SIS AI3281 安全模拟量输入模块 – SIL 3 认证，高精度采集核心！

描述

AI3281 SIS：这块安全模拟量输入模块是 SIS 系统的**“眼睛”。核心价值是高精度采集现场温度、压力、液位等连续信号，并具备故障自诊断能力，确保安全联锁的准确判断**。它具备高分辨率 (Resolution) 和线路故障检测 (LFD) 功能，安全等级：高达 SIL 3，输入类型：4−20 mA 或 mV，诊断功能：LFD、通道偏差监测。专治各种工业“疑难杂症”。

AI3281 SIS 产品概述

你手上的这块 AI3281 SIS，在安全仪表系统（SIS）中地位非常关键，它是系统决策的底层数据源，没有它，安全处理器就是瞎子。在石化、电力等流程工业中，诸如高压容器压力、燃机进气温度等参数，都是连续变化的，一旦这些参数以毫秒级速度越过安全限值（Trip Limit），系统就必须立刻执行紧急停车（ESD）或安全联锁。而判断这个“越限”动作是否准确可靠，完全依赖于 AI3281 SIS 模块的采集性能。

这块 AI3281 SIS 模块的设计，是按照 SIL 3 级别的最高安全标准来的，其内部的模数转换器 (ADC) 必须具备高分辨率（High Resolution），以捕捉信号的微小变化，同时其采样速度（Sampling Rate）也要足够快，才能满足安全回路对实时性（Real-Time）的要求。更重要的是，AI3281 SIS 模块内置了强大的自诊断功能。它不仅会像普通 PLC 模块一样监测信号的量程超限，还会执行通道偏差监测（Channel Deviation Monitoring），如果它在一个冗余通道中发现输入信号与其他通道的差异过大，它会立即发出诊断报警，防止错误的传感器信号被用于安全判断。正因为 AI3281 SIS 具备这种高精度和高诊断覆盖率 (Diagnostic Coverage, DC)，它才能成为 SIS 系统中数据采集的信任基础，确保在危急时刻，系统能看得清、判得准。

SIS AI3281

AI3281 SIS 技术规格

主要特点和优势

高精度与高分辨率：AI3281 SIS 这块板子，最大的特点就是它的高精度。在安全联锁回路中，一个 4−20 mA 信号的微小误差，可能导致临界安全点（Critical Setpoint）的误判。因此，AI3281 SIS 采用了高分辨率模数转换器 (Analog-to-Digital Converter, ADC)，通常能达到 16 bits 甚至更高。这使得它能够以极细微的分辨率捕捉到温度和压力的变化，确保安全逻辑所依赖的数据是最真实、最可靠的。这种高精度，是 SIS 系统能够实现高安全完整性等级 (Safety Integrity Level, SIL) 的技术保障。

线路故障检测（LFD）和高诊断覆盖率：安全系统的输入回路最怕的就是线路故障，比如信号线断了，变送器没电了，但模块却误以为信号是 4 mA（即零点）。AI3281 SIS 通过内置的线路故障检测 (LFD) 机制，能够主动监测现场信号线的完整性，一旦发现断线、短路、接地等故障，它会立即通过诊断覆盖率 (Diagnostic Coverage, DC) 逻辑发出警报，并强制将该通道设置为安全状态。这种能力，使得 AI3281 SIS 的盲区故障率（Undetected Failure Rate）极低，从而大大降低了系统发生危险故障的概率（Probability of Failure on Demand, PFD）。

与冗余架构的深度集成：AI3281 SIS 模块专为三重模块冗余（Triple Modular Redundancy, TMR）系统设计。在 TMR 架构下，三块 AI3281 SIS 模块同时采集同一变送器的信号（通常通过三取二或三取三逻辑连接）。模块不仅执行 ADC 转换，还会执行复杂的通道偏差监测。如果某一个通道的数据与另外两个通道的平均值偏差过大，系统会判定该通道故障，但并不会触发安全动作，而是隔离该故障通道，并持续保持系统运行。这种设计是实现**无单点故障（No Single Point of Failure, NSPF）和高可用性（High Availability, HA）**的关键。

