深度解读：安全仪表系统（SIS）
安全仪表系统 SIS涉及的一些专业术语 SIS的基本原则 SIS主要特点 1、一定的安全完整性等级 SIS与DCS等过程控制系统的区别 SIS的设计原则 SIS日常维护和管理 SIS联锁保护系统的前期管理是指规划、设计、选型、购置、安装、投运阶段的全部管理工作，是全过程管理的重要部分。为使寿命周期费用最经济、综合效率最高，必须重视前期管理工作。 各部设备管理应参与新、改、扩建等项目中SIS联锁保护系统的设计审查，依据安全可靠、技术先进、经济合理的原则。 对设计选型的可靠性、维修性、适用性、经济性、先进性、安全性提出要求。SIS联锁保护系统设计应符合《GB 50770-2013 石油化工安全仪表系统设计规范》。 SIS联锁保护系统购置要坚持质量第一、性能价格比高和寿命周期费用最经济的原则。 严格进厂质量验收程序，进口设备应有必备的维修配件。设备管理部应参与SIS联锁保护系统的购置，并负责或参与技术协议的签订工作。 SIS联锁保护系统施工必须按设计要求及《SHT3521-2015石油化工仪表工程施工技术规程》进行。在新、改、扩建工程中负责仪表设备施工的单位必须具有相应的施工资质，具有按设计要求进行施工的能力，具有健全的工程质量保证体系。 设备管理部应负责或参与仪表设备工程项目的竣工验收等方面的工作。竣工验收必须按设计要求及相关规范进行。要做到竣工资料齐全，工程竣工验收资料应包括： （1）工程竣工图（包括装置整套仪表自控设计图纸及竣工图）。 （2）设计修改文件和材料代用文件。 （3）隐蔽工程资料和记录。 （4）SIS联锁保护系统安装及质量检查记录。 （5）电缆绝缘测试记录。 （6）接地电阻测试记录。 （7）仪表风和导压管等扫线、试压、试漏记录。 （8）SIS联锁保护系统和材料的产品质量合格证明。 （9）SIS联锁保护系统校准和试验记录。 （10）回路试验和系统试验记录。 （11）SIS联锁保护系统交接清单。 （12）报警、联锁系统调试记录。 （13）SIS联锁保护系统组态记录工作单。 （14）未完工程项目明细表等。 （15）SIS联锁保护系统说明书。 其中：（1）、（2）、（10）、（15）内容除档案部门外还应交给SIS联锁保护系统维护部门、SIS联锁保护系统管理部门及使用单位。 SIS联锁保护系统投用前，使用单位和/或维护单位应根据设备的特点编制相关规程，开展技术培训、事故预案演练等工作。 对SIS联锁保护系统中联锁程序的变更、联锁设定值的改变、时间整定值的改变等，必须建立各专业会签及技术负责人批准制度，填写《联锁保护系统变更审批单》。 由于工艺、设备原因需变更SIS联锁保护系统的由生产装置负责办理，由于仪表原因需变更SIS联锁保护系统的由电仪车间负责办理，工艺联锁保护系统，由装置经理负责审核；关键机组等设备的SIS联锁保护系统由设备部主管人员负责审核，主管副总批准，仪表（电仪）专业负责实施。 在执行SIS联锁保护系统作业前，必须办理《联锁保护系统临时作业票》。 由于工艺过程原因需临时停运SIS联锁保护系统，必须由工艺装置负责办理，经生产装置主任同意签字，各车间负责SIS联锁系统投切的专职人员负责实施。由于仪表原因需检修，临时停运SIS联锁保护系统，由仪表专业人员办理，经生产装置主任同意签字后方可进行作业。因以上两种原因临时停运的SIS联锁保护系统，必须限期恢复，双方作好备案。 在生产期间，SIS联锁保护系统不允许停用，特殊情况确实需要停用时，必须经主管部门组织相关专业论证，制定相应措施，专业会签，领导审批，然后办理《联锁保护系统停用审批单》。 由于工艺过程原因的由工艺装置负责办理，由于仪表原因的由仪表负责办理，仪表专业人员执票作业。生产技术部、工艺装置、设备部存档。 新建装置或装置大修后，SIS联锁保护系统的投用；长期停用SIS联锁保护系统的恢复，必须由生产、计控、安环、仪表、电气等相关专业人员逐回路进行检查确认，填写《联锁保护回路试验确认单》后方可投入使用。