标题：可燃气体控制器
安全现状
在我国工业化程度不断提升的今天，每年由于对易燃易爆，有毒有害气体使用不当或者安全防护不到位造成爆炸事故的新闻报道层出不穷，这些事故都造成了不同程度的人员伤亡和财产损失，严重影响了当事企业的生产经营活动和发展。
从这些事故的原因来看主要因为生产生活过程中不正确使用易燃易爆、有毒有害气体造成的，同时由于缺乏必要安全防护措施，致使人员伤亡和财产损失加大。因此在存在易燃易爆、有毒有害气体爆炸隐患的场所必须安装气体检测报警系统，最大限度的减少人员伤亡和财产损失，甚至避免事故的发生就显得尤为重要。
气体报警控制器发展
通常气体检测报警系统由报警控制器和探测器组成，控制器可放置于值班室内，主要对各监测点进行监测控制，探测器安装于气体最易泄露的地点，其核心部件为内置的气体传感器，传感器检测空气中气体的浓度。探测器将传感器检测到的气体浓度转换成电信号，通过线缆传输到气体控制器，气体浓度越高，电信号越强，当气体浓度达到或超过报警控制器设置的报警点时，报警器发出报警信号，以提醒采取安全措施，并驱动排风、切断、喷淋系统，防止发生爆炸、火灾、中毒事故，从而保障安全生产活动。
目前市场上常见的气体控制器有点对点式光柱式模拟报警控制器，点对点式数显式报警控制器，RS-485/HART总线制气体报警控制器，以及最新基于CAN总线的气体报警系统。传统的点对点式气体报警控制器在大容量系统应用时，总体投资费用很高，后期系统升级困难，维护工作量大，逻辑输出功能欠缺，相比较，总线制气体控制器具备非常明显的优势，尤其是CAN总线，在数据实时性和网络可靠性上具备突出的优势，目前，很多世界知名的安全设备制造商都在向这方面发展，陆续推出相关产品，例如MSA（梅思安）的SupremaTouch火气控制系统（CAN总线），Honeywell(霍尼韦尔)的System 57气体控制系统（RS485串行总线），以及Drager(德尔格)的Regard气体控制系统（HART总线）等等；
其中MSA的气体控制器在CAN总线上已经具备20多年的实际应用经验，最新发布的的这款SupremaTouch火气控制系统使用了最新的CAN2.0版本总线技术，集成传统的点对点式模拟量采集模块，以及触控显示技术，可以说是代表了当今气体控制器发展的最高水平，那么使用CAN总线技术能给用户具体带来什么好处呢？我们先来认识一下什么是CAN。
图一，传统串行总线制气体控制器
  
图2，智能CAN总线气体报警控制器
  
CAN总线简述
CAN是控制器局域网络(ControllerArea Network, CAN)的简称，是由研发和生产汽车电子产品著称的德国BOSCH博世公司开发，并最终成为国际标准（ISO11898），是国际上应用最广泛的现场总线之一。 在北美和西欧，CAN总线协议已经成为汽车计算机控制系统和嵌入式工业控制局域网的标准总线，近年来，其所具有的高可靠性和良好的错误检测能力受到重视，被广泛应用于汽车计算机控制系统和环境温温湿度恶劣、电磁辐射强和振动强烈的工业环境。
如今，CAN 的高性能和高度可靠性已被广泛认同，并优先应用于汽车工业、安全设备、医疗设备、军工等对产品可靠性有高度要求的行业和领域，从上面的系统架构图可以看到，SupremaTouch的产品使用了双重CAN冗余网络，同样，硬件设备也使用了双重冗余架构，现场设备通过模拟量输入模块接入系统网络，对外连接接口方面，具备模拟量输出，通讯接口，以及继电器输出功能，整个系统的硬件结构和通讯网络，包括底层应用程序都获得德国TUV莱茵实验室的SIL3整体系统安全等级认证，遵循EN50270，EN50271，EN50054以及IEC61508标准，现场安全和系统可靠性得到可靠保证。
