裝置運行期間SIS常見故障及處理方法培訓講義

1、裝置運行期間SIS常見故隙及處理方法培訓講義一、sis系統(tǒng)概念安全儀表系統(tǒng)（Safetyinstrumentedsystems,SIS|b一種自動安全保護系統(tǒng)，它是保證正常生產和人身、設備安全的必不可少的措施，它已發(fā)展成為工業(yè)自動化的重要組成部分。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造成人員傷亡和巨額財產損失，因此開展過程工業(yè)安全儀表系統(tǒng)安全評定對于確保過程工業(yè)安全具有重要意義。統(tǒng)計資料表明，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后的項目改造過程中對安全儀表系統(tǒng)的改建不恰當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)設計不當一種可能的后果是該跳車時不跳造成拒動作；另一種可能的后果是不該跳車時跳車，造成誤動作。拒動作會造成嚴重甚至災難性的后果，誤動作的直接后果是裝置停車，造成巨額的經濟損失。根據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，能夠行使一項或多項安全儀表功能（Safetyinstrumentedfunction,SIF）的系統(tǒng)。每一個安全儀表功能針對特定的風險對生產過程進行保護。評估一個裝置或單元是否應使用安全儀表系統(tǒng)時，最簡單的一個方法就是計算其事故發(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、和化工廠在實施安全儀表系統(tǒng)時，均使用SIL2/3等級的安全儀表系統(tǒng)來實現(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)在整個石油、化工行業(yè)都有著廣泛的運用，具正常運行可大大降低裝置的風險，降低經濟損失，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手段。根據國外公司的數(shù)據統(tǒng)計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)鎖拒動作所謂聯(lián)鎖拒動作，就是在裝置需要聯(lián)鎖進行動作以降低風險或保障安全的時候，聯(lián)鎖功能失效，導致在需要時無法執(zhí)行指定的安全功能引發(fā)重大的事故發(fā)生，是最

4、危險的一種情況。如果聯(lián)鎖的拒動作概率過高,那么可以認為聯(lián)鎖無法適應裝置的工藝及操作條件對安全的要求。前面已經介紹過整個聯(lián)鎖功能要動作要通過三個組成部分，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?shù)卦黾酉到y(tǒng)的冗余，比如本來傳感器是1oo1的，即根據一個傳感器的情況來確定是否進行聯(lián)鎖動作現(xiàn)改為1oo2,即只要2個傳感器中有一個報警或正常發(fā)出信號，聯(lián)鎖即動作，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，如果只有一個閥門，閥門由于長時間沒有動作很有可能會拒動，但如果有兩個閥門，同時拒動的可能性就會大幅下降

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

6、動作。同時，也可以對傳感器的失效狀態(tài)進行設定，可以設定為非故障安全，這樣也可降低誤跳車的概率。總之，一個安全儀表系統(tǒng)必須要根據實際情況和各種失效后果，對聯(lián)鎖拒動作和誤動作的概率進行定量計算，如果還不能滿足公司的各類風險等級要求，必須對聯(lián)鎖進行重新設計或修改。二、安全儀表系統(tǒng)與過程控制系統(tǒng)的區(qū)別20世紀50年代，過程控制主要用于使生產過程中的一些參量保持不變，從而保證產量和質量穩(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)化與管理調度自動化相結合的多級計算機控制系統(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)畫面上進行顯示，而在控制和安全管理層，DCS和SIS分別配置獨立的控制單元實現(xiàn)過程控制和安全聯(lián)鎖的獨立操作。基本過程控制系統(tǒng)是執(zhí)行常規(guī)生產功能的控制系統(tǒng)，過程控制系統(tǒng)以表征生產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的自動控制系統(tǒng)。這里的“過程”是指在生產裝置或設備中進行的物質和能量的相互作用和轉換過程。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，可使生產過程中產品的產量增加、質量提高和能耗減少。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)在功能上完全獨立?；具^程控制系統(tǒng)執(zhí)行基本過程控制功能以達到生產過程的操作要求；安全儀表系統(tǒng)則是監(jiān)視生產過程的狀態(tài)，判斷危險條件，防止風險的發(fā)生或者減輕風險造成的后果?；究刂葡到y(tǒng)是主動的、動態(tài)的；而安全儀表系統(tǒng)則是被動的、休眠的。在大部分時間，裝置的正常運行都是靠基本控制系統(tǒng)，而在這時的安全儀表系統(tǒng)是沒有任何作用的，只有在發(fā)生危險且基本控制系統(tǒng)已經無法控制時，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等級的安全儀表系統(tǒng)，它完全遵循IEC61508/61511標準，采用當今最先進的TMR微處理器硬件技術，和成熟可靠的TRISTATION1131軟件的三重化冗余容錯控制系統(tǒng)。(什么是容錯？它是指對瞬態(tài)的和穩(wěn)態(tài)的出錯情況的探查發(fā)現(xiàn)的能力以及采取適當?shù)南鄳脑诰€措施的能力。具有容錯能力時，控制器及其控制的過程的安全性得以增強，利用率得以提高。）三重組合式冗余（TMR）結構（見圖1-4）保證了設備的容錯能力，并能在原部件出現(xiàn)硬實效或者來自內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)機架主系統(tǒng)機架包括（1）主機架（2）擴展機架（3）I/O擴展總線接口一個主機架最多有14個擴展機架（a擴展機架：與主機架的距離30米，b遠程機架：與主機架的距離12公里。連接電纜#9000和#9001）2、TRICON系統(tǒng)硬件介紹主機架前三個物理機架裝主處理器，每個機架均是三重化的，第四個物理機架是通訊卡的專用梢位。在機架中一個邏輯梢位要占用兩個物理梢位，邏輯梢位是IO點所占用的梢位，若是點數(shù)多就放在C2-C15的十四個擴展機架中，擴展機架離開主機架將毫無意義。在主機架中有一鑰匙開關分為四個檔位（1）RUN（運行）通常為只讀操作方式，主處理器正在工作，這時不允許對程序變量進行修改。（

