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        ICSTriplex在海洋石油采油平臺(tái)安全系統(tǒng)中的應(yīng)用

        2015-12-21 08:37:30任勁松林永章海洋石油工程股份有限公司天津300452
        化工管理 2015年8期
        關(guān)鍵詞:組態(tài)通訊安全性

        任勁松 林永章(海洋石油工程股份有限公司,天津 300452)

        在有石油和化工品儲(chǔ)藏的地方,ESD和FGS所起到的主要作用是保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)的安全,當(dāng)今社會(huì)比較注重以人為本的思想理念,由此,石油和化工場(chǎng)地安全性已經(jīng)引起了人們的高度重視,這就進(jìn)一步提高了對(duì)安全系統(tǒng)的更嚴(yán)格的要求。一般石油和化工現(xiàn)場(chǎng)采用火氣系統(tǒng)(FGS)與緊急關(guān)斷系統(tǒng)(ESD)兩種系統(tǒng)一同來構(gòu)成整個(gè)現(xiàn)場(chǎng)的安全系統(tǒng),以確?,F(xiàn)場(chǎng)人員及其設(shè)施的安全性。經(jīng)過技術(shù)比對(duì)最終選用AB的ICS Triplex系統(tǒng)作為本項(xiàng)目的安全控制系統(tǒng)。

        1 ESD & FGS系統(tǒng)介紹

        ESD(Emergency Shutdown)的中文意思是是緊急關(guān)斷。究其字面意思不難理解,所謂的緊急關(guān)斷系統(tǒng)其實(shí)就是某裝置在其生產(chǎn)或者是運(yùn)行的過程中,遇到突發(fā)事件,在十分緊急的狀態(tài)下,對(duì)其停止運(yùn)行或生產(chǎn),從而使裝置的安全性得到保障的一種設(shè)施,避免危險(xiǎn)擴(kuò)散造成巨大損失。

        FGS(Fire & Gas System)提供對(duì)現(xiàn)場(chǎng)火災(zāi)、可燃?xì)怏w和有毒氣體的檢測(cè),當(dāng)有意外發(fā)生時(shí),啟動(dòng)消防設(shè)備和關(guān)閉風(fēng)機(jī)風(fēng)閘,必要時(shí)觸發(fā)相應(yīng)的ESD關(guān)斷,保護(hù)人員及設(shè)施的安全。

        ESD和FGS統(tǒng)稱為安全系統(tǒng),動(dòng)作時(shí)應(yīng)觸發(fā)聲音報(bào)警器和視覺報(bào)警器,以通知人員作出相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施。

        安全系統(tǒng)按照安全獨(dú)立原則要求,獨(dú)立于生產(chǎn)控制系統(tǒng)(DCS),其安全級(jí)別高于生產(chǎn)控制系統(tǒng),實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)裝置的安全性,安全級(jí)別用安全完整性等級(jí)(SIL)表示,一般要達(dá)到SIL2以上。也可以通過對(duì)DCS的采用來實(shí)現(xiàn)安全功能。但是那些規(guī)模很龐大的安全系統(tǒng),在設(shè)置的時(shí)候必須根據(jù)安全獨(dú)立的原則把它跟DCS進(jìn)行分開來設(shè)置,為什么要分開?有以下原因:

        1.1 把它們分開設(shè)置就可避免控制功能和安全功能在同一時(shí)間實(shí)效的可能,當(dāng)需要對(duì)DCS產(chǎn)生的部分故障進(jìn)行維護(hù)時(shí),安全系統(tǒng)不會(huì)因此二而危及到;

        1.2 安全系統(tǒng)的反應(yīng)速度越快越好,時(shí)間就是生命,反應(yīng)快了可以有效地對(duì)人員和設(shè)備進(jìn)行更好的保護(hù),防治事故進(jìn)一步擴(kuò)展;對(duì)事故原因的分辨也有好處。因?yàn)镈CS需要對(duì)大批量的檢測(cè)信息進(jìn)行處理,所以它的反應(yīng)速度很難提高;

