裝置運(yùn)行期間SIS常見故障及處理方法培訓(xùn)講義

1、裝置運(yùn)行期間SIS常見故隙及處理方法培訓(xùn)講義一、sis系統(tǒng)概念安全儀表系統(tǒng)（Safetyinstrumentedsystems,SIS|b一種自動(dòng)安全保護(hù)系統(tǒng)，它是保證正常生產(chǎn)和人身、設(shè)備安全的必不可少的措施，它已發(fā)展成為工業(yè)自動(dòng)化的重要組成部分。在過程工業(yè)中，安全儀表系統(tǒng)的安全性對于事故的影響十分巨大，由于過程工業(yè)中的安全事故通常會(huì)造成人員傷亡和巨額財(cái)產(chǎn)損失，因此開展過程工業(yè)安全儀表系統(tǒng)安全評(píng)定對于確保過程工業(yè)安全具有重要意義。統(tǒng)計(jì)資料表明，過程工業(yè)中，由于對安全儀表系統(tǒng)的安全要求不合理以及投產(chǎn)后的項(xiàng)目改造過程中對安全儀表系統(tǒng)的改建不恰當(dāng)所造成的安全事故在全部事故中所占的比重最大。安全儀表系

2、統(tǒng)設(shè)計(jì)不當(dāng)一種可能的后果是該跳車時(shí)不跳造成拒動(dòng)作；另一種可能的后果是不該跳車時(shí)跳車，造成誤動(dòng)作。拒動(dòng)作會(huì)造成嚴(yán)重甚至災(zāi)難性的后果，誤動(dòng)作的直接后果是裝置停車，造成巨額的經(jīng)濟(jì)損失。根據(jù)IEC61511中的定義,安全儀表系統(tǒng)是由傳感器、邏輯控制器、執(zhí)行器組成的，能夠行使一項(xiàng)或多項(xiàng)安全儀表功能（Safetyinstrumentedfunction,SIF）的系統(tǒng)。每一個(gè)安全儀表功能針對特定的風(fēng)險(xiǎn)對生產(chǎn)過程進(jìn)行保護(hù)。評(píng)估一個(gè)裝置或單元是否應(yīng)使用安全儀表系統(tǒng)時(shí)，最簡單的一個(gè)方法就是計(jì)算其事故發(fā)生的可能性（ESD系統(tǒng)可使得該可能性降低）乘上事故發(fā)生的后果（FGS系統(tǒng)可使得事故后果最小化）。在國外大多數(shù)煉油

3、和化工廠在實(shí)施安全儀表系統(tǒng)時(shí)，均使用SIL2/3等級(jí)的安全儀表系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)ESD和FGS的功能。過程控制在石油、化工、電力、冶金等部門有廣泛的應(yīng)用安全儀表系統(tǒng)可能存在的問題安全儀表系統(tǒng)在整個(gè)石油、化工行業(yè)都有著廣泛的運(yùn)用，具正常運(yùn)行可大大降低裝置的風(fēng)險(xiǎn)，降低經(jīng)濟(jì)損失，保障人員安全等。但安全儀表系統(tǒng)也存在一些問題，主要包括:安全不足、誤跳車、故障率過高和缺乏合理的維護(hù)手段。根據(jù)國外公司的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示所有的安全儀表系統(tǒng)中，聯(lián)鎖合理的僅占40%45%。聯(lián)鎖拒動(dòng)作所謂聯(lián)鎖拒動(dòng)作，就是在裝置需要聯(lián)鎖進(jìn)行動(dòng)作以降低風(fēng)險(xiǎn)或保障安全的時(shí)候，聯(lián)鎖功能失效，導(dǎo)致在需要時(shí)無法執(zhí)行指定的安全功能引發(fā)重大的事故發(fā)生，是最

4、危險(xiǎn)的一種情況。如果聯(lián)鎖的拒動(dòng)作概率過高,那么可以認(rèn)為聯(lián)鎖無法適應(yīng)裝置的工藝及操作條件對安全的要求。前面已經(jīng)介紹過整個(gè)聯(lián)鎖功能要?jiǎng)幼饕ㄟ^三個(gè)組成部分，即傳感器、邏輯控制器、執(zhí)行器。為了減少系統(tǒng)拒動(dòng)作的概率，除了要選擇可靠性較高的元器件以外，還可以適當(dāng)?shù)卦黾酉到y(tǒng)的冗余，比如本來傳感器是1oo1的，即根據(jù)一個(gè)傳感器的情況來確定是否進(jìn)行聯(lián)鎖動(dòng)作現(xiàn)改為1oo2,即只要2個(gè)傳感器中有一個(gè)報(bào)警或正常發(fā)出信號(hào)，聯(lián)鎖即動(dòng)作，這樣就可以提高系統(tǒng)的可靠性。對于執(zhí)行器也是一樣，以閥門為例，如果需要截止閥切斷給料，如果只有一個(gè)閥門，閥門由于長時(shí)間沒有動(dòng)作很有可能會(huì)拒動(dòng)，但如果有兩個(gè)閥門，同時(shí)拒動(dòng)的可能性就會(huì)大幅下降

