SIS儀表控制系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀分析

張健

摘 要：伴隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，SIS儀表控制系統(tǒng)也得到了很大的提升，但在SIS儀表控制系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用中仍存在著一些問題需要解決。SIS儀表控制系統(tǒng)作為機(jī)電設(shè)備的重要組成部分，其運(yùn)行的健康與穩(wěn)定至關(guān)重要。本文首先對(duì)SIS儀表控制系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀相關(guān)進(jìn)行了描述，其次對(duì)SIS儀表控制系統(tǒng)運(yùn)行中應(yīng)用的技術(shù)進(jìn)行了分析，最后針對(duì)SIS儀表控制系統(tǒng)現(xiàn)存的問題進(jìn)行了探討并提出了幾條參考性的優(yōu)化建議。

關(guān)鍵詞：SIS;儀表控制;儀表控制系統(tǒng);自動(dòng)儀表發(fā)展

1 引言

現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展極大的推動(dòng)了我國各行各業(yè)的生產(chǎn)力增長，從儀表控制系統(tǒng)行業(yè)來講，有了SIS安全儀表技術(shù)以及自動(dòng)化技術(shù)后儀表的運(yùn)行準(zhǔn)確性有了極大的提高。不僅如此，采用合理的優(yōu)化措施還能夠很大程度上提高儀表控制系統(tǒng)的效率，促進(jìn)SIS儀表控制系統(tǒng)健康穩(wěn)定發(fā)展。

2 SIS自動(dòng)儀表控制系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀相關(guān)概述

安全儀表系統(tǒng)（Safety Instrument System，SIS）是一種獨(dú)立于生產(chǎn)過程的控制系統(tǒng)，能夠獨(dú)立完成安全聯(lián)鎖保護(hù)功能。它可以避免工藝生產(chǎn)故障、現(xiàn)場(chǎng)儀表故障、系統(tǒng)供電故障等對(duì)生產(chǎn)裝置造成的重大危害，保證生產(chǎn)裝置能夠安全運(yùn)行[1]。要想保證安全儀表系統(tǒng)得到更好的發(fā)展與應(yīng)用，就必須不斷加強(qiáng)相應(yīng)的技術(shù)研發(fā)，通過科技的逐步創(chuàng)新，結(jié)合實(shí)際情況，依照當(dāng)前時(shí)代發(fā)展的節(jié)奏以及時(shí)代需求，合理科學(xué)的使用安全儀表控制系統(tǒng)，使得其在我國化工產(chǎn)業(yè)內(nèi)充分發(fā)揮相應(yīng)的推動(dòng)作用[2]。

3 SIS自動(dòng)儀表控制系統(tǒng)運(yùn)行中應(yīng)用的技術(shù)

數(shù)字化儀表與控制系統(tǒng)的主要功能分為兩部分，包括信息處理與顯示功能以及控制功能[3]，主要就是將計(jì)算機(jī)技術(shù)、系統(tǒng)控制技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)結(jié)合在一起的一項(xiàng)技術(shù)[4]。以下列舉了幾種SIS儀表控制系統(tǒng)運(yùn)行中應(yīng)用的控制技術(shù)。

3.1 冗余技術(shù)

冗余技術(shù)就是增加多余的設(shè)備，以保證系統(tǒng)更加可靠、安全地工作。冗余的分類方法多種多樣，按照在系統(tǒng)中所處的位置，冗余可分為元件級(jí)、部件級(jí)和系統(tǒng)級(jí);按照冗余的程度可分為1：1冗余、1：2冗余、1：n冗余等多種。在當(dāng)前元器件可靠性不斷提高的情況下，和其他形式的冗余方式相比，1：1的部件級(jí)熱冗余是一種有效而又相對(duì)簡單、配置靈活的冗余技術(shù)實(shí)現(xiàn)方式，如I/O卡件冗余、電源冗余、主控制器冗余等。因SIS系統(tǒng)的重要性，目前國內(nèi)外主流的SIS控制系統(tǒng)中大多采用了三重化冗余的方式。

