摘要
       這篇文章表述了選擇安全PLC的系統方法論。它將描述基于技術要求（如安全要求）和商業要求（如可用性和生命周期成本分析）對安全PLC的評價。

關鍵字
       安全PLC，冗余結構，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控制的安全儀表系統（SIS）已經成為重要的話題。很多公司已經接受了基于性能的標準，諸如：ANSI/ISA 84.01、IEC 61508和IEC 61511。越來越多的儀表制造商進入了遵從這些標準的行列。他們開發了大量的產品“適用于”安全儀表系統。這些產品包括傳感器、變送器、閥門、閥門定位器和各種邏輯解算器。

       很多用戶并不擔心如何選擇合適的傳感器、變送器或者閥門定位器，但對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警分離結構到超過了20家不同廠商生產的各種各樣安全PLC。這些PLC的結構從1選1到三重化和四重化冗余系統，具有不同等級的自診斷。

       對于這么多的選擇，控制工程師如何選出“最佳”的系統用于他的項目或者工廠呢？如果他犯了保守的錯誤，選擇比滿足應用要求更復雜的系統，可能要多花掉企業的幾萬美圓。另外，更糟的是，過分簡單的系統不能達到要求，使人生安全至于不必要的危險之中。當考慮到整個生命周期的成本時，問題會更嚴重。

       一旦你完成了危險分析，進行了初始設計和完成一些安全完整性等級（SIL）的計算，你認為你的工作完成了嗎？答案是否，還有一些問題需要考慮。比如這個項目的經濟性如何？安全儀表系統的結構是否優化了成本、增加了可用性、減少了誤動作？安全儀表系統是工廠設施的投資嗎？比如考慮下面的簡單情形：

    ·一個人有一所位于可能發生洪災地點的房子；
    ·洪災保險的費用為 $1,000 / 年；
    ·修復因洪災造成的房屋損失估計為 $10,000；
    ·發生洪災的概率為 50 年一次。

       你會為上述的事件投資購買洪災保險嗎？假設有 6% 貼現率和10年的房屋所有權， 未來價值計算產生的費用是 $13,181。因而，按照規定，上述保險要比實際的事件花費的多。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審安全儀表系統設計的方案呢？

本文提出了5步方法論，幫助你執行安全儀表系統的經濟分析，確保選到“最佳”的系統：

      1. 第一步 – 選擇一種可以使用的SIS結構進行評估（傳感器、邏輯解算器和最終部件）；
      2. 第二步 – 執行 SIL 計算，基于給定功能測試間隔，決定要求時的平均失效概率（PFDavg）和平均安全失效時間（MTTFS）；
      3. 第三步 – 根據現在凈價值（NPV）計算生命周期成本；
      4. 第四步 – 計算利潤率；
      5. 對每種可能用于項目的 SIS 結構重復上面步驟。

      注：第一步和第二步代表的任務與安全生命周期相關，并且通常已經在安全儀表系統的設計時執行了。

圖1 － 經濟分析流程圖