近年來，自動化控制系統(tǒng)，特別是集散控制系統(tǒng)（DCS控制系統(tǒng)）在石油、化工、電力、治金、輕紡行業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用。在降低能源和原材料消耗、提高產(chǎn)品質(zhì)量、確保安全生產(chǎn)、改善和加強企業(yè)管理等方面已取得了明顯的經(jīng)濟效益和和社會效益。同時，這種生產(chǎn)過程的大型化、連續(xù)化、自動化發(fā)展趨勢和在集控室內(nèi)的集中控制，也增加了安全生產(chǎn)的復(fù)雜性。本文針對DCS控制系統(tǒng)的特點，就安全驗收評價中涉及的有關(guān)技術(shù)問題進(jìn)行闡述。

一、安全評價的總體要求

總體要求是：DCS控制系統(tǒng)應(yīng)能在異常情況下控制設(shè)備和裝置不發(fā)生危險，必要時控制裝置要能自動切換到備用電源和備用設(shè)備或裝置中去；調(diào)節(jié)裝置要有連鎖，以防止誤操作和自動調(diào)節(jié)裝置的誤通、誤斷；要評價緊急事故開關(guān)的設(shè)置情況。

下列情況須設(shè)置緊急事故開關(guān)：

（1） 發(fā)生事故時，不能通過停車開關(guān)來終止危險的運行；

（2） 不能通過總開關(guān)來迅速中斷若干個造成危險的運行單元；

（3） 由于中斷某個單元能出現(xiàn)其它危險；

（4） 控制臺不能看到所控制的全部裝置和設(shè)備，無法分析判斷和實施有效控制。

緊急事故控制要有防止災(zāi)害的措施，如防竄壓、防逆轉(zhuǎn)等措施。緊急事故開關(guān)應(yīng)該用紅色，并能明顯區(qū)別其它開關(guān)。

二、主要危險因素的識別

2.1主要危險因素及相關(guān)作業(yè)場所

DCS控制系統(tǒng)的主要危險因素有：控制系統(tǒng)斷電；控制站失靈；儀表損壞和電氣聯(lián)鎖失效等。

主要危險因素的相關(guān)作業(yè)場所是集中控制室和在現(xiàn)場的檢測儀表、執(zhí)行機構(gòu)。

2.2 DCS控制系統(tǒng)所涉及的危險因素及存在的部位

DCS控制系統(tǒng)斷電、控制站失靈和電氣聯(lián)鎖失效將導(dǎo)致系統(tǒng)的非正常停機。對于有毒和高溫、高壓設(shè)備而言可能導(dǎo)致有毒物質(zhì)的泄漏、引發(fā)火災(zāi)或高壓設(shè)備的爆炸。危險因素存在的部位是UPS電源、DCS控制器和可編程控制器（PLC控制器）。

儀表損壞將導(dǎo)致系統(tǒng)的非正常運行。特別是執(zhí)行機構(gòu)損環(huán)將導(dǎo)致控制失靈，對于有毒和高溫、高壓設(shè)備而言可能導(dǎo)致有毒物質(zhì)的泄漏、引發(fā)火災(zāi)或高壓設(shè)備的爆炸。危險因素存在的部位是現(xiàn)場的檢測儀表、執(zhí)行機構(gòu)。

三、危險因素安全控制措施

首先，要制定DCS控制系統(tǒng)的安全應(yīng)急救援預(yù)案，并組織員工按照安全應(yīng)急救援預(yù)案進(jìn)行演練。其次，必須針對主要危險因素制定相應(yīng)的安全控制措施，具體是：

3.1DCS控制系統(tǒng)斷電的安全控制措施

DCS控制系統(tǒng)通常采用UPS電源，以保證在供電電源斷電后，仍能在規(guī)定時間內(nèi)將系統(tǒng)關(guān)閉在安全狀態(tài)，這就要定期檢查UPS電源的工作狀態(tài)和容量，對于冗余電源，應(yīng)分別切換，確認(rèn)系統(tǒng)運行正常。

3.2控制站失靈的安全控制措施——進(jìn)行控制站冗余安全試驗

3.2.1在操作站上調(diào)出系統(tǒng)狀態(tài)顯示畫面，確認(rèn)控制站OK，在另一操作臺上調(diào)入該控制站內(nèi)的某一位號，送4~20mA信號于該位號，記錄測量值（PV）、給定值（SP）和輸出值（OP）；

