化工安全仪表系统检验测试

郭瑞 潘浩

1.沈阳兴齐眼药股份有限公司 辽宁沈阳 110141；2.东北制药集团沈阳计控有限责任公司 辽宁沈阳 110141

1 安全仪表系统概述

安全仪表系统（SIS）是保障安全生产的重要技术措施之一，广泛应用于石油、化工等过程工业。SIS是由传感器、逻辑结算器、执行机构组合而成，在安全事件发生时，执行相应的安全仪表功能，达到或保持生产过程的安全状态。SIS系统投入运行后，会7*24小时持续运行，受环境应力等影响会不可避免地出现老化、性能下降、失效等情况，严重时则直接导致故障，给装置安全生产埋下了重大隐患。

2 检验测试范围与内容

2.1 I/O 卡件检验测试

安全仪表系统I/O卡件在使用过程中受环境等应力因素的影响，部件将会出现老化、腐蚀、机械应力损伤、过电应力损伤等情况，进而导致电子器件性能下降，致使原有功能退化，当功能退化严重时会造成现场生产紊乱失控，从而引起安全生产事故，造成重大损失。

坝坡抗滑稳定计算采用刚体极限平衡法，土体抗剪强度指标采用有效应力法计算，滑裂面按圆弧面考虑，抗滑稳定安全系数计算公式采用简化毕肖普法，计及土条间作用力，浸润线以上按湿容重计，浸润线与边坡外水位之间按饱和容重计，边坡外水位以下按浮容重计，地震惯性力考虑水平向及垂直向。

2.2 网络检查与病毒查杀

目前安全仪表系统采用以太网来实现控制站、操作员站（或工程师站）等功能站点之间的信息传输，在现场使用中由于病毒侵害、计算机更换、网络硬件老化及故障、动物啃食线缆等因素，会导致网络内部分节点或整个网络存在通讯故障或安全隐患。检验测试时需用专业软件及相应设备检查控制站、操作站（或工程师站）等网络节点在高负荷工作下通讯及连接状况，检测网络通讯协议，分析网络数据包流量、网络负荷、丢包情况等，发现并及时处理通讯故障隐患，同时提出合理的维护建议。

2.3 卡件部件故障注入检验测试

安全仪表系统中各类电子/可编程电子部件内嵌功能丰富的故障诊断电路，因此在检测测试系统卡件、I/O卡件时，仅检测卡件功能与精度是不全面的，需要进行故障注入，并用检验测试软件诊断注入故障的响应情况，分析故障检测电路功能是否完善。

2.4 安全逻辑验证

（3）冗余配置检查，冗余切换功能测试。使用控制器冗余测试软件，采集冗余切换命令下发后冗余切换功能和系统运行状态信息，分析判断逻辑控制器的冗余功能是否存在失效、切换波动、切换超时等问题。

3 化工安全检验测试技术

3.1 故障注入

（2）AI线路故障报警模拟：①将输入保险丝的开路，模拟线路开路故障（模拟无输入信号），利用故障注入测试分析软件读取、分析系统报警行为。②使用专用短接设备短路端子板上的采样电阻，模拟采样信号诊断故障，利用故障注入测试分析软件读取、分析系统报警行为。③针对测量范围为（1-5V）的AI卡件，改变输入信号范围（0-6V），模拟全信号量程范围内系统报警信息的变化，利用故障注入测试分析软件读取、分析系统报警行为。

（2）锁定状态下安全状态更改测试。利用软件将控制器模式设定为锁定状态，并强制安全状态点进行状态改变，看现场实际状态是否发生改变，测试控制器的安全保护功能是否正常。

（1）系统24V电源故障注入测试：①测试单路输入24V电压（0-60V）变化时控制器模块／系统的行为，并使用故障注入测试分析软件读取分析。②测试单路输入24V过欠压的门限阈值，读取系统的行为，计算实际阈值与设计阈值的误差。③测试单路输入24V电压的设计最高耐压值，分析是否符合产品要求。④利用故障注入测试分析软件读取单路24V故障后控制器模块/上位机的报警信息，分析判断系统响应是否合理。

3.2 逻辑控制器检验测试

（1）硬件测试。检验测试时需通过专用检测仪器检测逻辑控制器的硬件工作是否正常，主要检测其内核电压是否符合设计要求、内部时钟信号是否发生畸变、逻辑控制器硬件各个测试点的电气参数是否符合要求。控制器故障建模测试分析软件对测试数据进行分析，判断健康状况，提出合理建议。

本次研究选取以子宫肌瘤为代表妇产科手术，行子宫肌瘤手术是腹腔内各项器官、内脏极易与外界因素接触后发生感染。肺部因持续保持呼吸且易感染因素较多，因此子宫肌瘤手术后肺部感染几率较大，因此，后续肺炎护理尤为重要[8]。

安全仪表系统安全逻辑功能是否正常是实现过程设备保护，保证装置安全运行的关键要素，安全逻辑失效主要分为联锁设计不合理、处理器内部逻辑故障、逻辑响应时间超时等。针对可能存在的安全逻辑失效风险，应在检验测试中对其进行验证。通过专用测试软件分析现场逻辑执行状态，分析逻辑功能是否正常，计算联锁信号输入至信号输出所需的时间等，验证是否满足安全要求规格书（SRS）要求。

3.3 上电检验测试

（2）检查系统是否正常运行并且没有在降级状态下运行。利用上电检验测试软件，检测系统运行状态是否降级，手动对处于测试状态的模块进行降级，检查单模块的降级能力，检查系统发生降级后各状态是否发生跳变，正常运行状态是否继续保持等。

（1）上电初始化逻辑测试。采用上电检验测试软件收集安全仪表系统上电过程中各参数的变化，分析验证上电时初始化逻辑是否正确，检测控制器及控制模块是否存在部分逻辑未初始化或者初始化错误，上电时输入/输出模块是否发生跳变等。

（3）检查控制器负荷，是否存在历史报警和最大内存使用量。利用上电检验测试软件查询控制器历史负荷的最大值，以及是否存在过报警，最大内存使用量。并对采集历史数据进行分析，判断当前系统硬件配置是否合理。

案例分析：本案例中采购的100个富光500mL太空杯是洪福商贸购入专门用于销售赠送，因此，该商品在购进时，应入“赠品库”（赠品库的属性：不计入成本），采购支付的成本应该计入“销售费用”。假设，本案例中涉及的存货富光500mL太空杯及所属的“02赠品库（不计入成本）”均已完成初始化设置。本案例业务核算流程如下（简化）：

盾构隧道的整体道床是在结构底板凿毛后与管片结构浇筑在一起的，存在多个层面的结合，这些层面往往成为盾构隧道结构中最薄弱的环节。在地下水作用、列车长期运行振动、施工工艺和施工质量、隧道不均匀沉降等多种因素影响下[6]，将导致整体道床与管片脱开产生离缝、道床变形缝附近产生贯通横向裂缝，部分缝隙伴随渗水、冒泥现象。

4 结语

化工安全仪表系统检验测试，是安全仪表系统全生命周期管理中重要环节。本文通过对近百个工业现场的控制系统和安全仪表系统维护项目的检验测试作业，提出的安全仪表系统的检验测试方法，可以将更多的安全隐患消灭在萌芽状态，预防装置的灾难性事故，使设备的使用寿命得到延长，有效降低企业因系统故障引起的停车概率，为企业争取更多生产时间。