李治國(guó) 史堃

橫河ProSafe-RS在聚合ESD系統(tǒng)中的應(yīng)用

李治國(guó) 史堃

介紹了橫河的安全儀表系統(tǒng)ProSafe-RS的特點(diǎn)與在聚合ESD系統(tǒng)中的應(yīng)用，包括聚合ESD系統(tǒng)功能、與DCS集成，操作站以及與DCS控制站通訊的在ProSafe-RS中的實(shí)現(xiàn)，及其在生產(chǎn)過(guò)程中的使用效果。

聚氯乙烯；緊急停車(chē)系統(tǒng)；安全儀表系統(tǒng)；集散控制系統(tǒng)

1 前言

ProSafe-RS是橫河推出的世界上第一套用于過(guò)程工業(yè)、真正綜合的SIS（安全儀表系統(tǒng)），該系統(tǒng)已取得了TüV安全認(rèn)證機(jī)構(gòu)的TüV安全認(rèn)證書(shū)，達(dá)到SIL3安全等級(jí)，并同時(shí)達(dá)到IEC 61508 SIL3級(jí)的安全標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)ProSafe-RS系統(tǒng)和CS 3000系統(tǒng)無(wú)縫連接和集成一體的結(jié)構(gòu)，也得到了TüV安全認(rèn)證SIL3級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。其簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)就可實(shí)現(xiàn)安全系統(tǒng)的高安全性和高可靠性，廣泛地應(yīng)用于石油、化工、電力等行業(yè)的ESD（緊急停車(chē)系統(tǒng)）、BMS（燃燒器管理系統(tǒng)）、FGS（火氣系統(tǒng)）、ETS（汽輪機(jī)跳閘保護(hù)系統(tǒng)）等。

2 ProSafe-RS在聚合ESD中的應(yīng)用

某化工集團(tuán)公司引進(jìn)國(guó)外的先進(jìn)大型聚氯乙烯生產(chǎn)工藝，其DCS控制系統(tǒng)與ESD系統(tǒng)使用橫河CS 3000與ProSafe-RS。ProSafe-RS的硬件與軟件均為SIL3級(jí)別，有較高的安全與可靠性，主要實(shí)現(xiàn)聚合生產(chǎn)過(guò)程中的的安全保護(hù)聯(lián)鎖與后備操作功能，即緊急停車(chē)聯(lián)鎖、安全保護(hù)聯(lián)鎖、設(shè)備操作與狀態(tài)顯示與系統(tǒng)診斷等功能，保證了聚合生產(chǎn)過(guò)程安全可靠的進(jìn)行。

2.1 ProSafe-RS與CS 3000的集成

ProSafe-RS與CS 3000的集成分別在ProSafe-RS系統(tǒng)與CS 3000側(cè)進(jìn)行。在ProSafe-RS項(xiàng)目SCS的屬性中指定連接的CS 3000項(xiàng)目文件，使SCS的CENTUM集成信息與CS 3000項(xiàng)目文件建立連接，則SCS的數(shù)據(jù)庫(kù)更新后，相應(yīng)的集成信息在CS 3000項(xiàng)目中也相應(yīng)的更新；在CS 3000的項(xiàng)目中，建立與ProSafe-RS項(xiàng)目中SCS型號(hào)、站號(hào)與域號(hào)的一樣的SCS站，導(dǎo)入SCS站中的位號(hào)名后，CS 3000系統(tǒng)中的HIS與FCS（DCS控制站）即可通過(guò)位號(hào)名訪問(wèn)ProSafe-RS項(xiàng)目中SCS中的數(shù)據(jù)。

2.2 HIS的實(shí)現(xiàn)

Prosafe-RS系統(tǒng)的HIS是通過(guò)CS 3000操作監(jiān)視功能來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在CS 3000中建立用于監(jiān)控Prosafe-RS系統(tǒng)的HIS，使用CS 3000導(dǎo)入的SCS站位號(hào)名作為數(shù)據(jù)源實(shí)現(xiàn)流程圖、聯(lián)鎖畫(huà)面、操作組、曲線與報(bào)表等操作站的功能，集成后的操作站可以同時(shí)監(jiān)控CS 3000與ProSafe-RS系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)、系統(tǒng)與過(guò)程報(bào)警信息、系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)與診斷信息等。

2.3 ProSafe-RS與CS 3000控制站間通訊

ProSafe-RS系統(tǒng)的SCS與CS 3000系統(tǒng)的FCS在集成后處于同一網(wǎng)絡(luò)，不需要單獨(dú)設(shè)立網(wǎng)關(guān)等硬件即可用全局開(kāi)關(guān)或位號(hào)名通過(guò)Vnet/IP交換數(shù)據(jù)。通過(guò)位號(hào)名通訊時(shí)，CS 3000控制站FCS可以直接通過(guò)讀寫(xiě)導(dǎo)入SCS站的位號(hào)名來(lái)訪問(wèn)SCS站的數(shù)據(jù)，它與CS 3000系統(tǒng)中的位號(hào)一樣，當(dāng)控制站FCS讀寫(xiě)SCS安全控制站的數(shù)據(jù)，只需把SCS站的數(shù)據(jù)定義為外部通訊塊類型即可。