3.2.2控制站電源開關(guān)置于“OFF”狀態(tài)，確認(rèn)冗余的控制站自動投入控制運行，PV、SP和OP值保持不變；

3.2.3主控制站電源開關(guān)恢復(fù)“ON”狀態(tài)，再確認(rèn)PV、SP和OP值不變；

3.2.4重復(fù)以上步驟檢測冗余控制站。

3.3儀表損壞的安全控制措施

3.3.1把好儀表入口關(guān),"三證"齊全方可使用."三證"包括生產(chǎn)許可證、出廠的合格證及化驗單、試驗報告等。

3.3.2定期檢查、校驗強制性檢測的儀表運行情況，以避免儀表失靈。

3.3.3對于重要聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)開關(guān)量儀表的整定，及重要調(diào)節(jié)回路的儀表單體調(diào)試，其整定調(diào)試完畢到儀表投用之間的存放時間不宜不超過2個月。

3.3.4儀表應(yīng)備有足夠的備品、備件。

3.3.5儀表應(yīng)具備如下技術(shù)資料：儀表卡片、儀表說明書，檢修校驗記錄、流量計算數(shù)據(jù)、儀表控制流程圖和重要的接線圖，以及儀表的設(shè)計（包括孔板和調(diào)節(jié)閥的計算）安裝和檢修資料。

3.3.6當(dāng)在線儀表發(fā)生損壞時，DCS控制系統(tǒng)應(yīng)能及時的顯示、報警，必要時，可啟動聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)按規(guī)定要求動作，以確保工藝裝置的安全生產(chǎn)或停機。

3.3.7電氣聯(lián)鎖失效的安全控制措施———進(jìn)行聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)安全試驗

聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)邏輯設(shè)計原則必須滿足工藝裝置的安全運行，在發(fā)生異常情況時發(fā)揮作用，使聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)按規(guī)定要求動作，以確保工藝裝置的生產(chǎn)安全，避免重大人身傷害及重大設(shè)備損壞事故。

按照用途，電氣安全聯(lián)鎖裝置可分為防止觸電事故的聯(lián)鎖裝置、排除電路故障的聯(lián)鎖裝置、執(zhí)行安全程序的聯(lián)鎖裝置和防止非事故的聯(lián)鎖裝置。按照試驗順序，電氣安全聯(lián)鎖裝置可按手動聯(lián)鎖試驗、自動聯(lián)鎖試驗、機組聯(lián)鎖試驗來進(jìn)行。

3.4.1手動聯(lián)鎖試驗

對整個邏輯回路所包含的現(xiàn)場輸入點，采用模擬現(xiàn)場條件的辦法，每次只選擇一個能直接影響控制輸出接點狀態(tài)的輸入點進(jìn)行測試，而短接或斷開回路中其他相關(guān)現(xiàn)場輸入接點。分別使測試點短接或斷開，來檢驗輸出接點的動作是否滿足設(shè)計的聯(lián)鎖功能，然后對能影響這一輸出接點狀態(tài)的所有輸入點逐一進(jìn)行檢查，以檢驗整個邏輯回路要求的機械設(shè)備和閥門開停（啟閉）動作信號、聲光信號、動作時間等是否符合設(shè)計要求，試驗完畢恢復(fù)接線。

3.4.2自動聯(lián)鎖試驗

由工藝操作人員現(xiàn)場配合，制造模擬生產(chǎn)現(xiàn)場，待儀表各回路投入正常運行后，按照邏輯圖在現(xiàn)場逐項進(jìn)行故障模擬，檢查現(xiàn)場機械設(shè)備和閥門開停（啟閉）動作、動作時間、控制室內(nèi)顯示的狀態(tài)和聲光信號等聯(lián)鎖系統(tǒng)均應(yīng)在手動試驗合格后進(jìn)行自動聯(lián)鎖試驗。

3.4.3機組聯(lián)鎖試驗

機組聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)應(yīng)在潤滑油、密封油系統(tǒng)正常運行的情況下進(jìn)行試驗。機組啟動、停車試驗時，應(yīng)切斷電動機的供電線路，采用接觸器的吸合與釋放模擬機組的啟動、運行、停車并應(yīng)滿足以下要求：