相关部门、仪表、设备部负责存档。 新增SIS联锁保护系统，需经公司设备管理部向电仪车间下达任务书和图纸、资料，由各装置设备部仪表专业负责执行。 在摘除SIS联锁保护前，必须由生产装置工艺人员制定预案并采取相应措施，并经两名及以上仪表作业人员确认，然后摘除联锁。摘除联锁后要检查确认。 仪表专业人员处理SIS联锁保护系统中的问题时，事先必须确定联锁解除方案，采取可靠措施，对程序进行修改、增删，还必须保证不影响DCS、PLC、SIS的正常运行。对于处理问题过程中涉及的检测仪表、开关、继电器、联锁程序、执行器及其附件等，必须有两人以上确认核实，并有专人监护，然后严格按照操作规程进行作业。 问题处理完毕后，在投入联锁保护前，必须由两人以上仪表作业人员核实确认，对有保持记忆功能的回路必须进行复位，经技术人员确认后，在有监护人的情况下，由工艺人员将该回路联锁保护投用，并及时填写《SIS联锁保护系统作业票》。 SIS联锁保护系统的操作开关、按钮均由车间指定人员操作。 SIS联锁保护系统所用检测元件、逻辑单元、执行元件，必须随装置、机组大检修进行检修、校验。 SIS联锁保护系统仪表、设备及附件等，必须有明显的红色联锁标记；紧急停车按钮、开关，应设防护罩。 根据储备标准和备品配件管理规定，联锁保护系统必须储备足够的备品配件，联锁保护系统的供电系统元器件、一次检测元件、逻辑单元、执行单元仪表等必须按规定的使用周期定期更新。 软硬件运行检查项目，记录好异常情况，及时维护运行出现的故障 全面检查SIS控制系统硬件的状况，将异常情况做好记录，并列入下次检修项目： 检查控制机柜各模件工作状态，各通道的强制（或退出扫描状况）和损坏情况，各操作员站，控制站，通信网络的运行状况等，确保主设备和冗余设备状态正常； 检查不间断电源(UPS)供电电压，各机柜供电电压。各类直流电源电压及各电源模件的运行状态，确保主电源和冗余电源状态正常； 检查各散热风扇的运转状况； 检查工程师室的温度及湿度； 检查计算机设备和系统日常维护消缺记录，汇总需停机消缺项目； 全面检查SIS控制系统软件的状况，将异常情况做好记录，并列入下次检修项目： 做好SIS控制系统软件和数据的完全备份工作。对于储存在易失存储器（如RAM）内的数据和文件，应及时上传并备份；； 检查SIS控制系统软件运行正常，监控软件能正确监视设备运行实时状态，编辑状态能组态画面，组态软件能正确在线观察系统检测信息； 确保SIS系统的SOE文件记录软件在设备运行期间处于运行状态（ISC Trusted系统不需要运行），能正确导出SOE文件； 确保SIS系统的历史趋势功能正常，完成对故障变量长时间检测，正确反映设备或测量设备的状态； 检查报警系统，对重要异常信息（如冗余失去，异常切换，重要信号丢失，数据溢出，总线频繁切换等）作好详细记录； 检查SIS控制系统运行日志，数据库运行报警日志； 检查SIS自诊断系统，汇总系统自诊断结果中的异常记录，必要的时候可以请教相关系统的专家； 运行期间维护项目： 系统故障维护，巡检过程中发现系统故障信息，仔细检测造成报警的因素，冗余设备支持在线更换的更换新的设备，测量回路导致报警的检查回路消缺故障，未知因素在不影响运行期间或有可能造成停机的因素待停机检查； 工程师站，操作站维护，软件故障按照软件要求的设置重新设置或安装要求重新安装，硬件故障维护前确保各软件已完成备份； 组态软件维护，监控画面修改由工艺车间统一提出，统一修改，组态软件只在在线或离线查看逻辑组态的时候使用，不支持运行期间修改； 测量设备的维护，维护前必须切除相关的联锁，必要的时候相关的变量联锁也要切除，由工艺车间确认设备在工艺中切除，再进行维修，投用前检查该设备的测量回路正常，由工艺车间确认投用，观察后考虑投入联锁保护； 建立SIS控制系统硬、软件故障记录台帐和软件修改记录台帐，详细记录系统发生的所有问题（包括错误信息和文字）、处理过程和每次软件修改记录； 防止将电脑病毒带入，工程师站上不应安装任何其他第三方软件，移动存储设备专盘专用； 定期进行口令更换并妥善保管。 