        1.3 DCS系統(tǒng)實(shí)際上一種對(duì)過程進(jìn)行控制的系統(tǒng),它是不斷運(yùn)動(dòng)的,還要人工對(duì)它進(jìn)行干預(yù)才行,人工干預(yù)會(huì)有操作失誤的時(shí)候;對(duì)于ESD和FGS來說,他們是靜止的,就不用人工進(jìn)行干預(yù)了,這樣設(shè)置就避免了人工干預(yù)所產(chǎn)生的操作失誤。

        分析資料得知,當(dāng)人處于危險(xiǎn)狀態(tài)的時(shí)候,對(duì)于他的判斷和操作來說具有滯后性和不可靠性,當(dāng)操作人員處于危險(xiǎn)時(shí)刻時(shí),會(huì)在1分鐘內(nèi)做出反應(yīng),錯(cuò)誤判斷率高達(dá)99.9%。由此可見,在設(shè)置的時(shí)候必須根據(jù)安全獨(dú)立的原則把它跟DCS進(jìn)行分開來設(shè)置,是非常有必要的,這樣可以是安全生產(chǎn)得到有效的確保。

        2 ICS Triplex系統(tǒng)介紹

        ICS Triplex系統(tǒng)支持單重化(1∞1)、雙重化(1∞2)、三重化(1∞3)硬件冗余結(jié)構(gòu)。多重冗余消除了由單一組件失效所引起誤動(dòng)作或者偽操作的可能性。當(dāng)有組件失效時(shí),系統(tǒng)自動(dòng)降級(jí)處理。

        很多種通訊協(xié)議及方式它都可以支持,這樣可以更便于與第三方設(shè)備或其它ICS Triplex系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)通訊連接和數(shù)據(jù)傳遞。支持的通信協(xié)議有:OPC通訊、Peer to Peer通訊以及MODBUS通訊協(xié)議。主要的通訊方式:①與HMI(人機(jī)界面)通訊:MOD?BUS RTU/TCP,OPC;② 與 DCS 通訊:MODBUS RTU/TCP;③ICS Triplex系統(tǒng)之間的互聯(lián):Peer to Peer。

        3 系統(tǒng)架構(gòu)及配置設(shè)計(jì)

        工程師站則經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)交換機(jī),一般使用冗余的通訊方式把它接在各個(gè)控制器的通訊接口上面,使它控制器的組態(tài)、除錯(cuò)、修改、測(cè)試、軟件轉(zhuǎn)載和軟件維護(hù)等,而且還要診斷此安全系統(tǒng)的運(yùn)行情況,把系統(tǒng)出現(xiàn)的故障顯示出來,并打印出此組態(tài)數(shù)據(jù)及其圖形。工程師站兼SOE(Sequence of Events)站功能,對(duì)系統(tǒng)出現(xiàn)的各種各樣的報(bào)警和動(dòng)作進(jìn)行有效的記錄,并存入到硬盤中,這樣有利于查閱、追溯或者是打印。

        系統(tǒng)軟件包括:AAdvance、KepServer、Factory Talk SE。第三方軟件KepServer以O(shè)PC方式與控制器建立連接;AAdvance作為控制系統(tǒng)組態(tài)軟件通過KepServer與控制器交互;Factory Talk SE作為上位機(jī)畫面組態(tài)軟件通過KepServer監(jiān)控控制器狀態(tài)。

        CPU與IO卡件全部是雙重冗余,保證系統(tǒng)正常狀態(tài)下達(dá)到SIL3。Switch5與Switch6組成安全網(wǎng)絡(luò),Switch3與Switch4以及上級(jí)的Switch1與Switch2組成監(jiān)控網(wǎng)絡(luò),系統(tǒng)配置如下圖所示:

        4 結(jié)語

        目前本系統(tǒng)已經(jīng)集成并調(diào)試完成,各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到或超過系統(tǒng)規(guī)格書要求,并取得了中國(guó)船級(jí)社(CCS)第三方認(rèn)證。

        [1]馬繼棟等。Triplex系統(tǒng)在循環(huán)氫氣壓縮機(jī)控制中的應(yīng)用[J].石油化工自動(dòng)化,2008,(5):43-45.

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