緊急停車系統(tǒng)

1、緊急停車系統(tǒng)控制系統(tǒng)說明：緊急停車系統(tǒng)（ESD）1.   ESD的概念緊急停車系統(tǒng)，簡稱ESD（Emergency Shutdown Device），是90年代發(fā)展起來的一種專用的安全保護(hù)系統(tǒng)，以它的高可靠性和靈活性而受到一致好評和廣泛應(yīng)用。不同的廠商、不同的行業(yè)，對這一裝置的叫法有所不同。一般的叫法包括安全儀表系統(tǒng)（Safety Instrument System）、安全聯(lián)鎖系統(tǒng)（Safety Interlock System）、緊急跳閘系統(tǒng)（Emergency Trip System）、安全關(guān)聯(lián)系統(tǒng)（Safety  Related System）、儀表保護(hù)系統(tǒng)

2、（Instrument Protective System）等。ESD是一種專門的儀表保護(hù)系統(tǒng)，具有很高的可靠性和靈活性，當(dāng)生產(chǎn)裝置出現(xiàn)緊急情況時，保護(hù)系統(tǒng)能在允許的時間內(nèi)做出響應(yīng)，及時地發(fā)出保護(hù)聯(lián)鎖信號，對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行安全保護(hù)。目前，國際上的知名DCS或PLC廠商都推出了針對安全的ESD系統(tǒng)，如YOKOGAWA的Prosafe、Honeywell的FSC等等。真正專門生產(chǎn)ESD的主要有HIMA和TRICONEX兩家。在國內(nèi)，尚沒有ESD設(shè)備研發(fā)生產(chǎn)廠家。2.   ESD和DCS的異同ESD系統(tǒng)和DCS系統(tǒng)雖然獨立完成不同的功能，但服務(wù)的對象卻是同一套裝置，兩者之間需要也應(yīng)

3、該建立數(shù)據(jù)聯(lián)系，特別是ESD系統(tǒng)，其動作條件、聯(lián)鎖結(jié)果、保護(hù)措施等都需要在上位機通過各種方式在線監(jiān)視。ESD緊急停車系統(tǒng)按照安全獨立原則要求，獨立于DCS集散控制系統(tǒng)，其安全級別高于DCS。在正常情況下，ESD系統(tǒng)是處于靜態(tài)的，不需要人為干預(yù)。作為安全保護(hù)系統(tǒng)，凌駕于生產(chǎn)過程控制之上，實時在線監(jiān)測裝置的安全性。只有當(dāng)生產(chǎn)裝置出現(xiàn)緊急情況時，不需要經(jīng)過DCS系統(tǒng)，而直接由ESD發(fā)出保護(hù)聯(lián)鎖信號，對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行安全保護(hù)，避免危險擴散造成巨大損失。項目ESDDCS不同點當(dāng)生產(chǎn)裝置出現(xiàn)緊急情況時，直接發(fā)出保護(hù)聯(lián)鎖信號，對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行安全保護(hù)，避免危險擴散造成巨大損失。用于過程連續(xù)測量、常規(guī)控制、操作控

4、制管理，保證生產(chǎn)裝置平穩(wěn)運行。靜態(tài)系統(tǒng)。正常工況下，始終監(jiān)視裝置的運行，輸出不變，對生產(chǎn)過程不產(chǎn)生影響。異常工況下，按著預(yù)先設(shè)計的策略進(jìn)行邏輯運算，使生產(chǎn)裝置安全停車?！皠討B(tài)”系統(tǒng)。它始終對過程變量連續(xù)進(jìn)行檢測、運算和控制，對生產(chǎn)過程動態(tài)控制，確保產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量。必須測試潛在故障。可進(jìn)行故障自動顯示。維修時間非常關(guān)鍵，否則會造成裝置全線停車。對維修時間的長短要求不算苛刻。永遠(yuǎn)不允許離線運行，否則生產(chǎn)裝置將失去安全保護(hù)屏障?？蛇M(jìn)行自動/手動切換。重要聯(lián)鎖控制，安全級別高只做一般聯(lián)鎖、泵的開停、順序等控制，安全級別低相同點服務(wù)的對象是同一套裝置兩者之間需要也應(yīng)該建立數(shù)據(jù)聯(lián)系,特別是 ESD系統(tǒng),其

5、動作條件、聯(lián)鎖結(jié)果、保護(hù)措施等都需要在上位機通過各種方式在線監(jiān)視。ESD的顯著特點主要表現(xiàn)在以下幾個方面：l         系統(tǒng)必須有很高的可靠性和有效性(如冗余)。l         系統(tǒng)必須是故障安全型的。l         如果故障不能避免，故障必須是以可預(yù)見的安全方式出現(xiàn)。l      &