停机检修，应对机柜、工程师站、操作站、网络及接口设备、模件系统机柜电源等进行详细维护 检修前，应按SIS控制系统的正常停电程序停运设备，关闭电源，拔下待检修设备电源插头； 机柜检修： （1）机柜除尘，对每个需清扫的模件的机柜和插槽编号，跳线设置作好详细，准确的记录。清扫模件，散热风扇等部件；模件检查完毕，机柜，机架和槽位清扫干净后，按照模件上的机柜和插槽编号将模件逐个装回到相应槽位中，就位必须准确无误，可靠；（2）检查SIS控制系统后备电池，电量不足应及时更换新电池； （3）模件检查内容：SIS控制系统各模件中的电子元器件应无烧痕，破损现象；元件间连接插针应无变形，磨损；对模件安装底板变形的插针进行矫正，插针断裂的底板应进行更换；检修后要求底板固定牢固，插针完整，无变形和断裂；检查SIS控制系统的所有I/O柜及中间柜的通信电缆接头，分离器和分支器等应连接良好，特别是接头内的屏蔽线须固定扎实；恢复系统，检查各I/O模件，回路接线和插件应紧固无松动，各设置开关（DIP开关）和跳线设置正确； （4）确认电缆接线正确后，恢复供电；检查风扇转向正确，各模件指示灯正常，并在显示器上确认SIS控制系统通信正常，无报警和出错信息； 工程师站、操作站检修： （1）工程师站、操作站除尘， 清扫机壳内，外部件及散热风扇。清扫后应清洁，无灰，无污渍，散热风扇转动灵活。 （2）接通电源启动后，设备应无异音，异味等异常现象发生，能正常地启动并进入操作系统，自检过程无出错信息，各状态指示灯及界面显示正常；检查散热风扇转动应正常无卡涩，方向正确；显示器画面应清晰，按钮功能正常；鼠标应灵活无滞涩，响应正确；键盘的各键应反应灵敏，响应正确； （3）启动应用系统软件过程应无异常，无出错信息提示； （4）检查各操作员站、工程师站和服务站的用户权限设置，应符合管理和安全要求； 对于有防静电要求的设备，检修时必须做好防静电措施，工作人员必须带好防静电接地腕带，并尽可能不触及电路部分；拆卸的设备应放在防静电板上，吹扫用压缩空气枪应接地； 吹扫用的压缩空气须干燥无水，无油污，压力应控制在0.05MPa左右；清洁用吸尘器须有足够大的功率，以便及时吸走扬起的灰尘；设备清洗须使用专用清洗剂； 网络及接口设备检修： （1）更换故障网线或光缆；检修后通信电缆应无破损，断线，光缆布线应无弯折；网线或光缆应绑扎整齐，固定良好； （2）对交换机、转发器、光端机等网络设备内、外进行清扫、检修，紧固接线；检修后设备外观应清洁无尘、无污渍，各连接线或电缆的连接应正确、无松动、无断线；各接插头完好无损，接触良好； （3）通电后，检查模件指示灯状态或通过系统诊断功能，确认通信模件状态和通信总线系统应工作正常，无异常报警。冗余总线应处于冗作工作状态，交换机、转发器、总线模件等通电后指示均应显示正常。查看每个控制系统，所有I/O通道及其通信指示均应正常； 模件电源、系统电源和机柜电源检修：清扫电源设备和风扇， 检修后设备应清洁无灰，无污渍；根据记录标记插好所有插头并确认正确后上电。 上电检查试验： 通电后电源装置应无异音、异味，温升应正常；风扇转动应正常，无卡涩，方向正确。 根据要求测量各输出电压应符合要求。 启动整个系统，工作应正常无故障报警，电源上的各指示灯应指示正常。 对于冗余配置的电源，关闭其中任何一路，检查相应的控制器应能正常工作，否则应进行处理或更换相应电源。 冗余性能需针对操作员站、主控制器和模件、通信总线、模件、系统或机柜供电等四部分进行冗余切换试验 操作员站冗余切换试验： （1）对于并行工作的设备，如操作员站等，停用其中一个或一部分设备，应不影响整个计算机控制系统的正常运行； （2）对于冗余切换的设备，当通过停电或停运应用软件等手段使主运行设备停运后，从运行设备应立即切换备用设备运行状态； （3）按同样方法进行反向切换试验； （4）上述试验过程中，除发生与该试验设备相关的故障报警外，系统不得发生出错，死机或其他异常现象，故障诊断显示应正确。 