近期收到多起业主反馈检查中，因为气体检测器的通讯方式采用不当，被列入整改项。其中，数字信号、无线传输和总线方式尤为突出，接下来，我们看看这三起事件，一起深入了解下，有毒可燃气体为何不采用总线制。
01
某业主被检查出一般隐患，具体内容如下：有毒可燃报警系统现场检测器信号采用总线通讯方式进入控制器，不符合《国家安全监管总局关于加强化工安全仪表系统管理的指导意见》安监总管三【2014】116号(一)化工安全仪表系统(SIS)包括安全联锁系统、紧急停车系统和有毒有害、可燃气体及火灾检测保护系统等。《石油化工安全仪表系统设计规范》GBT50770-2013第6.1.5项：测量仪表不应采用现场总线或其他通信方式作为安全仪表系统的输入信号。专家建议改变有毒可燃报警系统现场检测器信号进入控制器方式。
对于这个问题，我们分2部分内容进行分析：
（1）GDS是否需要采用SIS架构？不需要。因为116号中安全仪表系统是广义的安全功能（职责、管理方面的），并非是我们所说的GBT50770的安全仪表系统，后者需要测量元件、逻辑控制器、最终执行元件，组成一个安全功能回路并有SIL认证，而普通的GDS是不具备回路功能也无须SIL认证。如需要进SIS，SIS的可燃气体探测器和GDS的应独立设置，详细参考GBT50493的附录C和GBT50770的相关要求。
注：通常情况下，GDS在洋葱模型中，属于减缓层而非保护层，更很少作为独立保护层。
（2）可燃气体的总线通讯与GBT50770中的现场总线和其他通讯方式是否一样？可燃气体的总线通讯（一般是Modbus RTU协议 RS485接口）不是指仪表常说的基金会现场总线（FF），但属于GBT50770中的其他通讯方式。如果可燃气体检测器需要进入安全仪表系统，则其信号是不应采用总线接线到系统中。
注：GBT50770中6.1.5所指输入信号不应采用通讯信号，其包括采用Hart、FF、PROIFBUS-PA、MODBUS RTU、TCP/IP等通讯协议的通讯信号。对于计算机控制系统常用的通讯可参考GBT50892中4.6.1条文说明，通讯接口见4.6.5条文说明。
02
有业主询问现场可燃有毒气体检测器的输出信号可否采用总线形式通讯到GDS。结合GB/T50493-2019 5.2.1条探测器的输出可选用4~20mA的DC信号、数字信号、触点信号。笔者认为数字信号指的是通讯说明规范是允许使用通讯的。
分析：
部分仪表人看到“总线”就会想到”FF总线“，实际不是这样。这涉及到民建的火灾报警系统和化工项目GDS的分工、专业术语的应用，民建的火灾报警系统按照GB50116中的消防设备（也可能包含可燃气体探测器）多采用总线接线制，而化工项目的可燃气体探测器则采用分线接线制。前者属于电信专业，后者属于自控专业。
至于可燃气体检测器是否采用总线接线制，GB50116规范中也有明确的说法。
可燃气体探测报警系统作为一个独立的由可燃气体报警控制器和可燃气体探测器组成的子系统，不能将可燃气体探测器接入火灾探测报警系统总线中，主要有以下4方面的原因：
（1）目前应用的可燃气体探测器功耗很大，一般在几十毫安，接入总线后对总线稳定工作十分不利。
（2）现在使用可燃气体探测器的使用寿命一般只有3、4年，到寿命后对同一总线配接的火灾探测器的正常工作也会产生不利影响。
（3）现在使用可燃气体探测器每年都需要标定，标定期间对同一总线配接的火灾探测器的正常工作也会产生影响。
（4）可燃气体报警信号与火灾报警信号的时间、含义均不相同，需要采取的处理方式也不同。
因此，不管是火灾报警系统还是GDS，气体探测器可以总线接线制，但不建议。
注：（1）此处所说的总线，具体指总线接线制，不是基金会现场总线（FF），其多采用的4芯屏蔽线，2根电源线，2根信号线，总线接线制对应我们常说的通讯（MODBUS RS485）。