另外使用CAN总线设备还具备以下优势：节省硬件数量与投资由于现场总线系统中分散在设备前端的智能设备能直接执行多种传感、控制、报警和计算功能，因而可减少变送器的数量，不再需要单独的控制器、计算单元等，也不再需要DCS系统的信号调理、转换、隔离技术等功能单元及其复杂接线，还可以用工控PC机作为操作站，从而节省了一大笔硬件投资，由于控制设备的减少，还可减少控制室的占用面积。节省维护费用由于控制卡件设备具有自诊断与故障自恢复能力，并通过数字通讯将相关的诊断维护信息集中显示，用户可以轻松查询所有设备的运行，诊断维护信息，以便早期分析故障原因并快速排除，大量缩短维护停工时间，同时由于系统结构简化，连线简单而减少了维护工作量。用户具有高度的系统集成主动权用户可以自由选择不同厂商所提供的设备来集成系统，避免因选择了某一品牌的产品被“框死”了设备的选择范围，不会为系统集成中不兼容的协议、接口而一筹莫展，使系统集成过程中的主动权完全掌握在用户手中。提高了系统的准确性与可靠性由于系统内部结构使用了CAN总线结构，从根本上提高了测量与控制的实时性和准确度，避免了模拟量传输经常出现的过程误差。同时，由于系统的结构简化，设备与连线减少，提高了系统的工作可靠性。此外，由于它的设备标准化和功能模块化，因而还具有设计简单，易于重构等优点。
气体报警系统设计规范
FGS火气报警控制系统是一个与DCS，SIS分开且需独立设置的安全控制系统，需要遵守国内及国际相关的法律法规，例如GB16808《可燃气体控制器》，GB15358《作业环境气体检测报警仪通用技术要求》，GB 50493-2009《石油化工可燃气体和有毒气体检测报警设计规范》,以及IEC16508的相关规范和要求，遵循安全可靠、经济合理、独立设置的基本三原则进行配置和选型，尤其对于国内的在建石化项目，必须严格参考并遵守GB50493设计规范的相关规定和要求，在这个标准里，对于检测点的确定，控制系统的技术要求，设备安装等都有明确的规定，对于可燃气体报警控制系统，还需要特别注意一点，涉及产品必须通过GB16808的标准认证，具备CCCF消防型式认可证书。
目前存在的问题
目前，我们可以看到有一些在建或待建项目存在一些不规范的系统设计方案，现场的气体探测器随意接入PLC系统或直接连接至DCS模拟量输入卡件，可以看出在项目初期，这类设计方案可以给用户节约一笔硬件投资费用，但其中存在的安全隐患以及后期的维护费用都不容忽视：首先，在硬件的功能及可靠性上，绝大部分都没有取得SIL及GB16808的相关认证；在网络结构和软件组态方面，需要单独定制化开发，开发者的水平决定了整套系统的可靠性，更无从谈起相关认证，存在很大的安全风险，在项目关闭后期，任何的变动，例如增加系统容量等操作，都需要额外的维护工作，并增加了系统的安全不确定性。
除了上面一些因素，也有一些用户认为单独的气体控制系统没有必要，DCS集控系统可以涵括这一功能，实际上，从工业现场控制系统的发展来看，正如当年SIS从DCS系统分离开来自成系统一样，随着石化装置的不断扩大，对火气控制系统的要求也越来越高，这些气体检测信号，火灾检测信号等也单独分离出来，与报警设备、连锁装置等组成单独的FGS火气控制系统，整个现场的自动化控制系统已经分为三个部分，DCS专注于设备正常运转时的监控，SIS则专注于异常及极端情况的处理，FGS则负责生产工艺过程中的气体火灾早期预防和报警，协同DCS,SIS实现全厂安全的自动化控制系统。
项目设计注意事项
最后，再说明一些火气系统设计中需注意的问题：
1. 火气系统及相关的现场设备，应符合石化装置的防爆要求，产品必须具备相关的在危险区域使用的安全证书，例如防爆证书；
2.系统的所有组成部分都应该易于维护和测试，在维护和测试状态时，不影响工厂的常规运营，不中断系统对全厂的安全监测；
3.火气监测系统必须能长期在线运行，可靠稳定，产品必须符合GB16808和IEC61508的要求，取得消防型式认可证书和SIL系统整体安全等级证书。
4.在考虑系统整体安全时，不能忽略现场探测器的安全要求，现场探测器安全等级不能低于控制系统的安全等级要求。