6、#160;  強調(diào)內(nèi)部診斷，采用硬件和軟件相結(jié)合，檢測系統(tǒng)內(nèi)不正常的操作狀態(tài)。l         采用故障模式和影響分析技術(shù)指導(dǎo)系統(tǒng)設(shè)計，要確定系統(tǒng)的每個元件會出現(xiàn)怎樣的故障，以及怎樣檢測出這些故障。l         該動則動，不該動則不動。 ：在石化等工業(yè)企業(yè)的重要裝置，例如催化、焦化、加氫等系統(tǒng)都獨立設(shè)置ESD系統(tǒng)，其必要性在于降低控制功能和安全功能同時失效的概率，當(dāng)維護(hù)DCS部分故障時也不會危及安全保護(hù)系統(tǒng)。

7、DCS故障時ESD聯(lián)鎖系統(tǒng)作為最后一道安全防線將裝置安全地停下來，避免事故擴大。3.   安裝ESD的意義近半年世紀(jì)以來，工業(yè)的飛速發(fā)展給人們帶來巨大經(jīng)濟(jì)效益的同時，也伴隨著越來越多的火災(zāi)、爆炸等事故。特別是高溫、高壓、易燃、易爆、有毒的化工行業(yè)以及一些大型高速運轉(zhuǎn)設(shè)備，一旦發(fā)生一次事故，將會導(dǎo)致巨大經(jīng)濟(jì)損失，輕者設(shè)備損壞，重者機毀人亡。僅美國電子工業(yè)每年因靜電造成的損失達(dá)幾百億美圓，因此，ESD防護(hù)對于減少損失、提高產(chǎn)品質(zhì)量與生產(chǎn)效率具有非常重要意義。對于大型裝置或旋轉(zhuǎn)機械設(shè)備而言，對于實時控制裝置，緊急停車系統(tǒng)響應(yīng)速度越快越好。這有利于保護(hù)設(shè)備，避免事故擴大；并有利于分

8、辨事故原因記錄。而DCS處理大量過程監(jiān)測信息，因此其響應(yīng)速度難以作得很快；DCS系統(tǒng)是過程控制系統(tǒng)，是動態(tài)的，需要人工頻繁的干預(yù)，而且DCS操作界面主要是面對操作員的，這有可能引起人為誤動作；而ESD是靜態(tài)的，不需要人為干預(yù)，這樣設(shè)置ESD可以避免人為誤動作。據(jù)有關(guān)資料，當(dāng)人在危險時刻的判斷和操作往往是滯后的、不可靠的，當(dāng)操作人員面臨生命危險時，要在60s內(nèi)作出反應(yīng)，錯誤決策的概率高達(dá)99.9%。因此，設(shè)置獨立于控制系統(tǒng)的ESD系統(tǒng)是十分有必要的，這是作好安全生產(chǎn)的重要準(zhǔn)則。在正常范圍內(nèi)允許控制系統(tǒng)手自動切換和手動操作，但操作人員某些重大失誤也可能造成不安全，為了克服人為的不安全因素，安全系統(tǒng)

9、應(yīng)從一般控制系統(tǒng)分離出來；裝置周圍環(huán)境如發(fā)生火災(zāi)或可燃性氣體、有毒氣體導(dǎo)致影響設(shè)備安全和人身安全時，也需要安全系統(tǒng)發(fā)揮作用，4.   ESD設(shè)計4.1.   遵循原則l         安全度等級是設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)在ESD的設(shè)計過程中，首先應(yīng)該確定生產(chǎn)裝置的安全度等級，依據(jù)此安全度等級，選擇合適的安全系統(tǒng)技術(shù)和配置方式。目前，我國對于生產(chǎn)裝置的安全度等級的劃分尚沒有設(shè)計規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，在應(yīng)用中應(yīng)該參照國際上的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，參比同類裝置已經(jīng)采用的ESD運行情況，結(jié)合本企業(yè)的生產(chǎn)實際情況，來確

10、定采用ESD的安全等級要求。根據(jù)經(jīng)驗，石化裝置一般采用的ESD安全等級為SIL3，即TÜV的AK5或AK6。l         緊急停車系統(tǒng)必須是故障安全型故障安全指ESD系統(tǒng)在故障時使得生產(chǎn)裝置按已知預(yù)定方式進(jìn)入安全狀態(tài)，從而可以避免由于ESD自身故障或因停電，停氣而使生產(chǎn)裝置處于危險狀態(tài)。l         緊急停車系統(tǒng)必須是容錯系統(tǒng)容錯是指系統(tǒng)在一個或多個元件出現(xiàn)故障時，系統(tǒng)仍能繼續(xù)運行的能力。一個容錯系統(tǒng)應(yīng)該具有以下的

11、功能：n         檢測出發(fā)生故障的元件。n         報告操作人員何處發(fā)生故障。n         即使存在故障，系統(tǒng)依然能夠持續(xù)正常運行。n         檢測出系統(tǒng)是否已被修理恢復(fù)常態(tài)。4.2.   ESD的冗余l(xiāng)  &