主控制器和模件冗余切换试验： （1）选择下列方法进行主控制器或模件的冗余切换试验：取出主运行的主控制器或模件的保险；将主运行的主控制器或模件拔出（模件可带电插拔时）。按同样方法进行反向切换试验； （2）试验过程中，系统应能无扰动切换到备用控制器或模件运行，故障诊断显示应正确，除模件故障和冗余失去等相关报警外，系统应无任何异常发生。 通信总线冗余切换试验： （1）投切通信网络上任意节点的设备，总线通信应正常； （2）在通信网络任意节点上轮流切断节点设备与总线间的某一通信连接线，系统应无出错、死机或其他异常现象； （3）选择下列方法，进行通信总线冗余切换试验：切断主运行总线模件的电源；拔出主运行总线的插头； 断开主运行总线电缆或终端匹配器； （4）同样方法进行反向切换试验； （5）试验过程中，通信总线应自动切换至冗余总线运行；指示灯指示和系统工作应正常；检查系统数据不得丢失、通信不得中断、故障报警正确、诊断画面显示应与试验实际相符。 模件、系统或机柜供电冗余切换试验： （1）模件、控制系统及机柜的冗余供电系统，应逐一进行冗余切换试验：切断工作电源回路，检查备用供电须自动投入；对于冗余供电系统，切断任一路供电；按同样方法进行反向切换试验； （2）上述试验过程中，控制系统应工作正常，中间数据及累计数据不得丢失，故障诊断显示应正确，系统不得发生出错、死机或其他异常现象。 控制性能测试包括以下几个板块：模拟量输入（AI）通道、脉冲量输入（PI）信号、模拟量输出（AO）信号、开关量输入（DI）信号、开关量输出（DO）信号、系统组态和在线下载功能。 模拟量输入（AI）通道测试：用相应的标准信号源，在测点相应的端子上分别输入量程的0、25%、50%、75%、100%信号，在操作员站或工程师站读取该测点的显示值，确保测量设备及测量回路能正常工作。 脉冲量输入（PI）信号测试： 用标准频率信号源，在测点相应的端子上分别输入量程的10%，25%，50%，75%，100%信号，在操作员站或工程师站读取该测点的显示值，确保测量设备及测量回路能正常工作。 模拟量输出（AO）信号测试：通过操作员站（或工程师站，或手操器），分别按量程的0，25%，50%，75%，100%设置各点的输出值，确保自保设备动作正常。 开关量输入（DI）/输出（DO）信号测试：通过短接/断开无源接点或加入/去除电平信号分别改变各输入点的状态，在操作员站或工程师站（手操器）上检查各输入点的状态变化，确保正确无误。 系统组态和在线下载功能测试： （1）检查工程师站权限设置应正确，以工程师级别登录工程师站。 （2）根据工艺要求更改SIS控制系统逻辑组态，在条件许可情况下进行编译生成，组态，在线，下装，SOE等功能正常。 （3）检查操作员站权限设置应正确，以操作员级别登录操作员站。 （4）根据逻辑变更变更监控画面，画面编辑软件使用正常，检查各流程画面、参数监视画面等应无异常。报警，历史趋势功能正常。 设备管理部必须定期组织仪表、电气、机械等专业人员会同生产装置认真复查、审定各装置SIS联锁保护系统的相关技术资料，建立健全SIS联锁保护系统的技术档案。 必须具备的技术资料主要包括联锁分布图、SIS联锁原理图、SIS联锁程序图、接线图、SIS联锁设定值一览表、时间整定值一览表、SIS联锁保护系统的有关文字说明，以及与SIS联锁保护系统相关的仪表、电气、机械设备的资料。SIS联锁保护系统用各类仪表的检修校验记录等。 《SIS联锁保护系统变更审批票》、《SIS联锁保护系统作业票》、《SIS联锁保护系统停用审批单》、《SIS联锁保护回路试验确认单》等由设备管理部仪表专业负责存档。