【2025 控制系统】SIS系统中DI和DO信号电缆是否可以共用多芯电缆

        

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        一、相关规范要求
        1、GB/T 50770-2013《石油化工安全仪表系统设计规范》该规范规定了石油化工安全仪表系统的设计要求，包括SIS系统的独立性、测量仪表与逻辑控制器的设置等。对于不同安全完整性等级（SIL）的系统，其对电缆敷设的要求也有所不同。
        2、HG/T 20512-2014《仪表配管配线设计规范》该规范对仪表电缆的敷设、配管等提出了具体要求，包括不同信号类型、不同电压等级电缆的敷设方式等，旨在防止信号干扰，确保仪表系统的正常运行。
        3、SH/T 3082-2019《石油化工仪表供电设计规范》该规范主要针对石油化工仪表的供电设计，对仪表电源的可靠性、稳定性以及电缆的选择等方面进行了规定，以保障仪表设备的正常供电。

        二、允许共用电缆的条件
        1、同电压等级与非本安系统且满足SIL1要求
         当DI和DO信号均为24VDC直流信号，且属于非本安系统，在满足SIL1级安全完整性要求时，可共用多芯电缆。 例如，在一些简单的控制回路中，控制盘上的一个带灯按钮，按钮是DI，灯是DO，电压都是24V。此时，共用一根电缆可以减少电缆敷设数量，降低工程成本，提高施工效率，节省空间，便于管理和维护。但需确保信号间的相互干扰在可接受范围内，并采取适当的防护措施，如使用屏蔽电缆并确保屏蔽层接地良好。
        2、独立性与功能隔离要求
        若DI/DO信号用于SIL1级功能，且与基本过程控制系统（BPCS）共用检测元件时，需通过信号分配器隔离或采用独立取源点，以确保SIS系统的独立性和完整性。

        三、禁止共用电缆的情况
        1、高安全完整性等级（SIL≥2）
        对于SIL2及以上安全仪表功能的测量仪表和最终元件，必须与BPCS分开设置，相应的信号电缆也需独立敷设。这是因为高安全完整性等级的系统对可靠性和独立性要求极高，共用电缆可能导致系统故障和安全事故，无法满足其对系统独立性和可靠性的严格要求。

        2、交直流混合或不同电压等级
        交流电源线与信号线应分开敷设，避免电磁干扰；不同电压等级的信号电缆也应分开敷设，防止高电压等级信号对低电压等级信号造成干扰。若DI和DO的信号电压等级不同，如DI为24VDC，DO为220VAC，则不同电平或频率的信号需隔离，共用电缆会导致高电压等级信号对低电压等级信号造成干扰，甚至可能损坏设备或引发安全事故。

        3、本安系统与非本安系统混合
        本安回路电缆需独立穿管或采用屏蔽结构，与非本安电缆保持足够的间距，防止能量串扰，确保本安系统防爆要求的满足。

        四、屏蔽电缆的型号、命名及应用场所
        1、屏蔽电缆的型号及命名
        1.1 RVVP系列：铜芯聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套编织屏蔽软电线电缆。“R” 代表软电缆，“V” 代表聚氯乙烯绝缘，“P” 代表屏蔽，“VP” 代表屏蔽软电缆。
        1.2 KVVP系列 ：铜芯聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套编织屏蔽控制电缆。“K” 代表控制电缆，“V” 代表聚氯乙烯绝缘，“P” 代表屏蔽。
        1.3DJYP2VR：铜芯聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套铜塑复合带绕包分屏蔽。
        1.4 DJYP2VP2：铜芯聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套铜塑复合带绕包分屏总屏。
        1.5 DJYP2VP2R：铜芯聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套铜塑复合带绕包分屏总屏。
        1.6 JYVP：聚乙烯绝缘阻燃聚氯乙烯护套铜丝编织屏蔽仪表用控制电缆。
        1.7. KJYVPR：聚乙烯绝缘阻燃聚氯乙烯护套铜丝编织屏蔽仪表用控制软电缆。

        2、屏蔽电缆的应用场所
        2.1.工业环境 ：如工矿企业、机房等，用于自动化设备（如PLC控制系统、伺服电机等），避免强电设备（如变频器、大功率电机）产生的干扰影响信号传输；也用于传感器信号传输，确保高精度测量的准确性。
        2.2.通信系统 ：适用于对干扰要求较高的通信系统，如航空航天监控中心、军事通信等领域，确保信号的稳定传输。
        2.3.数据中心：用于数据中心的水平子系统，提升网络的速度和效率，保证大量数据流量和业务应用的稳定运行。
        2.4.弱电专网 ：如监控、门禁、消防等系统，提高系统的性能和可靠性。
        2.5.涉密信息传输 ：如军事、政府、金融等领域，防止信息泄露或被篡改。
        2.6.其他复杂电磁环境 ：如雷电、高压、无线电等场合，隔离外部电磁场，保护信号传输质量。

        五、工程实践与补充要求
        1、屏蔽与接地措施若因特殊原因需共用电缆，应采用分屏蔽层电缆并单端接地，避免地环路干扰；电缆槽内交流电源与信号线应使用金属隔板进行分隔。
        2、安全生命周期管理在安全仪表系统的整个生命周期内，包括设计、安装、调试、验收、维护等阶段，都应遵循相关规范要求。在验收测试阶段，应进行工厂测试（FAT）和现场测试（SAT），确保共用电缆的可靠性和系统的安全性；维护阶段需定期测试电缆绝缘电阻及屏蔽完整性。
        3、设计冗余与故障裕度对于SIL2级及以上系统，需满足一定的硬件故障裕度（HFT）要求，共用电缆的设计应通过冗余配置等方式满足该要求，以提高系统的可靠性和可用性。

