SIMATIC PCS7 是基于全集成自动化的现代过程控制系统，其中集成了过程工业所需的连续性控制， 逻辑， 批处理及故障安全的全部功能。根据 ARC 的调查报告， SIMATIC PCS 7 符合其CPAS结构远景及 ISA-88和 ISA-95等标准的单一自动化环境。其无缝集成安全仪表系统( SIS)的创新技术，使其成为新一代过程控制系统的典范，其可靠的安全设计符合 IEC 61508(SIL 3)和 IEC 61511等国际安全标准，并已广泛应用于紧急停车系统( ESD)、火灾及有毒有害气体监测和保护系统( F&G)、燃烧炉管理系统( BMS)和关键设备控制等。

图 1 基于 Profisafe的 PCS7系统架构

SIMATIC PCS7的安全一体化的设计为面向未来的工厂提供了灵活的解决方案。基于内部的Profisafe通信机理，可以将标准功能和故障安全功能集成在一个控制器中，也可以将它们放在不同的控制器中;可以将分布式的 I/O模件，包括标准模件和故障安全模件，集成在一个站中，也可以分开安装和扩展(如图 1)，其中 SIS功能由 SIMATIC S7-400FH 实现。

将 故 障 安 全 功 能 集 成 到SIMATIC PCS 7 过程控制系统中，具有以下优势：

● 共用一个工程组态系统完成标准应用和安全应用;

● 在 SIMATIC PCS 7 的安全控制器(AS)中集成安全控制策略;

● 在SIMATIC PCS 7的操作员站(OS)中，集成有过程值的用户友好界面;

● 将带时间标签的故障信息，自动集成到过程可视画面中;

● 不需要传统的DCS 与 SIS 之间复杂的数据处理;

● 节省成本、空间和安装费用。

过程工业的不允许存在任何安全薄弱环节。为了保护人员、设备及环境， 将风险最小化，不仅需要可靠的过程工业安全技术，安全管理和合格的人员也是安全生命周期(Safety Lifecycle)的必要条件，将保证从规范到执行的全过程安全要求(如图 2)。

SIMATIC PCS7 的 SIS 解决方案

图 2 安全生命周期的必要条件

中的安全矩阵 Safety Matrix(如图3)，提供了从安装调试到操作和维护，以及投运后修改过程的安全生命周期工具。 安全矩阵 Safety Matrix简述如下：

● 用已知的原因 / 结果方式组态安全 (逻辑)功能，例如，基于过程事件和过程反应来组态;● 自动生成相关的 STEP ® 程序;

● 通过简易和透明的组态，将故障源降至最低;

● 安全组态检阅后，自动产生文档资料;

● 无需专门的编程知识，缩短组态时间;

● 在 SIMATIC PCS 7 的操作员站上 , 自动生成可视化及用户友好的安全矩阵界面;

● 自动管理程序的项目版本;

● 跟踪修改方便;

● 进行安全功能的直接修改，具有轻松方便的测试模式，以及旁路、复位和跳过等功能。

SIMATIC S7-400FH 可以无缝集成到 SIMATIC PCS7 中，也可以作为独立的SIS 系统使用，并能通过 M o d b u s， P r o f i b u s - D P，Ethernet(TCP/IP)等多种方式与第三 方 过 程 控 制 系 统 进 行 通 信 。

图 3 SIMATIC PCS7 的 SIS 解决方案中的安
全矩阵 Safety Matrix

SIMATIC S7-400FH的冗余容错性可确保系统运行时的非计划停车最少， 从而使相关的成本最小。故障安全模件内置的完全冗余设计及自诊断功能，能对内部及外部的故障进行快速而有效的诊断，其创新的灵活的模件冗余( FMR)方式，可根据具体要求针对现场仪表和执行装置进行单模件，双模件和三重化模件配置，完成安全规范 IEC61511 中的安全仪表( SIF)功能(如图 4)。 SIMATIC S7-400FH 在保证安全性的同时提供多点容错功能，可最大限度地满足用户的可应用性要求，内部开放的 Profisafe 通信协议为 SIS系统的数字化和现场总线化的发展奠定了基础。

图 4 模件冗余（ FMR）配置方式

西门子公司于1999年推出创新的 S I M A T I C S 7 - 4 0 0 F H 及SIMATIC 一体化安全技术以来，已在全球范围的各个行业，如石油化工、化工、制药、电力、冶金、矿业、轻工等取得了广泛的应用。