知故障根源的效率，而且提高了维修速度。
67.示例性地，各安全仪表功能回路中的各仪表与plc的输入i/o接口进行连接，根据产生故障信号的i/o接口的地址，便可以获知产生故障的安全仪表功能回路。
68.示例性地，各安全仪表功能回路对应有唯一的标识码。显示与故障信号相对应的安全仪表功能回路，可以为，显示与故障信号相对应的标识码，从而，操作人员通过标识码便可以确认出现故障的安全仪表功能回路。
69.可以理解的是，安全仪表系统中各安全仪表功能回路包括多个部件，如果直接显示安全仪表功能回路的结构，会增加显示的难度。可以为各安全仪表功能回路设置唯一的标识码，维修人员观看到显示的标识码后，便可以通过标识码确定对应的安全仪表功能回路，这样的显示方式，降低了显示的难度，更容易实现。
70.示例性地，标识码可以为安全仪表功能回路对应的代号或者可以为安全仪表功能回路的名称等，标识码的具体形式可以根据需要设置，只要可以对各安全仪表功能回路进行区分即可。
71.在一种实施方式中，联锁控制方法还可以包括：
72.在确定出故障信号的情况下，向安全仪表系统发送安全保护信号，以将与故障信号相对应的安全仪表功能回路转入安全保护状态。
73.示例性地，在某一安全仪表功能回路出现故障时，如果该安全仪表功能回路继续正常使用，可能导致危险。本公开实施例中，在确定出故障信号的情况下，向安全仪表系统发送安全保护信号，从而，安全仪表系统可以将与故障信号相对应的安全仪表功能回路进行安全保护，避免出现危险。
74.示例性地，安全保护状态可以为当前运行状态，将与故障信号相对应的安全仪表功能回路转入安全保护状态，也就是说，将与故障信号相对应的安全仪表功能回路保持为当前运行状态。例如，在故障信号为压力信号时，将安全仪表功能回路转入安全保护状态，也就是说，使安全仪表功能回路保持当前运行状态，例如，泵的流量保持当前状态，阀门的开度保持当前状态，以防止压力进一步恶化而引起危险。
75.示例性地，安全保护状态还可以为本领域其它形式的安全运行状态，例如，控制泵的流量进入相对安全的状态、控制阀门开度进入相对安全的状态，只要安全仪表功能回路处于该状态不会进一步导致危险即可。
76.在一种实施方式中，故障类型可以包括管线堵塞、短路、断路、超量程、信号干扰、操作波动、非法操作等中的至少一种。
77.在一种实施方式中，预设时间可以小于或等于工艺安全时间，例如工艺安全时间
为60分钟，预设时间可以小于或等于60分钟。示例性地，各种故障类型所对应的工艺安全时间可以不相同，预设时间可以小于或等于与故障类型相对应的工艺安全时间。例如，在故障类型为第一类型故障的情况下，预设时间可以小于或等于第一工艺安全时间，例如第一工艺安全时间为30分钟；在故障类型为第二类型故障的情况下，预设时间可以小于或等于第二工艺安全时间，例如第二工艺安全时间为60分钟。
78.在预设时间内故障被消除的情况下，可以产生复位信号，以使得联锁控制装置进行复位，以便联锁控制装置可以继续进行联锁控制。在步骤s110中，在接收到故障信号的情况下，联锁控制装置保持当前状态，不能再继续进行下一个故障信号检测。当预设时间内故障被消除后，联锁控制装置在复位信号的作用下复位，从而可以继续进行故障信号检测。
79.示例性地，可以设置故障消除开关，如果在预设时间内故障被消除，维修人员可以按动故障消除开关，联锁控制装置接收到故障消除指令，则表示故障在预设时间内被消除，从而，联锁控制装置产生复位信号进行复位。
80.示例性地，在故障被消除后，联锁控制装置不再接收到故障信号，从而，联锁控制装置可以根据不再接收到故障信号而自动产生复位信号进行复位。
81.如果在预设时间内，故障未被消除，向安全仪表系统发送触发信号，以触发与故障信号相对应的联锁动作，使得与故障相对应的安全仪表功能回路停止运行。
82.示例性地，向安全仪表系统发送触发信号，可以包括：在预设时间结束的情况下，自动向安全仪表系统发送触发信号；或者，在预设时间内，基于触发指令，向安全仪表系统发送触发信号。
83.例如，维修人员发现故障类型为无法在预设时间内消除的故障或者必须停机跳闸的紧急故障，那么维修人员可以通过触动触发开关发出触发指令，联锁控制装置接收到触发指令后，向安全仪表系统发送触发信号。
84.如果在预设时间内故障未被消除，如果对应的安全仪表功能回路继续运行可能会导致危险，因此，在此情况下，触发与故障信号相对应的联锁动作，使得对应的安全仪表功能回路停止运行，进而实现停机跳闸，避免危险发生。
85.图2为本公开一实施例中联锁控制方法的工作流程示意图。如图2所示，联锁控制装置接收检测信号，并对检测信号进行诊断；在诊断出检测信号为故障信号的情况下，启动计时并产生提醒信号，并向安全仪表系统发送安全保护信号，以保护对应的安全仪表功能回路；判断是否在预设时间内消除故障，若是，产生复位信号对联锁控制装置进行复位，若否，向安全仪表系统发送触发信号以触发联锁动作。安全仪表系统的plc接收到触发信号后，触发与故障信号相对应的联锁动作，使得对应的安全仪表功能回路停止运行。