5、。增加系統(tǒng)的冗余可以明顯減小聯(lián)鎖拒動(dòng)作的概率，但同時(shí)也會(huì)提高誤動(dòng)作的概率。聯(lián)鎖誤動(dòng)作所謂聯(lián)鎖誤動(dòng)作，就是實(shí)際整個(gè)裝置運(yùn)行正常，而由于安全儀表系統(tǒng)本身元器件失效而導(dǎo)致不必要的非計(jì)劃停車損失。頻繁的誤動(dòng)作會(huì)導(dǎo)致對聯(lián)鎖可靠性信心的降低，有些企業(yè)會(huì)為了保證生產(chǎn)而拆除一些聯(lián)鎖，有可能埋下隱患；頻繁停車與啟動(dòng)增加了對設(shè)備的沖擊及風(fēng)險(xiǎn)而且許多裝置的開車物料損失、停產(chǎn)損失都是非常大的。與聯(lián)鎖拒動(dòng)作相同，也可以通過改變傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的布置和取法來減少誤動(dòng)作的次數(shù)。例如原本傳感器是1oo2方式,即只要兩個(gè)中一個(gè)觸發(fā)信號(hào)即動(dòng)作，如果改為2oo2的話，則變?yōu)楸仨殐蓚€(gè)同時(shí)觸發(fā)才會(huì)動(dòng)作。這樣就可以避免傳感器故障引起的誤

6、動(dòng)作。同時(shí)，也可以對傳感器的失效狀態(tài)進(jìn)行設(shè)定，可以設(shè)定為非故障安全，這樣也可降低誤跳車的概率?？傊粋€(gè)安全儀表系統(tǒng)必須要根據(jù)實(shí)際情況和各種失效后果，對聯(lián)鎖拒動(dòng)作和誤動(dòng)作的概率進(jìn)行定量計(jì)算，如果還不能滿足公司的各類風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)要求，必須對聯(lián)鎖進(jìn)行重新設(shè)計(jì)或修改。二、安全儀表系統(tǒng)與過程控制系統(tǒng)的區(qū)別20世紀(jì)50年代，過程控制主要用于使生產(chǎn)過程中的一些參量保持不變，從而保證產(chǎn)量和質(zhì)量穩(wěn)定。60年代，隨著各種組合儀表和巡回檢測裝置的出現(xiàn)，過程控制已開始過渡到集中監(jiān)視、操作和控制。70年代，出現(xiàn)了過程控制最優(yōu)化與管理調(diào)度自動(dòng)化相結(jié)合的多級(jí)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。80年代，過程控制系統(tǒng)開始與過程信息系統(tǒng)相結(jié)合，具有

7、更多的功能。而在今天，過程控制系統(tǒng)開始與安全儀表系統(tǒng)更多地結(jié)合在一起，即:對于操作監(jiān)視層，如安全儀表系統(tǒng)的過程變量值、報(bào)警和事件記錄、SOE以及故障診斷信息等集中在DCS(Dis-tributedControlSystem)畫面上進(jìn)行顯示，而在控制和安全管理層，DCS和SIS分別配置獨(dú)立的控制單元實(shí)現(xiàn)過程控制和安全聯(lián)鎖的獨(dú)立操作?；具^程控制系統(tǒng)是執(zhí)行常規(guī)生產(chǎn)功能的控制系統(tǒng)，過程控制系統(tǒng)以表征生產(chǎn)過程的參量為被控制量使之接近給定值或保持在給定范圍內(nèi)的自動(dòng)控制系統(tǒng)。這里的“過程”是指在生產(chǎn)裝置或設(shè)備中進(jìn)行的物質(zhì)和能量的相互作用和轉(zhuǎn)換過程。表征過程的主要參量有溫度、壓力、流量、液位、成分、濃度等。

