安全儀表系統(SIS)是由國際電工委員會(IEC)標準IEC61511定義的專門用于安全的控制系統。它就是指設計出來用于對設備可能出現的故障進行動作的控制系統，當工藝過程出現故障，或由于工藝以外的事故(如火災、斷電等) 造成過程控制系統無法進行控制時，關閉或旁通工藝流程，防止和減少惡性事故的發生。
1、安全儀表系統
1.1 安全儀表系統(SIS)原理
安全儀表系統(SIS)是一種具有高容錯能力的可編程控制器及過程控制技術。容錯是SIS系統控制器最重要的特性。它是指對瞬態的和穩態的出錯情況的探查發現，以及采取適當的、相應的在線措施的能力。容錯技術提高了控制器的安全能力和可用性，使過程得到控制。
SIS通過三重模件冗余結構(TMR)提供容錯能力。此系統由3個安全相同的系統通道組成(電源模件除外，該模件是雙重冗余的)。每個系統通道獨立地執行控制程序，并與其他2個通道并行工作。硬件表決機制則對所有來自現場的數字式輸入和輸出進行表決和診斷。模擬輸入則進行取中值的處理。
1.2 SIS組成
一個基本的SIS高密系統由下列部件組成: 容納各模件的機架、模件、現場端子板以及編程工作站。
1.2.1 SIS主機架
康吉森SIS有3種型式的機架: 主機架、擴展機架和遠程機架。主機架和擴展機架的標準纜總長最多為30m，在機架內的各I/O模件通過三重的RS485雙向通信口通信；距遠程機架的最遠為12km，擴展機架通過一個三重的RS485雙向通信口和主機架連接。
1.2.2 SIS模件
SIS模件是現場可更換的設備元件，它們由裝在一金屬骨架內的電子組件所構成。每個模件有一保護蓋，保證任何部分或電路都不暴露在外，即使當模件從機架上取下后也不暴露。
1.2.3 現場端子板
現場端子板是一塊電氣的電路板，現場布線可以很容易與該板連接。現場端子板只用以把輸入信號從現場傳給輸入模件，或者把由輸出模件產生的信號直接傳給現場布線，這種配置允許卸掉或者更換I/O模件而不必變動現場的接線。
1.3 SIS常見故障
1.3.1 SIS卡件系統故障報警
在現場機柜間檢查是哪塊卡件報警，檢查硬件且檢查是否有過程報警，如是過程報警及時消除；如果硬件故障報警，則更換相應的硬件設施。
1.3.2 SIS遠程機架通信光纜故障
看主機遠程通信卡件RXM狀態等是否正常，將不正常的尾纖重新接好，或用備用光釬替換。
1.3.3 SIS冗余電源中的一路電源故障
檢查供電電源是否正常。檢查故障卡的電源。系統有2個24V電源，每個電源各有一個繼電器，如果電源正常則繼電器燈亮，觸點閉合；如果有一個故障則繼電器燈滅，觸點斷開，系統報警回路斷開，系統報警。
1.3.4 SIS溫度高故障報警
檢查環境溫度，檢查風扇運行情況，如不轉，及時更換。
2、SIS現場故障分析
SIS現已在多個裝置應用，在應用的過程中產生不少問題，在此對各種故障現象進行分析。
2.1 某裝置SIS出現系統報警
故障原因分析：
①SOE記錄檢查，未發現任何報警。
②康吉森診斷軟件Enhanced Diagnostic Monitor V2.3.125檢查SIS系統C1S6 AO卡報警情況。
診斷信息經過分析，該報警為系統的煩惱報警，當康吉森系統硬件版本為9-6~9.10和10.0~10.2、系統應用型號為3008MP時系統偶爾會發生如上報警，檢查發現該裝置康吉森系統硬件版本為9.10，在其范圍之內。康吉森系統的Trilog文件或增強型監視軟件EnDM可以看到具體卡件的煩惱、虛假報警信息，表現出來的只能是機架報警，該報警不影響系統的正常運行。
2.2 SIS出現網絡中斷故障
裝置在使用過程中，畫面會出現網絡中斷對話框。故障現象如圖1所示。