86.在一种实施方式中，本公开实施例中的联锁控制方法可以通过可编程逻辑控制器来实现。示例性地，联锁控制方法也可以采用计算机来实现。
87.图3为本公开一实施例中联锁控制装置的结构框图。本公开实施例还提供一种联锁控制装置(amo)，可以应用于安全仪表系统。如图3所示，联锁控制装置可以包括：
88.故障处理模块31，用于在接收到故障信号的情况下，保持当前状态并启动计时功能；
89.故障确定与提醒模块32，用于根据预设的故障类型与故障信号的对应关系，确定故障信号对应的故障类型，并针对故障类型产生提醒信号；
90.复位与触发联锁模块33，用于在预设时间内故障被消除的情况下，产生复位信号以进行复位，否则，向安全仪表系统发送触发信号以触发与故障信号相对应的联锁动作。
91.图4为本公开另一实施例中联锁控制装置的结构框图。在一种实施方式中，如图4所示，故障确定与提醒模块32可以包括：
92.报警子模块321，用于产生报警信号；
93.显示子模块322，用于显示故障类型和与故障信号相对应的安全仪表功能回路。
94.在一种实施方式中，故障处理模块31还用于：在接收到故障信号的情况下，向安全仪表系统发送安全保护信号，以将与故障信号相对应的安全仪表功能回路转入安全保护状态。
95.图5为本公开另一实施例中联锁控制装置的结构框图。在一种实施方式中，如图5所示，联锁控制装置还可以包括：
96.信号接收模块34，用于接收安全仪表系统中各个安全仪表的检测信号；
97.故障诊断模块35，用于在检测信号与对应的预设信号不相同的情况下，确定检测信号为故障信号。
98.在一种实施方式中，检测信号包括以下中至少之一：流量信号、压力信号、电流信号、电压信号、速度信号。
99.在一种实施方式中，故障类型包括以下中至少之一：管线堵塞、短路、断路、超量程、信号干扰、操作波动、非法操作。
100.在一种实施方式中，预设时间小于或等于与故障类型相对应的工艺安全时间。
101.图6为本公开一实施例中联锁控制装置的功能框图。下面结合故障类型说明联锁控制装置的具体工作过程。
102.如图6所示，现场仪表(也可以叫做安全仪表)通过输入i/o接口与plc连接，plc通过输出i/o接口与安全仪表功能回路中的执行部件连接。
103.在故障诊断模块确定出故障信号后，故障处理模块响应于故障信号，联锁控制装置执行动作3(即保持当前状态)，并启动计时功能；故障确定与提醒模块显示故障类型并产生报警。
104.情形1：维修人员在报警信号的提醒下核实现场仪表的工作状态，如果发生无法在预设时间内维修的故障，维修人员可以操作触发开关来发出触发指令，联锁控制装置执行动作2(即停机跳闸)，使与故障对应的安全仪表功能回路停止运行。
105.情形2：维修人员在报警信号的提醒下核实现场仪表的工作状态，如果故障类型为管线堵塞，维修人员立即解决该故障，关闭对应的阀门进行疏通工作。如果在预设时间内故障被消除，产生复位信号，联锁控制装置执行动作1(即复位返回初始状态)；如果在预设时间内管线堵塞故障未被消除，联锁控制装置执行动作2(即停机跳闸)，使与管线堵塞故障对应的安全仪表功能回路停止运行。
106.情形3：维修人员在报警信号的提醒下核实现场仪表的工作状态，如果故障类型为短路，维修人员立即解决短路问题。如果在预设时间内短路故障被消除，联锁控制装置执行动作1(即复位返回初始状态)；如果在预设时间内短路故障未被消除，联锁控制装置执行动作2(即停机跳闸)，使与短路故障对应的安全仪表功能回路停止运行。
107.情形4：维修人员在报警信号的提醒下核实现场仪表的工作状态，如果故障类型为
断路，维修人员立即解决断路问题。如果在预设时间内断路故障被消除，联锁控制装置执行动作1(即复位返回初始状态)；如果在预设时间内断路故障未被消除，联锁控制装置执行动作2(即停机跳闸)，使与断路故障对应的安全仪表功能回路停止运行。
108.情形5：维修人员在报警信号的提醒下核实现场仪表的工作状态，如果故障类型为信号干扰，信号干扰自动消除后，联锁控制装置执行动作1(即复位返回初始状态)；如果在预设时间内信号干扰未被消除，联锁控制装置执行动作2(即停机跳闸)，使与断路故障对应的安全仪表功能回路停止运行。
109.本公开实施例还提供一种安全仪表系统。图7为本公开一实施例中安全仪表系统的结构框图。如图7所示，安全仪表系统包括本公开以上实施例中的联锁控制装置和多个安全仪表功能回路。多个安全仪表功能回路中的各安全仪表(也可以叫做现场仪表)通过输入i/o接口与联锁控制装置连接，联锁控制装置与plc连接，plc通过输出i/o接口与安全仪表功能回路中的执行部件连接，具体地，plc通过输出i/o接口与安全仪表功能回路中各执行部件连接。
110.对于本公开实施例的技术方案，可以采用马尔克夫(markov)模型及转移矩阵的方法，计算得到pfd和mttf的数值，来验证延长误停车时间的时间间隔或降低误停车概率的可操作性。