8、通過對過程參量的控制，可使生產(chǎn)過程中產(chǎn)品的產(chǎn)量增加、質(zhì)量提高和能耗減少。一般的過程控制系統(tǒng)通常采用反饋控制的形式，這是過程控制的主要方式?；具^程控制系統(tǒng)與安全儀表系統(tǒng)在功能上完全獨(dú)立。基本過程控制系統(tǒng)執(zhí)行基本過程控制功能以達(dá)到生產(chǎn)過程的操作要求；安全儀表系統(tǒng)則是監(jiān)視生產(chǎn)過程的狀態(tài)，判斷危險(xiǎn)條件，防止風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)生或者減輕風(fēng)險(xiǎn)造成的后果?；究刂葡到y(tǒng)是主動(dòng)的、動(dòng)態(tài)的；而安全儀表系統(tǒng)則是被動(dòng)的、休眠的。在大部分時(shí)間，裝置的正常運(yùn)行都是靠基本控制系統(tǒng)，而在這時(shí)的安全儀表系統(tǒng)是沒有任何作用的，只有在發(fā)生危險(xiǎn)且基本控制系統(tǒng)已經(jīng)無法控制時(shí)，安全儀表系統(tǒng)才發(fā)揮作用。我公司選用的SIS系統(tǒng)是北京康吉森的TRIC

9、ONEX系統(tǒng)，使用SIL3等級(jí)的安全儀表系統(tǒng)，它完全遵循IEC61508/61511標(biāo)準(zhǔn)，采用當(dāng)今最先進(jìn)的TMR微處理器硬件技術(shù)，和成熟可靠的TRISTATION1131軟件的三重化冗余容錯(cuò)控制系統(tǒng)。(什么是容錯(cuò)？它是指對瞬態(tài)的和穩(wěn)態(tài)的出錯(cuò)情況的探查發(fā)現(xiàn)的能力以及采取適當(dāng)?shù)南鄳?yīng)的在線措施的能力。具有容錯(cuò)能力時(shí)，控制器及其控制的過程的安全性得以增強(qiáng)，利用率得以提高。）三重組合式冗余（TMR）結(jié)構(gòu)（見圖1-4）保證了設(shè)備的容錯(cuò)能力，并能在原部件出現(xiàn)硬實(shí)效或者來自內(nèi)部或外部來源的瞬態(tài)故障出現(xiàn)的情況下提供正確的不中斷的控制。-0OutputTorminatior二、TRICON系統(tǒng)硬件介紹1、TRIC

10、ON主系統(tǒng)機(jī)架主系統(tǒng)機(jī)架包括（1）主機(jī)架（2）擴(kuò)展機(jī)架（3）I/O擴(kuò)展總線接口一個(gè)主機(jī)架最多有14個(gè)擴(kuò)展機(jī)架（a擴(kuò)展機(jī)架：與主機(jī)架的距離30米，b遠(yuǎn)程機(jī)架：與主機(jī)架的距離12公里。連接電纜#9000和#9001）2、TRICON系統(tǒng)硬件介紹主機(jī)架前三個(gè)物理機(jī)架裝主處理器，每個(gè)機(jī)架均是三重化的，第四個(gè)物理機(jī)架是通訊卡的專用梢位。在機(jī)架中一個(gè)邏輯梢位要占用兩個(gè)物理梢位，邏輯梢位是IO點(diǎn)所占用的梢位，若是點(diǎn)數(shù)多就放在C2-C15的十四個(gè)擴(kuò)展機(jī)架中，擴(kuò)展機(jī)架離開主機(jī)架將毫無意義。在主機(jī)架中有一鑰匙開關(guān)分為四個(gè)檔位（1）RUN（運(yùn)行）通常為只讀操作方式，主處理器正在工作，這時(shí)不允許對程序變量進(jìn)行修改。（

11、2）PROGRAM（程序）用于程序下載和檢查，這時(shí)允許對程序變量進(jìn)行修改和軟件的上傳下載。（3）STOP（停止）停止輸入和輸出，停止控制程序。（4）REMOTE（遙控）允許對程序變量進(jìn)行修改，但不允許下裝。但在現(xiàn)場操作中最好用軟開關(guān)進(jìn)行控制硬開關(guān)容易將旋鈕撥至停止開關(guān)狀態(tài)，造成現(xiàn)場控制程序停止。在主機(jī)架的卡件上有幾個(gè)指示燈，當(dāng)系統(tǒng)送電時(shí)瞬間下件紅燈亮（若出現(xiàn)自檢測則說明插件已插好等待一會(huì)綠燈亮）。若出現(xiàn)紅燈和黃燈都亮則說明卡件正在帶病工作。當(dāng)卡件有一個(gè)壞掉，應(yīng)將好的插件插好后，故障卡件黃燈滅了證明其卡件已不再工作了，然后拔出故障卡件。3、機(jī)架的供電系統(tǒng)（1）雙電源供電-每個(gè)電源模塊可承擔(dān)整個(gè)機(jī)