12、#160;      ESD一定是有安全證書的PLC。l         應(yīng)該充分考慮系統(tǒng)掃描時間，1ms可運行1000個梯形邏輯。l         系統(tǒng)必須易于組態(tài)并具有在線修改組態(tài)的功能。l         系統(tǒng)必須易于維護(hù)和查找故障并具有自診斷功能。l    &

13、#160;    系統(tǒng)必須可與DCS及其它計算機系統(tǒng)通訊。l         系統(tǒng)必須有硬件和軟件的權(quán)限人保護(hù)。l         系統(tǒng)必須有提供第一次事故記錄（SOE）的功能。l         系統(tǒng)具有完備的冗余技術(shù)4.3.   ESD組態(tài)ESD系統(tǒng)組態(tài)的主要內(nèi)容是系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置、硬件配置和通訊通道的連接。

14、控制程序的設(shè)計主要是利用硬件廠商提供的編程軟件進(jìn)行邏輯描述，只要拖、選中各種邏輯門或觸發(fā)器，進(jìn)行有機連接就可實現(xiàn)聯(lián)鎖功能。其一般步驟包括：l         首先確定工藝正常時聯(lián)鎖輸入、聯(lián)鎖輸出采用常開觸點，還是常閉觸點。l         依據(jù)控制方案信號邏輯關(guān)系，列出表達(dá)式，繪出邏輯圖。l         根據(jù)邏輯圖，用編程軟件進(jìn)行邏輯圖的描述，即進(jìn)行離

15、線程序的開發(fā)。廠商提供的編程軟件一般都要遵守可編程控制器的IEC1131-3國際標(biāo)準(zhǔn)，支持包括梯形圖（LD）、順序功能圖（SFC）、功能塊圖（FBD）、結(jié)構(gòu)化文本（ST）、指令表（IL）以及第三方編程器在內(nèi)的多種編程語言和方法。由于LD簡單明了且執(zhí)行速度快，故一般采用此種方法進(jìn)行ESD組態(tài)。4.4.   ESD調(diào)試ESD在線的調(diào)試對于檢驗系統(tǒng)組態(tài)和控制程序的正確與否，起著關(guān)鍵的作用，其調(diào)試的具體內(nèi)容包括：l         聯(lián)鎖的再次確認(rèn)由工藝、設(shè)備和自控專業(yè)技術(shù)人員，討論聯(lián)鎖設(shè)置是否正確，根據(jù)

16、工藝設(shè)備的要求，再次對聯(lián)鎖條件進(jìn)行確認(rèn)。l         對系統(tǒng)的輸入、輸出值進(jìn)行檢查核對觀察卡件診斷圖上有無顯示輸入、輸出開路的現(xiàn)象。如有，應(yīng)檢查輸入、輸出與現(xiàn)場儀表是否連接好，現(xiàn)場儀表接線是否正確。l         聯(lián)鎖的調(diào)試依據(jù)聯(lián)鎖圖，人為操作使聯(lián)鎖條件逐個滿足，激發(fā)聯(lián)鎖回路動作，檢查聯(lián)鎖輸出狀態(tài)是否正確，檢查現(xiàn)場各個執(zhí)行機構(gòu)動作是否靈敏，位置是否正確。將可能出現(xiàn)的各種條件都予以考慮，形成各種條件組合，作為聯(lián)鎖激發(fā)條件，檢查聯(lián)

17、鎖回路動作是否正確。l         聯(lián)鎖畫面檢查由工藝專業(yè)技術(shù)人員仔細(xì)檢查工藝流程有無錯誤，設(shè)備名稱、工藝管線，物料等標(biāo)注是否正確，聯(lián)鎖畫面的翻頁，切換和調(diào)用是否方便。由自控專業(yè)技術(shù)人員檢查聯(lián)鎖畫面中的軟開關(guān)和按鈕動作是否正確，顯示數(shù)據(jù)，圖中的色變是否正確，設(shè)備的開停狀態(tài)和電磁閥的開關(guān)狀態(tài)顯示是否正確。l         檢查第一事故記錄（SOE）的功能在調(diào)試過程中，可以人為改變DI或DO信號的邏輯值，然后在SOE程序中查看是否正確記錄即可。l         組態(tài)數(shù)據(jù)庫的保存在調(diào)試完成后，應(yīng)該將控制器中的組態(tài)數(shù)據(jù)庫文件及時進(jìn)行轉(zhuǎn)存，并標(biāo)注轉(zhuǎn)存時間，以便以后進(jìn)行恢復(fù)或繼續(xù)修改，避免因各種原因造成組態(tài)數(shù)據(jù)庫文件丟失。4.5.   相關(guān)儀表的選型原則l         獨立設(shè)置原則為使ESD免受其他關(guān)聯(lián)設(shè)備的影響，現(xiàn)場儀表設(shè)計時應(yīng)遵