2.4 ESD系統(tǒng)安全功能程序?qū)崿F(xiàn)

聚合釜溫度、壓力、夾套循環(huán)水流量、攪拌功率與聚合工段停電等信號(hào)由硬線同時(shí)接入DCS與ESD系統(tǒng)，而通過(guò)切換裝置使得兩個(gè)系統(tǒng)的輸出可以分別控制聚合釜夾套循環(huán)水調(diào)節(jié)閥、回收閥、放空閥、緊急驅(qū)動(dòng)器等。通常情況下，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備由DCS進(jìn)行生產(chǎn)過(guò)程的控制，而在生產(chǎn)過(guò)程異?；駾CS故障的情況下，則由ESD系統(tǒng)則過(guò)這些信號(hào)完成聚合生產(chǎn)的安全功能。

ProSafe-RS編程語(yǔ)言符合IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)，此次項(xiàng)目使用FBD實(shí)現(xiàn)ESD系統(tǒng)應(yīng)用程序，主要包括后備調(diào)節(jié)回路、操作回路與安全聯(lián)鎖回路。

2.4.1 后備調(diào)節(jié)與操作回路

ESD后備調(diào)節(jié)功能避免了DCS系統(tǒng)故障后，調(diào)節(jié)回路無(wú)法運(yùn)行或閥門(mén)無(wú)法操作而造成嚴(yán)重的影響，如因聚合時(shí)的溫度無(wú)法調(diào)節(jié)而導(dǎo)致聚合釜溫度與壓力快速升高而影響到生產(chǎn)與安全，它們主要包括聚合釜溫度串級(jí)調(diào)節(jié)與釜頂冷凝器流量單回路調(diào)節(jié)，回收閥等。

當(dāng)DCS系統(tǒng)運(yùn)行正常時(shí)，由DCS側(cè)的PID單回路或串級(jí)回路控制現(xiàn)場(chǎng)的調(diào)節(jié)閥，ESD系統(tǒng)只在HIS上顯示DCS回路的狀態(tài)與參數(shù)；而當(dāng)DCS系統(tǒng)出現(xiàn)故障無(wú)法控制的情況下，由ESD側(cè)的控制回路控制現(xiàn)場(chǎng)的調(diào)節(jié)閥，ESD系統(tǒng)調(diào)節(jié)回路的輸出與DCS的相互跟蹤，避免在DCS系統(tǒng)與ESD系統(tǒng)間相互切換時(shí)閥門(mén)出現(xiàn)擾動(dòng)。

應(yīng)用程序中使用MOA功能塊實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)閥在HIS上的顯示與操作，它根據(jù)3種不同情況控制調(diào)節(jié)閥。手動(dòng)時(shí)，操作站手動(dòng)控制調(diào)節(jié)閥門(mén)的開(kāi)度；自動(dòng)時(shí)，由ESD系統(tǒng)的調(diào)節(jié)回路輸出；停車(chē)時(shí)，按照緊急停車(chē)要求設(shè)定對(duì)應(yīng)的輸出，如循環(huán)水閥門(mén)設(shè)為打開(kāi)。

2.4.2 安全聯(lián)鎖回路

通過(guò)對(duì)聚合溫度、壓力、攪拌狀態(tài)等判斷進(jìn)行聯(lián)鎖，使對(duì)相應(yīng)閥門(mén)等設(shè)備快速的動(dòng)作，從而對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與人員進(jìn)行保護(hù)。安全聯(lián)鎖回路主要包括緊急事故終止劑投入、緊急驅(qū)動(dòng)器啟動(dòng)、聚合釜放空閥等閥門(mén)的動(dòng)作聯(lián)鎖。

緊急驅(qū)動(dòng)器聯(lián)鎖，是在加熱水或者聚合過(guò)程中發(fā)生停電、聚合釜攪拌器異常停止時(shí)，自動(dòng)啟動(dòng)緊急驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)聚合釜攪拌器繼續(xù)運(yùn)行。而緊急事故終止劑聯(lián)鎖，是在加熱水或者聚合過(guò)程中發(fā)生停電、聚合釜攪拌器異常停止、功率異?；蛘吒獕毫μ咦詣?dòng)投入緊急事故終止劑，從而終止聚合反應(yīng)。聯(lián)鎖程序中使用MOB_11與MOB_21安全功能塊實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)閥在HIS上的顯示與操作，它們與MOA塊一樣根據(jù)3種情況控制開(kāi)關(guān)閥。

3 結(jié)束語(yǔ)

橫河的ProSafe-RS在聚合ESD的應(yīng)用中，運(yùn)行穩(wěn)定、安全性能高，為聚合大型生產(chǎn)過(guò)程提供了安全與可靠保障；同時(shí)它實(shí)現(xiàn)了DCS與SIS的無(wú)縫集成，減少了系統(tǒng)規(guī)模和成本，同時(shí)簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)流程，縮短了項(xiàng)目實(shí)施工期，集成的信息監(jiān)視使操作和維護(hù)方便與高效。

[1]ProSafe-RS Safety Control Station Reference橫河電機(jī)有限公司.

[2]ProSafe-RS Engineering Reference橫河電機(jī)有限公司.

[3]CS 1000/CS 3000 ReferenceOptions橫河電機(jī)有限公司.

TP273

A

1004-7344（2016）06-0259-01

2016-2-2

李治國(guó)（1979-），男，內(nèi)蒙古呼和浩特人，本科，學(xué)士學(xué)位，研究方向?yàn)殡姎饪刂婆c自動(dòng)化控制研究與應(yīng)用，任項(xiàng)目經(jīng)理。

史堃（1981-），男，山東人，大學(xué)本科，學(xué)士學(xué)位，研究方向?yàn)樯a(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化控制及應(yīng)用，任項(xiàng)目經(jīng)理。