12、架的負(fù)荷（175瓦）;（2）雙電壓調(diào)整器-每個(gè)I/O模塊有兩個(gè)通道；（3）具有良好的抗干擾能力；（4）60攝氏度高溫報(bào)警；（5）可以在線更換；（6）存儲(chǔ)器后備電池可維持存儲(chǔ)器累計(jì)六個(gè)月的時(shí)間。4、機(jī)架模塊（1）主處理器模塊#3008:32位微處理器，具有32位通訊協(xié)處理器，并支持SOE數(shù)據(jù)的采集和具備強(qiáng)大的診斷功能；（2）數(shù)字輸出模塊：獨(dú)立的三重化的信號(hào)轉(zhuǎn)換器、電源和通訊通道，具有串并聯(lián)容錯(cuò)的四方表決電路、現(xiàn)場回路故障檢測。具有良好的抗干擾能力并可以在線更換；（3）模擬輸入模塊：獨(dú)立的三重化的信號(hào)轉(zhuǎn)換器、電源和通訊通道，三重化的A/D轉(zhuǎn)換器。并能通過內(nèi)置參考電壓進(jìn)行自動(dòng)電壓校正可在線更換；（4

13、）模擬輸出模塊：每個(gè)輸出點(diǎn)都有相應(yīng)的三重化12位的D/A轉(zhuǎn)換器，3取2選擇電路選取正確的輸出電路，并周期性檢測。支持在線更換；（5）脈沖輸入模塊：獨(dú)立的信號(hào)轉(zhuǎn)換器、電源和通訊通道，三重化脈沖計(jì)數(shù)器并可以在線更換；（6）熱電偶輸入模塊：三重化的A/D轉(zhuǎn)換器內(nèi)置參考電壓進(jìn)行自動(dòng)電壓校正；（7）通訊模塊：智能通訊模塊，4套隔離的RS-232/422串行接口;三、TRICON系統(tǒng)軟件介紹TriStation1131軟件是TRICONEXTMR控制器的通用支持平臺(tái)，是基于windowsNT程序員工作平臺(tái)。TriStation1131四大功能：1、離線組態(tài)編程；2、離線仿真與監(jiān)控；3、在線程序監(jiān)控；4、支

14、持在線程序修改。Intouch是Wonderware公司（是英國Invensysplc的一個(gè)子公司，開發(fā)基于PC及其兼容計(jì)算機(jī)的、應(yīng)用于工業(yè)及過程自動(dòng)化領(lǐng)域的人機(jī)界面（HMI）軟件。）開發(fā)的具有世界領(lǐng)先的HMI和面向?qū)ο蟮膱D形開發(fā)環(huán)境，便于高效、快捷地配置用戶的應(yīng)用程序。InTouch9.0與TRICON的連接1 .監(jiān)視顯示畫面組態(tài)。2 .創(chuàng)建I/O訪問名（通過DDESERVER與TRICON建立連接、傳遞實(shí)時(shí)信息。）3 .DDE(DynamicDataExchange訥態(tài)數(shù)據(jù)交換。是Microsoft開發(fā)的一種通訊協(xié)議，可供應(yīng)用程序發(fā)送廢收數(shù)據(jù)與指令。四、常見故障和處理方法1、常見硬件故障1

15、.1 TRICON機(jī)架故障：IO卡件故障；MP故障；備用電池電壓偏低；環(huán)境溫度過高。1.2 ETP（ELCO端子板）電纜插頭針腳彎曲；端子不牢、保險(xiǎn)燒毀、電阻燒壞。因ETP非通道隔離，現(xiàn)場信號(hào)接地造成大電流導(dǎo)致的端子板燒毀。1.3 安全柵等隔離設(shè)備接線不牢、設(shè)備損壞、供電異常。1.4 接線端子松動(dòng)，供電端子保險(xiǎn)燒毀，端子閘刀斷開。1.5 現(xiàn)場接線箱內(nèi)端子接線松動(dòng)、不牢，端子鼻子未壓緊，接觸不良。1.6 控制室內(nèi)外信號(hào)電纜斷開、短路。1.7 現(xiàn)場變送器、開關(guān)等傳感器故障，短路以及接線松動(dòng)開路。2、常見軟件故障2.1 DDEsever進(jìn)程關(guān)閉，導(dǎo)致INTOUCH畫面無動(dòng)態(tài)。2.2 TriStation1131軟件組態(tài)中，利用拷貝、粘貼命令對邏輯功能復(fù)制不更改命名造成聯(lián)鎖誤動(dòng)作。2.3 InTouch與TRICON的連接，用戶名字典符號(hào)名與TriStation1131中的變量Alias不對應(yīng)，張冠李戴。2.4 TriStation1131軟件組態(tài)中，同一命名的軟、硬點(diǎn)區(qū)分不清，