控制系統(tǒng)冗余設(shè)計(jì)的目的：系統(tǒng)運(yùn)行不受局部故障的影響，而且故障部件的維護(hù)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)沒有影響，并可以實(shí)現(xiàn)在線維護(hù)，使故障部件得到及時(shí)的修復(fù)。冗余設(shè)計(jì)會(huì)增加系統(tǒng)設(shè)計(jì)的難度，冗余配置會(huì)增加用戶系統(tǒng)的投資，但這種投資換來了系統(tǒng)的可靠性，它提高了整個(gè)用戶系統(tǒng)的平均無故障時(shí)間（MTBF），縮短了平均故障修復(fù)時(shí)間（MTTR），因此，應(yīng)用在重要場(chǎng)合的控制系統(tǒng)，冗余是非常必要的。

3.2 FCS控制技術(shù)

現(xiàn)場(chǎng)總線是一種現(xiàn)場(chǎng)基礎(chǔ)設(shè)備之間進(jìn)行互相數(shù)字信號(hào)傳輸?shù)男滦涂偩€控制技術(shù)?，F(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)采用全數(shù)字化技術(shù)，并且整合了信息化儀表檢測(cè)技術(shù)、自動(dòng)化邏輯控制技術(shù)、總線集成控制技術(shù)等等，極大的突破了傳統(tǒng)數(shù)字信號(hào)傳輸?shù)木窒扌?，將傳統(tǒng)數(shù)字信號(hào)傳輸系統(tǒng)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸轉(zhuǎn)變?yōu)榱硕嗑€傳輸?；A(chǔ)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間互相進(jìn)行的數(shù)字信號(hào)傳輸，整體呈現(xiàn)出一種互聯(lián)化、分散化、數(shù)字化、智能化、多元化的傳輸形態(tài)。現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)由智能儀表、現(xiàn)場(chǎng)總線、控制器以及監(jiān)視器組成。

3.3 PLC控制技術(shù)相關(guān)概述

集成了通訊技術(shù)、PLC主從互聯(lián)技術(shù)、電氣控制技術(shù)的可編程邏輯控制系統(tǒng)，其邏輯主體是可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller）。存取單位、邏輯計(jì)算單位、輸出/輸入單位等模塊可以在可編輯邏輯控制器當(dāng)中自由組合，最終通過將數(shù)字化信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算、存儲(chǔ)、輸出來對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制。由于可編程邏輯控制系統(tǒng)具有可靠性高、編程難度低、模塊組合靈活、輸出/輸入功能齊全、安裝便利、運(yùn)算速度快的優(yōu)勢(shì)，可編程邏輯控制系統(tǒng)已經(jīng)得到了工業(yè)自動(dòng)控制領(lǐng)域的廣泛接受。除此之外，可編輯邏輯控制系統(tǒng)還可以通過計(jì)算機(jī)主機(jī)或者PLC主機(jī)構(gòu)建小型控制體系，設(shè)立多個(gè)PLC從站形成可編程邏輯控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。

4 SIS儀表控制系統(tǒng)發(fā)展中現(xiàn)存的問題

4.1 自動(dòng)化儀表過載

自動(dòng)化儀表內(nèi)部線路運(yùn)行過程中存在著許多的常見故障，自動(dòng)化儀表過載故障就是其中之一。自動(dòng)化儀表內(nèi)部線路的電流調(diào)控失準(zhǔn)，導(dǎo)致自動(dòng)化儀表內(nèi)部通過電流超過正常運(yùn)行原定的額定電流，就會(huì)為自動(dòng)化儀表帶來一定程度上的過載故障。在自動(dòng)化儀表內(nèi)部線路運(yùn)行中當(dāng)負(fù)載或電壓的大幅度突然提升，都會(huì)造成自動(dòng)儀表的過載，除此之外電機(jī)缺相運(yùn)行也是自動(dòng)化儀表過載的原因之一。自動(dòng)儀表過載是自動(dòng)化儀表內(nèi)部線路運(yùn)行當(dāng)中的常見故障，但如果不進(jìn)行妥善的解決，往往會(huì)影響自動(dòng)化儀表的正常運(yùn)行，嚴(yán)重的情況下甚至?xí)?dǎo)致自動(dòng)化儀表過載燒毀。

