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)中得到廣泛的應用。在降低能源和原材料消耗、提高產品質量、確保安全生產、改善和加強企業(yè)管理等方面已取得了明顯的經濟效益和和社會效益。同時，這種生產過程的大型化、連續(xù)化、自動化發(fā)展趨勢和在集控室內的集中控制，也增加了安全生產的復雜性。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技術問題進行闡述。

一、安全評價的總體要求

總體要求是：DCS控制系統(tǒng)應能在異常情況下控制設備和裝置不發(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備或裝置中去；調節(jié)裝置要有連鎖，以防止誤操作和自動調節(jié)裝置的誤通、誤斷；要評價緊急事故開關的設置情況。

下列情況須設置緊急事故開關：

（1） 發(fā)生事故時，不能通過停車開關來終止危險的運行；

（2） 不能通過總開關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其它危險；

（4） 控制臺不能看到所控制的全部裝置和設備，無法分析判斷和實施有效控制。

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

二、主要危險因素的識別

2.1主要危險因素及相關作業(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作業(yè)場所是集中控制室和在現場的檢測儀表、執(zhí)行機構。

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)鎖失效將導致系統(tǒng)的非正常停機。對于有毒和高溫、高壓設備而言可能導致有毒物質的泄漏、引發(fā)火災或高壓設備的爆炸。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）。

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

三、危險因素安全控制措施

首先，要制定DCS控制系統(tǒng)的安全應急救援預案，并組織員工按照安全應急救援預案進行演練。其次，必須針對主要危險因素制定相應的安全控制措施，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)定時間內將系統(tǒng)關閉在安全狀態(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，應分別切換，確認系統(tǒng)運行正常。

3.2控制站失靈的安全控制措施——進行控制站冗余安全試驗

3.2.1在操作站上調出系統(tǒng)狀態(tài)顯示畫面，確認控制站OK，在另一操作臺上調入該控制站內的某一位號，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控制站電源開關置于“OFF”狀態(tài)，確認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主控制站電源開關恢復“ON”狀態(tài)，再確認PV、SP和OP值不變；

3.2.4重復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,"三證"齊全方可使用."三證"包括生產許可證、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)鎖保護系統(tǒng)開關量儀表的整定，及重要調節(jié)回路的儀表單體調試，其整定調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儀表應備有足夠的備品、備件。

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

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

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

聯(lián)鎖保護系統(tǒng)邏輯設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)鎖保護系統(tǒng)按規(guī)定要求動作，以確保工藝裝置的生產安全，避免重大人身傷害及重大設備損壞事故。

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)鎖試驗來進行。

3.4.1手動聯(lián)鎖試驗

對整個邏輯回路所包含的現場輸入點，采用模擬現場條件的辦法，每次只選擇一個能直接影響控制輸出接點狀態(tài)的輸入點進行測試，而短接或斷開回路中其他相關現場輸入接點。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行檢查，以檢驗整個邏輯回路要求的機械設備和閥門開停（啟閉）動作信號、聲光信號、動作時間等是否符合設計要求，試驗完畢恢復接線。

3.4.2自動聯(lián)鎖試驗

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

3.4.3機組聯(lián)鎖試驗

機組聯(lián)鎖保護系統(tǒng)應在潤滑油、密封油系統(tǒng)正常運行的情況下進行試驗。機組啟動、停車試驗時，應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定值，應立即停車；

·啟動、運行、停車時的音響、燈光應符合設計要求；

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計要求；檢查盤內接地、盤間連接是否正確；檢查盤設備接地是否合格；檢查系統(tǒng)內接地正確與否。

·電源系統(tǒng)安全檢查：

檢查電源柜開關容量是否符合設計要求；

檢查電源柜到各設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，須檢查所有開關必須是OFF狀態(tài)，在DCS專家指導下按順序送電，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現場儀表的安全檢查

現場儀表必須“測量靈敏，控制可靠”，其基本標準如下：

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

4.2.2全套儀表整體整潔，零部件完整無缺，無嚴重損銹蝕。

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指示誤差符合相應儀表的技術要求.

4.2.6儀表應具備如下技術資料：儀表卡片、儀表說明書、檢修校驗記錄、流量計算數據、儀表控制流程圖和重要的接線圖，以及儀表的設計（包括孔板和調節(jié)閥的計算）安裝和檢修資料。有關生產許可證、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、打印數據、被報告的設備、計劃打印的順序、打印的要求內容等。

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，應按照檢測系統(tǒng)、調節(jié)系統(tǒng)、報警系統(tǒng)、聯(lián)鎖保護系統(tǒng)、冗余系統(tǒng)、輸入/輸出（I/O）系統(tǒng)分別進行安全調試，達到具備試車的條件。試驗合格填寫系統(tǒng)試驗記錄，由甲方有關人員現場共同確認，并在確認單上簽字；對于重要聯(lián)鎖保護系統(tǒng)開關量儀表的整定，及重要調節(jié)回路的儀表單體調試，其整定調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，其誤差值不應超過系統(tǒng)內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，分別為設汁量程的0、25%、100%。

帶報警點的檢測系統(tǒng)同時應在操作站CRT顯示屏上對報警功能進行檢查，增大或減小輸入信號，確認報警值與設計值是否相符，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調節(jié)系統(tǒng)安全試驗

在操作站CRT顯示屏上把調節(jié)器輸出設定到手動狀態(tài)，用手動方式輸出4~20mADC信號，檢查現場執(zhí)行器從始點到終點的全行程動作及回迅器動作應良好，精度合格；同時確認流程圖畫面上相應閥的顏色發(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、溫度開關、液位開關及各種儀表的附加報警機構應根據設計提供的設定值進行參數整定，沒有設計認可，設定值不得隨意改變：根據線路原理圖，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顯示屏上相應符號的PV狀態(tài)應與輸入的信號相符，同時確認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網絡通訊電纜冗余安全試驗

·在系統(tǒng)狀態(tài)顯示畫面上，確認網絡通道的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，且不影響網絡通道正常運行；

·恢復網絡通道的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

·在操作站上調出控制站細目顯示畫面，確認全部I/O卡件狀態(tài)“OK”。在另一個操作站上調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；

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

·重復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，應從現場加實際的0、50%、100%、模擬信號，觀察監(jiān)視器上是否有對應的0、50%、100%量程變化，或者在操作站上強制輸出0、50%、100%，觀察現場是否有對應的4mA、12mA、20mA變化。

對于數字I/O信號，應從現場加實際的閉合、斷開信號，觀察監(jiān)視器上是否有對應的狀態(tài)改變，或者在操作站上強制輸出“ON”、“OFF”信號，觀察現場是否有對應的閉合、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)應能在異常情況下控制設備和裝置不發(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備或裝置中去，調節(jié)裝置要有連鎖，以防止誤操作和自動調節(jié)裝置的誤通，誤斷；系統(tǒng)必須進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）