【摘要】ESD簡稱為緊急停車系統(tǒng)，適用于高溫、高壓、易燃、易爆等連續(xù)性生產裝置的安全保護系統(tǒng)。在煤化工領域，主要用于聯(lián)鎖邏輯比較復雜的控制裝置。用于實現(xiàn)事故狀態(tài)聯(lián)鎖緊急停車以及各種開停車安全系統(tǒng)的邏輯控制，通過ESD的保護有效地實現(xiàn)了系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。聚甲醛生產裝置工藝復雜工藝控制要求特別嚴格，TRICON按照安全獨立原則要求，獨立于集散控制系統(tǒng)，安全級別高于DCS，響應速度非常快，有利于保護設備，避免事故的發(fā)生。

【關鍵詞】聚甲醛；三重化；容錯系統(tǒng)；Tricon

一、聚甲醛（POM）

聚甲醛（POM）是一種新興的具有廣泛用途和廣闊發(fā)展前景的一種材料。外觀是半透明或不透明粉料或粒料，與象牙相似。POM是五大通用工程塑料之一，廣泛用于電子電氣、汽車、輕工、機械、化工、建材以及軍事等領域，由于它在各方面所表現(xiàn)出來的優(yōu)良性能，它的應用已幾乎涉及各種行業(yè)領域，特別是對許多新興產業(yè)它是一種十分適用的材料

聚甲醛樹脂在較大的溫度范圍內具有較高的彈性模數(shù)、硬度、剛性和機械性能，可在104℃以下長期使用，脆化溫度-40℃，吸水性極小。摩擦系數(shù)低，動磨擦系數(shù)與靜磨擦系數(shù)相同，自潤滑耐磨損性能優(yōu)異。機械性能與金屬類似，且比重小，廣泛應用于替代鋼鐵、銅、鋅、鋁等金屬材料和其它塑料，有“塑料中的金屬”之稱。

兗礦魯南化工有限公司年產4萬噸聚甲醛項目在技術上，引進韓國PID公司聚甲醛技術，韓國PID公司的聚甲醛技術以日本宇部、韓國LG公司聚甲醛技術為基礎，并吸納日本三菱、美國塞拉尼斯聚甲醛先進技術，同時研制開發(fā)出全部自有知識產權的聚甲醛工藝技術。韓國PID公司擁有眾多聚甲醛牌號，其改性技術領先于其它聚甲醛廠商。

聚甲醛是以三聚甲醛為主要單體加入少量單體（如二氧戊環(huán)）共聚而成，其生產工藝為將純三聚甲醛、二氧戊環(huán)和三氟化硼-乙醚絡合物按一定比例混合后，置于一個具有強剪切和混合作用的連續(xù)捏合機或雙螺桿反應器中，完成聚合反應后經氨水后處理，即得粒狀共聚甲醛。本體聚合法的優(yōu)勢是工藝簡單，操作簡便，而且聚合不使用溶劑，轉化率高，產品分子量分布均勻。因此，目前國內外廠商一般均采用本體聚合法。

二、安全系統(tǒng)介紹

1.SIS系統(tǒng)設計原則、設計規(guī)范

安全系統(tǒng)的定義：安全系統(tǒng)是設計為當工廠本身發(fā)生危險情況或如果不采取行動就會最終導致風險增加，在這些情況下，安全系統(tǒng)必須產生及時、正確的輸出，來防止任何危險發(fā)生或減輕后果。

2.安全系統(tǒng)的兩大評價指標

可靠性——不能拒動；

可用性——不能誤動。

3.SIS與DCS區(qū)別

①SIS用于監(jiān)視生產裝置的運行狀況，對出現(xiàn)異常工況迅速進行處理，使危害降到最低，使人員和生產裝置處于安全狀態(tài)；

②DCS是“動態(tài)”系統(tǒng)，它始終對過程變量連續(xù)進行檢測、運算和控制，對生產過程進行動態(tài)控制，確保產品的質量和產量；

③SIS是“靜態(tài)”系統(tǒng)，正常工況時，它始終監(jiān)視生產裝置的運行，系統(tǒng)輸出不變，對生產過程不產生影響，非正常工況下時，它將按照預先的設計進行邏輯運算，使生產裝置安全聯(lián)鎖或停車；

④SIS比DCS在可靠性、可用性上要求更嚴格，IEC61508、IEC61511、ISAS84.01、SH/T3018強烈推薦SIS與DCS硬件獨立設置；

⑤DCS用于生產過程的連續(xù)測量、常規(guī)控制（連續(xù)、順序、間歇等）、操作控制管理，保證生產裝置的平穩(wěn)運行。

三、Tricon系統(tǒng)簡介

Tricon ESD系統(tǒng)是一個高效的全面綜合的安全保護系統(tǒng)，具備三重化冗余功能，它的部件都采用了完全三重化（TMR）的電路，達到最佳的TMR容錯水平，硬件實現(xiàn)容錯（HIFT）技術，所有部件對在I/O模塊和處理器層面處理的所有數(shù)據(jù)提供3取2（2oo3）表決制，采用安全運行模式3-3-2-0容錯技術，達到最高的可用性和可靠性，確保Tricon ESD系統(tǒng)可達到100%的運行時間，并允許在線更換系統(tǒng)部件。