11、2）PROGRAM（程序）用于程序下載和檢查，這時允許對程序變量進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）允許對程序變量進行修改，但不允許下裝。但在現(xiàn)場操作中最好用軟開關進行控制硬開關容易將旋鈕撥至停止開關狀態(tài)，造成現(xiàn)場控制程序停止。在主機架的卡件上有幾個指示燈，當系統(tǒng)送電時瞬間下件紅燈亮（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。當卡件有一個壞掉，應將好的插件插好后，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、機架的供電系統(tǒng)（1）雙電源供電-每個電源模塊可承擔整個機

12、架的負荷（175瓦）;（2）雙電壓調整器-每個I/O模塊有兩個通道；（3）具有良好的抗干擾能力；（4）60攝氏度高溫報警；（5）可以在線更換；（6）存儲器后備電池可維持存儲器累計六個月的時間。4、機架模塊（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)據的采集和具備強大的診斷功能；（2）數(shù)字輸出模塊：獨立的三重化的信號轉換器、電源和通訊通道，具有串并聯(lián)容錯的四方表決電路、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：獨立的三重化的信號轉換器、電源和通訊通道，三重化的A/D轉換器。并能通過內置參考電壓進行自動電壓校正可在線更換；（4

13、）模擬輸出模塊：每個輸出點都有相應的三重化12位的D/A轉換器，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：獨立的信號轉換器、電源和通訊通道，三重化脈沖計數(shù)器并可以在線更換；（6）熱電偶輸入模塊：三重化的A/D轉換器內置參考電壓進行自動電壓校正；（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，是基于windowsNT程序員工作平臺。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的一個子公司，開發(fā)基于PC及其兼容計算機的、應用于工業(yè)及過程自動化領域的人機界面（HMI）軟件。）開發(fā)的具有世界領先的HMI和面向對象的圖形開發(fā)環(huán)境，便于高效、快捷地配置用戶的應用程序。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、傳遞實時信息。）3 .DDE(DynamicDataExchange訥態(tài)數(shù)據交換。是Microsoft開發(fā)的一種通訊協(xié)議，可供應用程序發(fā)送廢收數(shù)據與指令。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、保險燒毀、電阻燒壞。因ETP非通道隔離，現(xiàn)場信號接地造成大電流導致的端子板燒毀。1.3 安全柵等隔離設備接線不牢、設備損壞、供電異常。1.4 接線端子松動，供電端子保險燒毀，端子閘刀斷開。1.5 現(xiàn)場接線箱內端子接線松動、不牢，端子鼻子未壓緊，接觸不良。1.6 控制室內外信號電纜斷開、短路。1.7 現(xiàn)場變送器、開關等傳感器故障，短路以及接線松動開路。2、常見軟件故障2.1 DDEsever進程關閉，導致INTOUCH畫面無動態(tài)。2.2 TriStation1131軟件組態(tài)中，利用拷貝、粘貼命令對邏輯功能復制不更改命名造成聯(lián)鎖誤動作。2.3 InTouch與TRICON的連接，用戶名字典符號名與TriStation1131中的變量Alias不對應，張冠李戴。2.4 TriStation1131軟件組態(tài)中，同一命名的軟、硬點區(qū)分不清，