·所有啟動條件均滿足時，機器方可啟動；

·任一條件不滿足時，機器均不啟動；

·在運行中，某一條件超越停車設(shè)定值，應(yīng)立即停車；

·啟動、運行、停車時的音響、燈光應(yīng)符合設(shè)計要求；

綜合上述，DCS控制系統(tǒng)的主要危險因素是控制系統(tǒng)本身產(chǎn)生的不安全因素，只有通過對DCS控制系統(tǒng)全面的安全檢查、安全試驗來解決。安全評價工作也必須從這二個方面人手。

四、安全檢查

4.1系統(tǒng)送電的安全檢查

4.1.1送電前系統(tǒng)安全檢查

·接地系統(tǒng)安全檢查

AC安全接地和DCS系統(tǒng)接地是否符合制造廠和設(shè)計要求；檢查盤內(nèi)接地、盤間連接是否正確；檢查盤設(shè)備接地是否合格；檢查系統(tǒng)內(nèi)接地正確與否。

·電源系統(tǒng)安全檢查：

檢查電源柜開關(guān)容量是否符合設(shè)計要求；

檢查電源柜到各設(shè)備的電源線正確與否；火線、零線的對地電阻，以及線間絕緣電阻是否符合要求。

4.1.2系統(tǒng)送電安全檢查

電源系統(tǒng)、接地系統(tǒng)檢查一切正常后，在UPS正常運行后，在DCS專家、廠家，監(jiān)理部門和施工單位共同參加的情況下，可以送電。送電前，須檢查所有開關(guān)必須是OFF狀態(tài)，在DCS專家指導(dǎo)下按順序送電，同時觀察每一個節(jié)點受電后的節(jié)點狀態(tài)及地址、指示燈閃爍方式、CRT畫面和所有卡件顯示是否正常。

4.2現(xiàn)場儀表的安全檢查

現(xiàn)場儀表必須“測量靈敏，控制可靠”，其基本標(biāo)準(zhǔn)如下：

4.2.1全套儀表（包括測量元件、引線、調(diào)節(jié)閥附件等）安裝正確，管線橫平、豎直、無慘漏，導(dǎo)線排列整齊，信號線無干擾，符合相應(yīng)要求。

4.2.2全套儀表整體整潔，零部件完整無缺，無嚴(yán)重?fù)p銹蝕。

4.2.3儀表刻度清晰、鮮明，記錄打印清晰。

4.2.4儀表的測量系統(tǒng)必須靈敏，靈敏度不得低于允許值。

4.2.5指示誤差符合相應(yīng)儀表的技術(shù)要求.

4.2.6儀表應(yīng)具備如下技術(shù)資料：儀表卡片、儀表說明書、檢修校驗記錄、流量計算數(shù)據(jù)、儀表控制流程圖和重要的接線圖，以及儀表的設(shè)計（包括孔板和調(diào)節(jié)閥的計算）安裝和檢修資料。有關(guān)生產(chǎn)許可證、出廠合格證及化驗單、試驗報告等。

4.3報表的檢查

報表的檢查應(yīng)包括事故報警的檢查及年報、月報、日報的檢查，檢查項目包括報表題頭、報表格式、打印數(shù)據(jù)、被報告的設(shè)備、計劃打印的順序、打印的要求內(nèi)容等。

五、安全試驗

DCS控制系統(tǒng)的安全試驗是指對整個裝置控制方案的檢測，應(yīng)按照檢測系統(tǒng)、調(diào)節(jié)系統(tǒng)、報警系統(tǒng)、聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)、冗余系統(tǒng)、輸入/輸出（I/O）系統(tǒng)分別進(jìn)行安全調(diào)試，達(dá)到具備試車的條件。試驗合格填寫系統(tǒng)試驗記錄，由甲方有關(guān)人員現(xiàn)場共同確認(rèn)，并在確認(rèn)單上簽字；對于重要聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)開關(guān)量儀表的整定，及重要調(diào)節(jié)回路的儀表單體調(diào)試，其整定調(diào)試完畢到儀表投用之間的存放時間不宜超過2個月。

5.1檢測系統(tǒng)安全試驗

結(jié)合儀表單校時的方法，在檢測系統(tǒng)的信號發(fā)生端輸入模擬信號（比如，熱電偶溫度計從現(xiàn)場加mV信號；壓力、差壓變送器可用于壓鉗和FLUKE741及其配套模塊從變送器輸入端加壓力或差壓信號），在操作站的CRT顯示屏上檢查PV值，計算系統(tǒng)誤差，其誤差值不應(yīng)超過系統(tǒng)內(nèi)各單元儀表允許基本誤差平方和平方根值。

