故障安全控制系统在抚顺石油化工项目中的应用(4)

(4)SIS中HART卡件硬件与参数设置

SIS的F-AI卡件(6ES7336-4GEOO-OABO)具备HART功能，可通过在硬件设置的通道中添加HART仪表，并通过激活卡件属性中的HART功能来实现对HART信号的采集与处理，具体设置如图15、16所示。

图15HART卡件硬件设置

图16HART卡件参数设置

注：参数设置包括激活F-AI卡件的HART功能(HARTfunctionon)以及打开HART信号的组诊断(HARTgroupdiagnostics)等。另外，HART仪表参数可通过西门子公司专用工具SIMATICPDM（见图17）来进行配置，具体配置请参考相关帮助文档SIMATICPDM-Manual。

图17SIMATICPDM

注：西门子公司的PCS7中可直接调用PDM工具，使用非常灵活方便。

3．功能实现与软件设计

西门子在S7FSystems中提供了F功能块库，以及用于s7-400FH控制器的组态与编程的SI-MATICSafetyMatrix，所以SIS联锁逻辑的实现可以由PCS7中的CFC（功能块图）来实现，还可以由专用工具SafetyMatrix来实现。

带有F功能块库和SafetyMatrix的S7FSystems通过S7FSystems组态工具，可以对S7-400FH系统和ET200系列中的安全相关F模块进行参数化。

F功能的访问通过密码加以保护。集成在S7FSystems中的F功能块库包含预定义的安全功能块，CFC或SIMATICSafetyMatrix以此为基础生成安全应用。经过认证的F功能块可以防止被零除或数值溢出等程序错误，进行错误检测和响应，完成各种安全相关编程任务。

(1)CFC实现SIS系统联锁逻辑示例，如图18所示

图18SIS中CFC（功能块图）

1)F系统相比标准PCS7系统卡件具备安全钝化功能，驱动块中的ACK—NEC引脚设置钝化后是自动去钝模式还是手动去钝模式，其中O为自动，1为手动。ACKREI引脚是钝化后的系统确认，ACK—REQ为钝化的报警显示。

针对F卡件安全校验过程中出现的钝化现象，可以设置手动／自动去钝及手动／自动确认，但为了安全起见，系统推荐各项操作均由人工来完成，即不允许设置自动去钝与自动确认，以减少系统的运行风险。

2)F卡件的循环扫描周期放在优先级大于15的循环OB里，相对应的安全程序也要放在相同的循环OB下，而与驱动功能块相关的安全程序要放在相同的循环OB分组里；

3)同一个CPU下的安全程序最好放在同一个ShutdownGroup下，这样便于程序的管理和维护，如果放在不同的ShutdownGroup下，则需要建立相应的通信连接。

(2)SafetyMatrix（安全矩阵）

SIMATICSafetyMatrix是西门子公司的一个创新的安全生命周期工具，它可对安全应用进行方便组态以及运行和维护。该工具基于成熟的“原因与结果”矩阵的原理，非常适用于确定的状态需要特定安全响应的过程。

SIMATICSafetyMatrix不仅可使安全逻辑的编程大大简化，编程速度与常规方法相比也显著加快，更加高效。在对工厂进行风险分析时，组态工程师可以将精确定义的反应（结果）分配给过程中可能发生的事件（原因）。

可能的过程事件（输入）开始时被输入到与一个电子表格相似的矩阵表的水平行中，然后对它们的类型和量、逻辑运算、延迟和联锁以及可以承受的故障进行组态。随后在垂直列中对分配给某个特定事件的反应（输出）进行定义。

SafetyMatrix（安全矩阵）符合IEC61508SIL3。

1)原因为过程输入变量

2)结果为过程响应

3)交叉点定义原因和结果的关系

4)最大可定义：128原因、128结果、500交叉点。

SafetyMatrix组态如图19和图20所示。

图19SafetyMatrix组态示意图1

事件和反应可通过简单地单击行和列交叉点处的单元格而进行链接。通过这一步骤，SafetyMa-trix会自动生成复杂的安全相关CFC程序。组态工程师无需专门的编程知识，他们可以将精力完全集中于工厂的安全要求上。

1)实施阶段中SafetyMatrix的优点。

■使用“原因与结果”方法简化组态编程

■无需专门编程知识

■自动生成CFC（包括驱动程序块）

■完整的修改跟踪

■原因与结果的1对1打印输出

通过可以在SIMATICPCS7操作员站上使用的SIMATICSafetyMatrixViewer，在运行过程中简便而直观地实现安全应用的运行和监控。状态信号在“原因与结果”矩阵中在线显示。

操作员可以显示和保存初始信号，还可记录安全相关事件。支持对参数进行改变，如旁路、复位和超弛等功能。