        六、DI/DO不能共用多芯电缆的原因及可以共用的原因
        1、不能共用的原因1.1信号干扰风险 DI信号通常用于监测设备状态、开关位置等，而DO信号用于驱动执行机构，如阀门、电磁阀等。DO信号在驱动负载时可能产生电磁干扰，尤其是当DO信号驱动感性负载（如电磁阀）时，其在接通和断开瞬间会产生感应电流和电磁干扰，这些干扰可能会影响DI信号的准确性，导致DI信号误动作。

        1.2安全完整性要求
        对于高安全完整性等级（SIL≥2）的系统，其可靠性和独立性要求极高，共用电缆可能导致系统故障和安全事故，无法满足SIL2及以上等级对系统独立性和可靠性的严格要求。

        1.3不同电压等级和电平
        如果DI和DO信号的电压等级不同，如DI为24VDC，DO为220VAC，不同电平或频率的信号需隔离，共用电缆会导致高电压等级信号对低电压等级信号造成干扰，甚至可能损坏设备或引发安全事故。

        2、可以共用的原因
        2.1成本和施工便利性 在满足一定条件下，如DI和DO均为同一电压等级（如24VDC）的非本安信号，且属于SIL1级安全功能，共用电缆可减少电缆敷设数量，降低工程成本，提高施工效率，节省空间，便于管理和维护。
        2.2系统简单且风险可控 对于一些简单的控制回路，如控制盘上有一个带灯的按钮，按钮是DI，灯是DO，电压都是24V，且该回路的维护和故障排查较为方便，在充分评估风险后，可以共用一根多芯电缆，此时共用电缆不会对系统的安全性和可靠性产生显著影响。

        七、仪表信号回路中不同电平及其对电缆共用的影响
        1、低电平低电平通常指毫伏级及以下的电压，如热电偶信号，一般在毫伏级，还有脉冲量信号等也属于低电平信号。这类信号较为微弱，容易受到干扰。因此，在敷设低电平信号电缆时，应尽量避免与其他电平信号电缆共用同一根电缆，若必须共用，需采取严格的抗干扰措施，如使用高质量的屏蔽电缆，并确保屏蔽层可靠接地。
         2、中电平中电平信号如4-20mA信号，其电平相对低电平较高，但又低于高电平信号。它具有一定的抗干扰能力，但仍需注意与其他电平信号的共缆问题。在实际工程中，可根据现场情况和信号的重要性，评估是否可以与其他中电平或高电平信号电缆共用多芯电缆，并采取适当的防护措施。
        3、高电平高电平信号像24VDC的开关量信号等，其电压和电流相对较大，在传输过程中对其他低电平信号的干扰可能性也较大。高电平信号电缆一般不应与低电平信号电缆共用同一根电缆，以免对低电平信号造成干扰，影响系统的正常运行。

        在安全仪表系统（SIS）中，DI和DO信号电缆的共用问题需要依据相关的规范标准和工程实际情况进行综合评估。对于满足同电压等级、非本安系统且为SIL1级的DI/DO信号，在采取适当的防护措施后，可以考虑共用多芯电缆，以降低成本和施工难度。然而，对于SIL2及以上等级、交直流混合或不同电压等级、本安与非本安混合等情况，应严格禁止DI和DO信号电缆的共用，以免引发安全风险。在工程实践中，还需充分考虑屏蔽电缆的选型、敷设方式、接地措施以及安全生命周期管理等因素，确保SIS系统的安全可靠运行。

        规范：
        GB/T 50770-2013：规定SIL1级安全仪表功能的测量仪表可与BPCS共用检测元件，但需独立设置引压管线或传感器；明确SIS的测量仪表、逻辑控制器、最终元件必须独立完成安全功能，禁止与BPCS共用逻辑运算或控制权。

        HG/T 20512-2014：要求交流电源线与信号线分开敷设，本安系统与非本安系统电缆分开放置。

        SH/T 3082-2019：对仪表供电设计提出要求，确保系统稳定运行。实际工程中应结合项目安全等级、信号类型及最新规范综合评估，必要时通过风险分析（如LOPA）验证共用方案的合规性。

zhoudingshengs 发表于 2025-6-16 06:55
2、屏蔽电缆的应用场所
        2.1.工业环境 ：如工矿企业、机房等，用于自动化设备（如PLC控制系 ...

感谢分享信息。

zhoudingshengs 发表于 2025-6-16 07:02
七、仪表信号回路中不同电平及其对电缆共用的影响
        1、低电平低电平通常指毫伏级及以下的电 ...

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zhoudingshengs 发表于 2025-6-16 06:57
五、工程实践与补充要求
        1、屏蔽与接地措施若因特殊原因需共用电缆，应采用分屏蔽层电缆并 ...

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zhoudingshengs 发表于 2025-6-16 06:58
六、DI/DO不能共用多芯电缆的原因及可以共用的原因
        1、不能共用的原因1.1信号干扰风险 DI ...

谢谢分享

zhoudingshengs 发表于 2025-6-16 07:02
七、仪表信号回路中不同电平及其对电缆共用的影响
        1、低电平低电平通常指毫伏级及以下的电 ...

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