安全仪表系统(SIS)是由国际电工委员会(IEC)标准IEC61511定义的专门用于安全的控制系统。它就是指设计出来用于对设备可能出现的故障进行动作的控制系统，当工艺过程出现故障，或由于工艺以外的事故(如火灾、断电等) 造成过程控制系统无法进行控制时，关闭或旁通工艺流程，防止和减少恶性事故的发生。
1、安全仪表系统
1.1 安全仪表系统(SIS)原理
安全仪表系统(SIS)是一种具有高容错能力的可编程控制器及过程控制技术。容错是SIS系统控制器最重要的特性。它是指对瞬态的和稳态的出错情况的探查发现，以及采取适当的、相应的在线措施的能力。容错技术提高了控制器的安全能力和可用性，使过程得到控制。
SIS通过三重模件冗余结构(TMR)提供容错能力。此系统由3个安全相同的系统通道组成(电源模件除外，该模件是双重冗余的)。每个系统通道独立地执行控制程序，并与其他2个通道并行工作。硬件表决机制则对所有来自现场的数字式输入和输出进行表决和诊断。模拟输入则进行取中值的处理。
1.2 SIS组成
一个基本的SIS高密系统由下列部件组成: 容纳各模件的机架、模件、现场端子板以及编程工作站。
1.2.1 SIS主机架
康吉森SIS有3种型式的机架: 主机架、扩展机架和远程机架。主机架和扩展机架的标准缆总长最多为30m，在机架内的各I/O模件通过三重的RS485双向通信口通信；距远程机架的最远为12km，扩展机架通过一个三重的RS485双向通信口和主机架连接。
1.2.2 SIS模件
SIS模件是现场可更换的设备元件，它们由装在一金属骨架内的电子组件所构成。每个模件有一保护盖，保证任何部分或电路都不暴露在外，即使当模件从机架上取下后也不暴露。
1.2.3 现场端子板
现场端子板是一块电气的电路板，现场布线可以很容易与该板连接。现场端子板只用以把输入信号从现场传给输入模件，或者把由输出模件产生的信号直接传给现场布线，这种配置允许卸掉或者更换I/O模件而不必变动现场的接线。
1.3 SIS常见故障
1.3.1 SIS卡件系统故障报警
在现场机柜间检查是哪块卡件报警，检查硬件且检查是否有过程报警，如是过程报警及时消除；如果硬件故障报警，则更换相应的硬件设施。
1.3.2 SIS远程机架通信光缆故障
看主机远程通信卡件RXM状态等是否正常，将不正常的尾纤重新接好，或用备用光钎替换。
1.3.3 SIS冗余电源中的一路电源故障
检查供电电源是否正常。检查故障卡的电源。系统有2个24V电源，每个电源各有一个继电器，如果电源正常则继电器灯亮，触点闭合；如果有一个故障则继电器灯灭，触点断开，系统报警回路断开，系统报警。
1.3.4 SIS温度高故障报警
检查环境温度，检查风扇运行情况，如不转，及时更换。
2、SIS现场故障分析
SIS现已在多个装置应用，在应用的过程中产生不少问题，在此对各种故障现象进行分析。
2.1 某装置SIS出现系统报警
故障原因分析：
①SOE记录检查，未发现任何报警。
②康吉森诊断软件Enhanced Diagnostic Monitor V2.3.125检查SIS系统C1S6 AO卡报警情况。
诊断信息经过分析，该报警为系统的烦恼报警，当康吉森系统硬件版本为9-6~9.10和10.0~10.2、系统应用型号为3008MP时系统偶尔会发生如上报警，检查发现该装置康吉森系统硬件版本为9.10，在其范围之内。康吉森系统的Trilog文件或增强型监视软件EnDM可以看到具体卡件的烦恼、虚假报警信息，表现出来的只能是机架报警，该报警不影响系统的正常运行。
2.2 SIS出现网络中断故障
装置在使用过程中，画面会出现网络中断对话框。故障现象如图1所示。
图1 sis系统出现网络中断故障
出现故障的原因有可能是计算机受到病毒感染，所以需要对计算机系统进行重装。具体实施步骤如下：
①备份一个装置工程师站的用户程序、SOE记录、历史趋势文件、IP地址、Intouch软授权等数据；重新安装操作系统，按操作员站配置好相关设置。
②退出对应装置操作员站画面，备份Intouch软授权、用户程序、历史趋势文件、IP地址等数据，导入到安装好的工程师站中。
③关闭操作员站和工程师站计算机，将操作员站Intouch硬授权安装至工程师站中，启动计算机投入操作站功能使用。
④待操作员站正常投用后，对更换下来的操作员站进行重新装机，安装完操作系统后将备份的数据导入，安装工程站配置相关设置，插入Intouch硬授权，恢复工程师站的功能。
网络出现故障，检查步骤如下：
①退出系统，检查DDE运行是否正常。图2为正常状态。
图2 sis正常状态
如不正常或被关掉，重新启动DDE。启动DDE方法如下：单击桌面快捷图标或者在Windows界面下，单击“开始→所有程序→Triconex→DDE Serve 4.1”，就运行了DDE程序。
②网络不通，如果ping 192.168.1.8 或ping 192.168.2.8均失败，则检查机柜间光电转换器工作是否正常(外操作室和管控中心机柜间均要检查)。若光电转换器不正常，尝试重新启动光电转换器，看是否能正常工作，不正常就更换光电转换器。
2.3 SIS远程机架通信报警
如SIS远程机架通信卡件4211(C)产生通信故障，造成该机架(5#)上所插卡件(DI和DO卡件各一块)产生FAULT报警。当该机架FAULT报警，与之相连接的2#机架产生报警，则1#主机架报警，SIS画面产生远程机架和主机架系统报警信息。由于SIS通信采用三重冗余模式，A、B通信卡件工作还正常，故暂不影响生产操作。
初步检查发现通信系统连接无故障。通过诊断软件分析的截图如图3所示。
图3 通过诊断软件分析的截图
经过分析后，确认故障现象表现为远程机架的通信卡(4211)和机架上的I/O卡的LEG C全都出现通信丢失故障，这与现场故障现象及诊断软件分析相吻合。如图4所示。
图4 故障现象
分析认为是链路RXM-C的通信故障导致LEG C的通信拥堵，通信丢失最终导致整个机架报警，同时不排除RXM-C(4211)通信卡件硬件故障。
解决方案如下：
①断开远程机架通信卡件RXM-C的光纤连接，然后拔出卡件，使用软件清除故障报警，进行故障恢复后，再插回卡件，观察能否恢复通信。
②如果故障无法清除，更换同型号远程机架通信卡件RXM-C，并软清除卡件故障报警，恢复卡件通信。
2.4 SIS出现卡件故障报警
如图5所示，从2个报警事件看，2个不同的3721在C3S1时全部报警，而且都是LEG C报警128 COMM NO_RESPONSE ERRORS。而这2个AI卡互换在C3S2 时都不报警(LOG覆盖一个月或5个月)，基本可以断定：C3S1的报警与这2个3721本身应该没有关系；可能ELCO电缆或者CH#3机架的S1槽有问题，屏蔽性能不好，会受到噪声干扰。
图5 SIS出现卡件故障报警
最终经过测试，是ELCO电缆屏蔽层损坏造成的，经过更换后再也没有出现过此类故障。
3、总结
该文概述了康吉森SIS的原理及组成，对SIS应用中出现的故障作了详细介绍，并进行了分析，提出了具体解决方法。可对 SIS 的应用提供参考。
作者：新疆克拉玛依独山子石化公司炼油厂 周世军、孙健
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