111.可以将本公开实施例中的联锁控制方法应用到一个具体的安全仪表系统的安全完整性测试验证上。假设变送器的在线检修的平均维修时间为一个班次8小时，即tr＝8，则在线检修的修复率μ0＝1/tr＝1/8。一次无故障停车后，安全仪表系统重启的时间为一天即24小时，即tsd＝8，则系统修复率μ
sd
＝1/tsd＝1/24；功能测试周期为一年8760小时，假设是理想状态，即诊断覆盖率c＝100％；同时假设在一个测试周期内系统达到极限状态。
112.表1为变送器的失效数据，变送器的失效数据如表1所示。
113.表1变送器的失效数据
114.序号失效类型失效率(hr
‑1)1可检测到的安全失效率λ
sd
02未检测到的安全失效率λ
su
8.4
×
10
‑83可检测到的危险失效率λ
dd
2.58
×
10
‑74未检测到的危险失效率λ
du
3.2
×
10
‑85诊断失效率λ
p
2.95
×
10
‑8115.图8为现有技术中一取一结构的markov模型。
[0116][0117]
表达式(1)为第一转移矩阵，第一转移矩阵为现有技术中markov模型的转移矩阵。根据图8和第一转移矩阵，可以得到如表达式(2)的第一状态转移矩阵：
[0118][0119]
第一状态转移矩阵中第i行第j列的元素为经过一个小时后设备由状态i转变为状态j的概率。一取一结构的矩阵对应的状态依次为：
[0120]
0：正常状态；
[0121]
1：安全失效状态；
[0122]
2：检测到的危险失效状态；
[0123]
3：未检测到的危险失效状态。
[0124]
利用markov模型，取时间增量为1小时。
[0125]
初始状态矩阵s0＝[1 0 0 0]；危险失效矩阵v
d
＝[0 0 1 1]
t
。
[0126]
根据8760次迭代计算，要求时的危险失效概率
[0127]
pfd
avg
＝s0p
8760
v
d
＝1.4133
×
10
‑4。
[0128]
将第一状态转移举证中失效状态的行和列截断成第一q矩阵，如下：
[0129][0130]
然后用单位矩阵减去第一q矩阵得到第一n矩阵，最后对第一n矩阵取逆，得到第一n1矩阵。最后将第一n1矩阵的状态0的数字相加，得到第一mttf＝3448279 7 7＝3448292小时，约394年。
[0131]
图9为采用本公开实施例联锁控制方法的一取一结构的markov模型。
[0132][0133]
其中，∑表示该行其他元素之和。表达式(2)为第二转移矩阵，第二转移矩阵为采用本公开实施例联锁控制方法后markov模型的转移矩阵。
[0134]
根据图9和第二转移矩阵，可以得到如表达式(4)的第二状态转移矩阵：
[0135][0136]
第二状态转移矩阵中第i行第j列的元素为经过一个小时后设备由状态i转变为状态j的概率。一取一结构的矩阵对应的状态依次为：
[0137]
0：正常状态；
[0138]
1：诊断状态；
[0139]
2：安全失效状态；
[0140]
3：检测到的危险失效状态；
[0141]
4：未检测到的危险失效状态。
[0142]
利用马尔科夫模型，取时间增量为1小时。
[0143]
初始状态矩阵s0＝[1 0 0 0]；危险失效矩阵v
d
＝[0 0 1 1]
t
。
[0144]
根据8760次迭代计算，要求时的危险失效概率pfd
avg
＝s0p
8760
v
d
＝1.4118
×
10
‑4。
[0145]
将第二状态转移矩阵中失效状态的行和列截断成第二q矩阵，如下：
[0146][0147]
然后用单位矩阵减去第二q矩阵得到第二n矩阵，最后对第二n矩阵取逆，得到第二n1矩阵。最后将第二n1矩阵的状态0的数字相加，得到第二mttf＝31249921 7 63 64＝31250056小时，约3567年。
[0148]
将第二mttf与第一mttf进行结果对比：
[0149]
[31250056小时(3567年)远远大于3448292小时(394年)。
[0150]
结论：采用本公开实施例的联锁控制方法的安全仪表系统模型的第二mttf值远大于现有技术中安全仪表系统模型的第一mttf值，并且对pfd
avg
值的影响可以忽略。因此，采用本公开实施例的联锁控制方法的安全仪表系统的平均误动作或误停车的时间间隔相比于现有技术得到大大改善。
[0151]
应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本公开中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本公开的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。
[0152]
上述具体实施方式，并不构成对本公开保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本公开的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本公开保护范围之内。