The AI3281 SIS is a high-fidelity Safety Analog Input Module meticulously engineered for deployment within Safety Instrumented Systems (SIS) that demand the highest Safety Integrity Level (SIL 3) compliance. Its core technical differentiator lies in its ability to deliver both High Resolution (16+ bits) and robust Diagnostic Coverage (DC), which is crucial for accurately reading critical process variables like temperature and pressure. The module features active Line Fault Detection (LFD), proactively monitoring field wiring for faults such as open or short circuits, and immediately initiating a safe state transition upon detection to virtually eliminate Undetected Failures. Furthermore, the AI3281 SIS is optimized for Triple Modular Redundancy (TMR) systems, implementing sophisticated Channel Deviation Monitoring logic to continuously compare input values across redundant channels. This integration ensures the system remains resilient to sensor or module failures, enabling Bumpless Operation and maximizing system Fault Tolerance and High Availability (HA), even in the most demanding industrial environments subject to high Electromagnetic Interference (EMI).

应用领域

AI3281 SIS 的应用领域，全部集中在那些对连续工艺参数有严格安全监测和联锁控制要求的关键场所。

首先是石油化工和流程工业：在炼油厂的催化裂化装置、高压反应器和加热炉中，AI3281 SIS 负责采集炉管温度、反应器压力等关键模拟量，这些参数的越限可能导致爆炸或火灾。它被用于构建安全联锁系统（SIS），确保在压力/温度达到高高限（HH Trip）时，系统能快速、准确地关闭紧急切断阀。

其次是燃气轮机控制和发电厂：在电厂的燃气轮机、汽轮机和锅炉控制中，AI3281 SIS 用于采集轴承振动、火焰监测和超速保护相关的模拟量信号。特别是在燃机超速保护回路中，它需要毫秒级地采集转速信号，以保障在超速故障发生时，系统能及时切断燃料，防止机械损毁。

此外，在海底管道和远程采集：在长距离海底管道的压力监测站或远程井口平台上，AI3281 SIS 凭借其高抗干扰设计和高可靠性，被用于采集并隔离长距离传输后的压力和流量信号，确保这些偏远、无人值守的关键基础设施的安全隔离和控制。

SIS AI3281

相关产品

AI3281 SIS 模块作为安全模拟量输入的核心，必须与同平台的其他关键组件配合使用：

Safety Processor Module：与 AI3281 SIS 直接通信的安全主处理器，通常采用 TMR 冗余架构，例如 Triconex 3008/4351B 或 HIMA F3236。

Safety Output Module：同系列的安全数字量/模拟量输出模块，如 DO3401 SIS 或 AO3301 SIS，用于执行安全联锁动作，如驱动 ESD 阀门。

Safety Digital Input Module：同系列的安全数字量输入模块，如 BI01 SIS 或 Triconex 3501E，用于采集开关信号。

SIS Power Module：AI3281 SIS 模块的供电源，如 PW-01 SIS 或 Triconex 3009，提供稳定冗余的电源。

Terminal Block：AI3281 SIS 专用的现场接线端子排，用于连接 4−20 mA 或 RTD/TC 信号。

安装与维护

安装前准备：在安装 AI3281 SIS 模块之前，必须先将 SIS 机柜的电源完全断开，并严格遵循静电释放（ESD）操作规程。AI3281 SIS 模块必须插入其所在的专用机箱的指定槽位。由于它是高精度模拟量输入，现场接线必须注意屏蔽层接地（Shield Grounding），确保信号电缆的屏蔽层正确连接到端子排上的指定接地点，以最大限度地减少电磁干扰 (EMI) 对采集精度的影响。对于热电偶 (TC) 输入，必须使用正确的补偿导线，并确保端子排具备冷端补偿（Cold Junction Compensation, CJC）功能。

维护建议：AI3281 SIS 的维护重点在于信号精度校验和诊断状态监控。应定期检查模块前面板的 LED 指示灯，特别是故障指示灯（FAULT LED）和通道状态灯（Channel Status LED）。通过 SIS 编程软件，可以实时监控 AI3281 SIS 的通道偏差、诊断状态和历史故障记录。如果 SIS 报告通道偏差过大，应首先检查现场变送器的准确性，然后检查信号线是否有干扰或断线。