（2）分线接线制，3芯线，2根电源线，1根信号线，电源负极和信号线公用，用以传输模拟量信号（也可以是数字量信号），也是仪表常说的硬接线。
（3）线型（光束）可燃气体探测器很多情况下也是采用通讯的。
内容仅代表作者观点，用于交流学习~
03
有业主询问：有一独立罐区，公司领导想安装无线气体报警仪，采用无线传输方式引入GDS，不知道规范是否允许？
分析：
这里是讲信号采用的传输方式，就问题而言，可以采用无线传输方式，但不建议这种做法。从以下角度考虑：
（1）从规范来说，是可以采用无线仪表，如SHT3005中4.6；无线网络也是可以使用的，如SHT3092、HGT20573、GBT50823等，但无线网络存在的问题比较多。
安全性问题
与有线网络相比，无线网络无法通过物理方式阻隔和加强管理的方式切断来自外部的破坏和恶意代码入侵的途径。规范和严格的管理是防范病毒的有效措施，严格限制存储介质和网络访问非常重要，这也是限制无线网络使用的原因之一。
可靠性问题
现场的仪表安装环境非常复杂，无线信号的传输容易受到射频干扰、信号衰减、信号屏蔽等方面的影响，使信号中断或出错，因而降低无线信号传输的可靠性。
实时性问题
无线网络中数据包传递的特殊方式使得信号的确定性和实时性都难以得到保证。
分散性问题
多个信号必须共用同一传播途径和接入设备，这在很大程度上增加了共因失效的概率。
兼容性问题
目前工业无线标准有Wireless HART、ISA100和WIA-PA三个协议，分别自成体系，互不兼容。
从上述内容来看，建议尽量不选用无线，但有些场景中可以考虑，如很分散的油气田井、不重要的场合的气体探测器/气体报警器、厂区偏远的水井/水池的液位等。问题中的罐区中GDS属于一个减缓层的保护措施，且监管对GDS要求很高，故在实际应用中，除非得到充分的验证和认可，否则不建议采用无线。
（2）从安全仪表的角度，总线（FF）、无线、通讯等不可以参与安全联锁。如：
GBT50770中8.5.4 输入、输出卡件不应采用现场总线数字信号。6.1.5 测量仪表不应采用现场总线或其他通信方式作为安全仪表系统的输入信号。
安全仪表系统的输入信号不应采用通讯信号，包括采用Hart、FF、PROFIBUS-PA、MODBUS RTU、TCP/IP等通讯协议的通信信号。
GBT50892中5.1.4安全仪表系统和火气系统应通过硬线与现场仪表和设备连接。5.4.3 当火气系统与安全仪表系统完全独立时，两者之间的信号应通过硬线连接。
GB/T 50823-2013 油气田及管道工程计算机控制系统设计规范
5.1.4 安全仪表系统和火气系统应通过硬线与现场仪表和设备连接。
GB 50253-2014 输油管道工程设计规范
7.3.2中第7 安全仪表系统的控制信号应采用硬线连接；
SY/T 6966-2013 输油气管道工程安全仪表系统设计规范
3.1.6中第2 逻辑控制单元与检测元件、执行元件间均应采用硬线方式直接连接。
注：（1）SHT3092中6.2.2.2采用无线网络的控制系统及仪表设备不得接入DCS网络。
（2）无线信号是对应有线信号，按传输介质分类；
（3）数字信号是对应模拟信号、数-模和模-数转换信号，按照幅值是否连续分类；
从上述内容来看，不管是现场安全还是网络安全，化工项目中都尽量不选用无线。
（3）关于这个问题，有供应商厂家也咨询了50493标准编制组的意见：
综上所述，现场检查和选用存在争议问题，很多情况，都是由于专业不同、认知不一，其词语表达的意思也不一样，这就要求大家尤其是技术工作中用词一定要准确、专业知识一定要深、相关专业也需要有一定的了解。【如何理解数字信号？与无线信号有什么区别？现场遇到过什么问题？】欢迎评论区留言，分享经验，共同学习！↓↓↓