圖1 sis系統出現網絡中斷故障
出現故障的原因有可能是計算機受到病毒感染，所以需要對計算機系統進行重裝。具體實施步驟如下：
①備份一個裝置工程師站的用戶程序、SOE記錄、歷史趨勢文件、IP地址、Intouch軟授權等數據；重新安裝操作系統，按操作員站配置好相關設置。
②退出對應裝置操作員站畫面，備份Intouch軟授權、用戶程序、歷史趨勢文件、IP地址等數據，導入到安裝好的工程師站中。
③關閉操作員站和工程師站計算機，將操作員站Intouch硬授權安裝至工程師站中，啟動計算機投入操作站功能使用。
④待操作員站正常投用后，對更換下來的操作員站進行重新裝機，安裝完操作系統后將備份的數據導入，安裝工程站配置相關設置，插入Intouch硬授權，恢復工程師站的功能。
網絡出現故障，檢查步驟如下：
①退出系統，檢查DDE運行是否正常。圖2為正常狀態。
圖2 sis正常狀態
如不正常或被關掉，重新啟動DDE。啟動DDE方法如下：單擊桌面快捷圖標或者在Windows界面下，單擊“開始→所有程序→Triconex→DDE Serve 4.1”，就運行了DDE程序。
②網絡不通，如果ping 192.168.1.8 或ping 192.168.2.8均失敗，則檢查機柜間光電轉換器工作是否正常(外操作室和管控中心機柜間均要檢查)。若光電轉換器不正常，嘗試重新啟動光電轉換器，看是否能正常工作，不正常就更換光電轉換器。
2.3 SIS遠程機架通信報警
如SIS遠程機架通信卡件4211(C)產生通信故障，造成該機架(5#)上所插卡件(DI和DO卡件各一塊)產生FAULT報警。當該機架FAULT報警，與之相連接的2#機架產生報警，則1#主機架報警，SIS畫面產生遠程機架和主機架系統報警信息。由于SIS通信采用三重冗余模式，A、B通信卡件工作還正常，故暫不影響生產操作。
初步檢查發現通信系統連接無故障。通過診斷軟件分析的截圖如圖3所示。
圖3 通過診斷軟件分析的截圖
經過分析后，確認故障現象表現為遠程機架的通信卡(4211)和機架上的I/O卡的LEG C全都出現通信丟失故障，這與現場故障現象及診斷軟件分析相吻合。如圖4所示。
圖4 故障現象
分析認為是鏈路RXM-C的通信故障導致LEG C的通信擁堵，通信丟失最終導致整個機架報警，同時不排除RXM-C(4211)通信卡件硬件故障。
解決方案如下：
①斷開遠程機架通信卡件RXM-C的光纖連接，然后拔出卡件，使用軟件清除故障報警，進行故障恢復后，再插回卡件，觀察能否恢復通信。
②如果故障無法清除，更換同型號遠程機架通信卡件RXM-C，并軟清除卡件故障報警，恢復卡件通信。
2.4 SIS出現卡件故障報警
如圖5所示，從2個報警事件看，2個不同的3721在C3S1時全部報警，而且都是LEG C報警128 COMM NO_RESPONSE ERRORS。而這2個AI卡互換在C3S2 時都不報警(LOG覆蓋一個月或5個月)，基本可以斷定：C3S1的報警與這2個3721本身應該沒有關系；可能ELCO電纜或者CH#3機架的S1槽有問題，屏蔽性能不好，會受到噪聲干擾。
圖5 SIS出現卡件故障報警
最終經過測試，是ELCO電纜屏蔽層損壞造成的，經過更換后再也沒有出現過此類故障。
3、總結
該文概述了康吉森SIS的原理及組成，對SIS應用中出現的故障作了詳細介紹，并進行了分析，提出了具體解決方法。可對 SIS 的應用提供參考。
作者：新疆克拉瑪依獨山子石化公司煉油廠 周世軍、孫健
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