1.Tricon系統(tǒng)的主要特點

①Tricon TMR容錯控制系統(tǒng)

識別并補償控制系統(tǒng)的錯誤，并允許在不影響正常生產的情況下在線維修。

②高安全性和高可用性

它是通過三重模件冗余結構（TMR）提供容錯能力的。此系統(tǒng)由三個完全相同的系統(tǒng)通道組成，自診斷以及在線維修。

③高可用性

消除因硬件故障造成的誤停車。

④TMR高可利用率

三重化組件提供正確的控制，即使存在任何單一故障也不影響整體效果。停車前的主處理機工作模式為3-2-1。在線維護，提供更換故障組件的能力，且不影響控制（不停車）。降低因硬件錯誤而導致停車的次數(shù)。提供連續(xù)控制、順序控制、邏輯控制的能力。

2.Tricon TMR系統(tǒng)與其它PLC的比較

①診斷系統(tǒng)-在系統(tǒng)發(fā)生危險之前抓住隱患?。ㄋ矐B(tài)和穩(wěn)態(tài)）。

②在線維護-故障硬件可以被再線更換！

③無單點故障–采用隔離技術，每一通道內部的三重電路都是獨立的。

④自診斷內置于Tricon的硬件內，不需要用戶編寫應用程序。

3.一些重要的性質

冗余：三重化主處理器、每一I/O模塊都有三條獨立的分電路、雙重電源供給、雙重通訊模塊。

隔離：三重獨立的主處理機、每個組件箱內都配備兩重冗余電源、在I/O組件內部，沒有共享部件、系統(tǒng)與現(xiàn)場之間隔離。

在線維護：無需系統(tǒng)停車即可在線更換I/O組件、無需系統(tǒng)停車即可在線更換主處理機、卡件故障時可自動切換到熱備卡件、無需系統(tǒng)停車即可在線更改系統(tǒng)組態(tài)、在線軟件下載。

故障檢測：在DO和AO組件內都具有反饋電路、三重化的輸入數(shù)據(jù)比較、（每一主處理機都具有：獨立CPU和獨立寄存器、浮點運算單元、三重化通訊總線、通訊微處理器）、每一主處理機都具有錯誤信息指示燈。

硬件表決：通過三重化總線對數(shù)字量輸入信號進行表決，在DO組件內實現(xiàn)數(shù)字量輸出表決，在AO組件內實現(xiàn)模擬量輸出選擇表決。

軟件表決：模擬量輸入信號，選擇中值；診斷數(shù)據(jù)保存在I/O組件內。

四、Tricon系統(tǒng)構成

1.Tricon主系統(tǒng)機柜（機架）

1個主機架，最多14個擴展機架。

兩種形式的擴展機架：

①擴展機架與主機架的距離30米；

②遠程機架與主機架的距離12公里。

連接電纜：#9000和#9001。

2.主機架KEY SWITCH位置狀態(tài)

Remote（遠程）：允許外部上位機修改操作變量，但不能修改邏輯，不可做Download All或Download Change。

Run（運行）：不可對操作變量進行修改，應用程序處于只讀狀態(tài)，也不可做Download All或Download Change。

Program：可寫入變量，可做Download All或Download Change。

Stop：停止讀入輸入值，對于輸出，若有保留值，則保持；無保留值，則保持輸出值全部回“0”。（可通過軟件來屏蔽該位置）。

3.Tricon主機架上的后備電池

用來保存用戶程序和自診斷信息，可以連續(xù)使用6個月或者不使用狀態(tài)保持5年。

工程師/SOE站

操作站

輔助操作臺

報警器

通訊外設

五、運行結果

通過開車前的調試試驗Tricon緊急停車系統(tǒng)在兗礦魯南化工有限公司聚甲醛裝置中得到成功的應用，進一步驗證了Tricon緊急停車系統(tǒng)高度的穩(wěn)定性和安全性。系統(tǒng)對控制器及I/O模塊采用三重冗余設計，在技術上充分保證了系統(tǒng)的高度可靠性，安全的在線下載功能，既有效降低了投運期間的工作量，又保障了正常生產期間的安全。此外，完善的聯(lián)鎖保護控制，保證了系統(tǒng)的運行安全和現(xiàn)場設備的穩(wěn)定可靠。