★北京康吉森自动化技术股份有限公司

在石化、化工等流程工业领域，生产安全始终是企业运营的核心生命线。安全仪表系统（SIS）作为应对潜在危险、遏制事故扩散的关键保障，其稳定运行直接关系到设备完好、环境安全与人员健康。从紧急停车到压力保护，从联锁控制到风险预警，SIS通过实时监测与逻辑响应，构筑起工业生产的最后一道安全防线。随着国产化进程的加速，SIS的自主可控已成为保障产业链安全的重要环节——相较于DCS，SIS在极端工况下的“最后屏障”作用，使其国产化改造的优先级更为突出，亟需探索高效、安全的升级路径。

1　SIS国产化改造中的核心难题

企业在推进SIS国产化替换时，往往面临多重挑战：机柜内线缆混乱导致的集成障碍、复杂控制程序重构的技术门槛、历史文档缺失带来的隐患风险，以及项目周期紧张与人力不足的现实压力。这些问题若处理不当，不仅可能延误装置开工，更可能埋下安全隐患，凸显了SIS改造并非简单设备更替，而是涉及系统重构、逻辑延续与风险管控的系统工程。

2　SIS国产化改造的核心目标

SIS的国产化升级需以“安全筑基、效能提升”为导向，实现四大核心目标：其一，新系统需具备更高的安全性与可靠性，筑牢生产安全防线；其二，全面达成自主可控，从硬件到程序实现用户自主管理；其三，确保迁移过程平稳过渡，最小化对生产的干扰；其四，通过科学规划实现全生命周期成本可控，平衡短期投入与长期运维效益。

企业推进国产化改造时，对安全及关键控制系统的更新绝非仅是旧设备的拆除与新设备的替换，而是一项涉及多环节协同的严谨专业工程。这一过程必须保障系统功能的连贯与升级，确保实施环节安全高效，在推进中降低风险、清除隐患，同时充分考量系统更新后的最优运维策略。具体而言，应达成以下目标：

（1）安全稳定：新控制系统需具备高安全性、高可靠性、高可用性，以及更强的信息安全防护能力。

（2）自主可控：新控制系统实现国产化与自主可控，系统的备品备件、控制程序由用户自主掌控。

（3）更新平稳高效：系统更新过程平稳过渡，实现无缝衔接，避免实施中产生隐患；同时确保更新过程高效、快速。

（4）成本可控：合理规划系统采购成本与后期运维成本，保证系统更新替换工作的成本处于可控范围。

3　SIS组态的智能化迁移

当前主流SIS系统虽均遵循IEC61131-3标准，但进口系统因厂商技术壁垒，在组态文件格式、功能块布局等细节上存在差异，直接迁移难以实现。基于智能识别的迁移技术为此提供了突破路径：通过图像解析识别其中的文字、输入输出信号、功能模块及连接关系，将组态文件转化为通用的XML标记语言，再将该语言转换为目标系统的组态文件，适配目标系统，实现逻辑自动转换。

部分复杂化工过程的SIS逻辑十分复杂，其组态逻辑具有以下特点：

（1）输入输出（I/O）排列密集，呈现表格形式；功能块差异明显，格式多种多样。

（2）存在较多非逻辑页，需要判断页面内容是否属于程序逻辑。

（3）注释框与I/O难以区分。

基于此，康吉森研发的智能化SIS组态迁移系统在设计中采用了基于规则和人工智能（AI）的双重解析流程。基于规则的方案效率高、问题排查便捷，但在新场景的泛化能力上尚有欠缺。基于AI的方案则具有新场景适应性强、系统简洁、推理能力突出的优势，不过存在标注成本和训练成本高、对机器性能要求高、可解析性不强的欠缺。两者协同提升迁移准确性与适应性。

3.1　基于规则的解析模块

基于规则的解析模块可以实现如下功能：

（1）输入文件预处理，实现数据标注预处理，如数据切分、数据分发、标注批次管理、标注质检；模型训练预处理，根据算法需要进行相应处理，包括分辨率调整、剪裁、旋转、灰度调整等数据增广处理。

（2）组态文件解析。通过连通域判别连接关系，实现组态文件提取有效信息。

（3）规则要素提取。对PDF进行分页、提取文字、提取矩形坐标、提取线段坐标。

（4）基于连通线的连线关系提取，若线和I/O点功能块相连，则说明存在连接关系。

（5）非逻辑页区分。通过提取的矩形、线段和文字信息，判定页面是否为非逻辑页。

3.2　基于AI的解析模块

基于AI的解析模块实现功能包括：

（1）基于深度学习的区域分割。使用文档类型的版面解析技术，训练深度学习模型，进行端到端的分割，同时还可以根据需求过滤无效部分。

（2）I/O变量提取。采用Transformer模型进行针对性设计，基于表格解析的思路进行检测，综合利用文本的坐标信息和矩形的坐标信息进行I/O的检测。

（3）功能块提取。采用Transformer模型进行针对性设计，基于图像特征检测，综合利用文本的坐标信息和矩形的坐标信息识别功能块。

（4）文字提取。针对部分文字存在的文字遗漏、移位、覆盖等问题，引入自然语言处理中的命名实体识别算法（NER），进行文本的拼接、提取，确保信息提取的准确性。

（5）关系判断。针对逻辑图中特有的超高分辨率、稠密目标、横竖线不平衡、辅助线噪声等问题，通过应用Walknet软件，优化损失函数设计，实现原始图像重构、解开横竖线纠缠点、改造中心点特征图，最终完成连接线的提取与连接关系的判断。

SIS硬件系统迁移为进一步加快SIS迁移的速度、简化迁移步骤、降低平台迁移的成本，对于部分进口SIS，可采用快速硬件迁移工具，保留原系统的端子板，只是更换转接电缆的方式，快速将原系统的I/O信号接入到新的过程化平台中，避免重新连接现场仪表电缆导致的接线失误、信号线损坏等问题。

4　智能化迁移的实践价值

某大型烯烃厂的改造案例印证了该技术的优势：10分钟内完成联锁逻辑自动转换，确保新旧系统逻辑一致性；无需改动现场接线与操作界面，实现无缝过渡；智能工具填补文档缺失漏洞，大幅缩短调试周期。这种“安全、平滑、高效”的改造模式，为同类企业提供了可复制的国产化升级方案。

从技术突破到工程落地，康吉森的SIS智能迁移方案重新定义了国产化改造的标准：以智能识别破解程序迁移难题，以标准化流程保障实施安全，以自主技术打破国外垄断。这不仅是一次技术创新，更标志着我国在关键安全控制系统领域迈出了“安全可控、效能跃升”的重要一步，为流程工业的安全升级与国产化进程注入了强劲动力。

摘自《自动化博览》2025年7月刊