系統(tǒng)校檢點不得少于3點，分別為設(shè)汁量程的0、25%、100%。

帶報警點的檢測系統(tǒng)同時應(yīng)在操作站CRT顯示屏上對報警功能進(jìn)行檢查，增大或減小輸入信號，確認(rèn)報警值與設(shè)計值是否相符，報警動作是否正常報警，以及畫面上是否有報警信息顯示。

5.2調(diào)節(jié)系統(tǒng)安全試驗

在操作站CRT顯示屏上把調(diào)節(jié)器輸出設(shè)定到手動狀態(tài)，用手動方式輸出4~20mADC信號，檢查現(xiàn)場執(zhí)行器從始點到終點的全行程動作及回迅器動作應(yīng)良好，精度合格；同時確認(rèn)流程圖畫面上相應(yīng)閥的顏色發(fā)生變化?；乇P控制系統(tǒng)則用手動操作系統(tǒng)的輸出信號進(jìn)行上述檢查。

5.3報警系統(tǒng)安全試驗

系統(tǒng)中的信號輸入元件，如壓力開關(guān)、溫度開關(guān)、液位開關(guān)及各種儀表的附加報警機構(gòu)應(yīng)根據(jù)設(shè)計提供的設(shè)定值進(jìn)行參數(shù)整定，沒有設(shè)計認(rèn)可，設(shè)定值不得隨意改變：根據(jù)線路原理圖，提供系統(tǒng)的動作狀態(tài)表，在全部線路接通的情況下，逐點輸入測量信號，在操作站的CRT顯示屏上相應(yīng)符號的PV狀態(tài)應(yīng)與輸入的信號相符，同時確認(rèn)報警笛響及畫面上的報警信息。

5.4系統(tǒng)的冗余安全試驗

5.4.1網(wǎng)絡(luò)通訊電纜冗余安全試驗

·在系統(tǒng)狀態(tài)顯示畫面上，確認(rèn)網(wǎng)絡(luò)通道的A與B電纜狀態(tài)顯示為綠色；

·除去電纜A或接線端子，檢查電纜B可否切換，電纜A顏色同時變成黃色，且不影響網(wǎng)絡(luò)通道正常運行；

·恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)通道的A 的電纜，待A電纜顏色變綠時，再用同樣的方法檢查B纜。

5.4.2I/O卡件冗余安全試驗

·在操作站上調(diào)出控制站細(xì)目顯示畫面，確認(rèn)全部I/O卡件狀態(tài)“OK”。在另一個操作站上調(diào)出該卡件含有某一位號，輸入4~20mA信號給該位號，記錄PV、SP和OP值；

·關(guān)閉主I/O卡件的電源開關(guān)，確認(rèn)冗余的I/O卡件自動投入控制運行，控制站細(xì)目顯示畫面狀態(tài)正確，確認(rèn)其PV、SP和OP值保持不變；

·主I/O卡件電源重新置于“ON”狀態(tài)，再確認(rèn)PV、SP和OP值保持不變；

·重復(fù)以上步驟檢測冗余的I/O卡件。

5.5DCS的I/O安全試驗

對于模擬I/O信號，應(yīng)從現(xiàn)場加實際的0、50%、100%、模擬信號，觀察監(jiān)視器上是否有對應(yīng)的0、50%、100%量程變化，或者在操作站上強制輸出0、50%、100%，觀察現(xiàn)場是否有對應(yīng)的4mA、12mA、20mA變化。

對于數(shù)字I/O信號，應(yīng)從現(xiàn)場加實際的閉合、斷開信號，觀察監(jiān)視器上是否有對應(yīng)的狀態(tài)改變，或者在操作站上強制輸出“ON”、“OFF”信號，觀察現(xiàn)場是否有對應(yīng)的閉合、斷開變化。

在DCS控制系統(tǒng)安全驗收評價中，總體要求是系統(tǒng)應(yīng)能在異常情況下控制設(shè)備和裝置不發(fā)生危險，必要時控制裝置要能自動切換到備用電源和備用設(shè)備或裝置中去，調(diào)節(jié)裝置要有連鎖，以防止誤操作和自動調(diào)節(jié)裝置的誤通，誤斷；系統(tǒng)必須進(jìn)行全面的安全檢查和安全試驗；按照“評價、分析、評估、整改”的方法，通過自評價和專家評價法，完成對DCS控制系統(tǒng)的安全驗收評價。

（謝庭渝）