4.2 自動(dòng)化儀表短路

自動(dòng)化儀表內(nèi)部的短路包括兩相短路、三相短路和一相接地短路，除此之外電氣或者變壓器一相繞組中的匝電短路等情況也有可能導(dǎo)致自動(dòng)儀表內(nèi)部線路的短路故障。自動(dòng)化儀表短路是自動(dòng)化儀表內(nèi)部線路運(yùn)行當(dāng)中的常見故障，但如果不進(jìn)行妥善的處理，往往會(huì)產(chǎn)生漏電發(fā)熱的現(xiàn)象，嚴(yán)重的情況下甚至?xí)l(fā)火災(zāi)，危害到自動(dòng)化儀表運(yùn)行維護(hù)以及維修人員的人身安全。

4.3 電流過大故障

電氣裝置內(nèi)部線路運(yùn)行過程中存在著許多的常見故障，電氣系統(tǒng)電流過大故障就是其中之一。電氣裝置內(nèi)部的電器元件與電動(dòng)機(jī)通過電流如果超過電氣裝置的額定電流，就會(huì)產(chǎn)生電氣裝置內(nèi)部控制線路系統(tǒng)電流過大的問題，電流過大問題相比短路電流要小，但也需要引起注意。電氣裝置電流過大的問題是電氣裝置內(nèi)部線路運(yùn)行當(dāng)中常見的故障，但是如果不進(jìn)行及時(shí)的處理，電流過大長期發(fā)熱會(huì)熔斷設(shè)備的保險(xiǎn)絲，導(dǎo)致電氣裝置全面斷路，影響電氣裝置的正常穩(wěn)定運(yùn)行。

5 SIS儀表控制系統(tǒng)未來發(fā)展優(yōu)化建議

5.1 降低硬件故障率，延長使用壽命

進(jìn)一步降低硬件故障率，減少非計(jì)劃停車。延長使用壽命后會(huì)給企業(yè)帶來明顯的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)能推動(dòng)產(chǎn)業(yè)進(jìn)一步發(fā)展壯大。

5.2提升儀表性能檢測(cè)手段

儀表的檢測(cè)步驟也可以對(duì)所用儀表實(shí)施完整的檢測(cè)，從而確保儀表的正常使用。并且能夠保障安裝儀表的的完好無損，給后續(xù)的施工與正常使用提供了有力的保障。

5.3 周期性的儀表校驗(yàn)調(diào)試

儀表安裝工作完成后，應(yīng)當(dāng)對(duì)相應(yīng)系統(tǒng)工程實(shí)施檢測(cè)與調(diào)試，并對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行校驗(yàn)及試運(yùn)行，盡快連接控制檢測(cè)系統(tǒng)與自動(dòng)化儀表系統(tǒng)找出設(shè)備可能存在的問題，并且及時(shí)調(diào)整，確保電氣儀表工程系統(tǒng)正常運(yùn)作。

6 結(jié)束語

綜上所述，SIS儀表控制系統(tǒng)作為機(jī)電設(shè)備的重要組成部分，其運(yùn)行的健康與穩(wěn)定至關(guān)重要。SIS安全儀表技術(shù)以及自動(dòng)化技術(shù)結(jié)合后的電氣儀表運(yùn)行準(zhǔn)確性有了極大的提高，采用合理的優(yōu)化措施才能夠提高儀表控制系統(tǒng)的效率，促進(jìn)SIS儀表控制系統(tǒng)高效穩(wěn)定運(yùn)行，保證安全儀表系統(tǒng)得到更好的發(fā)展與應(yīng)用。

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