蘇春霞，康 健，劉 亭，皮良年

（湖北大峪口化工有限責(zé)任公司，湖北荊門 432910）

0 引言

湖北大峪口公司氨站采用低溫常壓存儲技術(shù)，設(shè)計存儲能力20 000 m3，包括兩個10 000 m3的液氨柱罐、一個1000 m3的液氨球罐和附屬氨壓縮機、氨泵等設(shè)施。氨站的職責(zé)是外購汽鐵運液氨接卸、存儲和供應(yīng)及過程中的安全生產(chǎn)控制。

由于液氨有毒有害、易燃易爆、易揮發(fā)易擴散，液氨存儲罐區(qū)是一個重大危險源，為了保證氨站的安全生產(chǎn)運行，除了采用DCS（Distributed Control System，分布式控制系統(tǒng)）對生產(chǎn)過程進行監(jiān)控外，還必須有一套獨立于DCS 系統(tǒng)之外的SIS（Safety instrumentation System，安全儀表系統(tǒng)）系統(tǒng)[1]。

1 氨站裝置工藝流程簡介

生產(chǎn)裝置所需的原料液氨主要來自于外購，當(dāng)液氨槽車?？吭诎闭局付ㄐ盾囄缓?，正確連接卸車平臺與槽車氣液相鶴管，如槽車壓力高于球罐壓力時，可自流卸車，如槽車壓力低于球罐壓力時，啟動卸車壓縮機抽球罐內(nèi)的氣氨，將其壓縮后送至槽車內(nèi)造成壓差將槽車內(nèi)的液氨壓入球罐內(nèi)。球罐作為液氨儲罐的過度和緩沖罐，經(jīng)球罐與儲罐之間的液氨管線，將球罐內(nèi)的液氨輸送至儲罐內(nèi)貯存待用。在輸送液氨的過程中，液氨儲罐的壓力會不斷升高，這時可啟動氨制冷冰機，抽取儲罐內(nèi)的氣氨經(jīng)冷凝器冷凝成液氨后經(jīng)貯氨器、經(jīng)濟器返回儲罐內(nèi)貯存。在接到生產(chǎn)裝置供氨指令后，可根據(jù)生產(chǎn)裝置要求啟動低溫泵抽取儲罐內(nèi)低溫氨向生產(chǎn)裝置供氨，或啟動常溫泵抽取球罐內(nèi)常溫氨向生產(chǎn)裝置供氨。

2 系統(tǒng)規(guī)模配置及聯(lián)鎖控制方案

2.1 系統(tǒng)規(guī)模配置

2.1.1 安全儀表系統(tǒng)（SIS）介紹

安全儀表系統(tǒng)是實現(xiàn)一個或多個安全功能的儀表系統(tǒng)，它是“靜態(tài)”系統(tǒng)，正常工況下，不對生產(chǎn)過程控制輸出動作；在出現(xiàn)危險情況下，由“靜”變“動”，根據(jù)系統(tǒng)預(yù)先設(shè)計進行邏輯控制運算并執(zhí)行相應(yīng)動作，使生產(chǎn)裝置安全聯(lián)鎖或者緊急停車[2-6]。

2.1.2 系統(tǒng)規(guī)模配置

大峪口公司在氨站裝置中控制系統(tǒng)采用的是橫河CENTUM CS3000 DCS，安全儀表系統(tǒng)則采用的是橫河提供的ProSafe-RS 系統(tǒng)。

整個系統(tǒng)由DCS 遠程I/O站、SIS 控制站、一臺SIS 工程師站、兩臺操作員站和輔助操作臺組成。SIS 工程師站用于系統(tǒng)組態(tài)、編程、故障診斷、程序開發(fā)及系統(tǒng)維護。操作員站是DCS 系統(tǒng)與SIS 系統(tǒng)公用一套人機界面，用于該裝置生產(chǎn)工藝操作控制和監(jiān)視等。輔助操作臺安裝信號報警器及信號燈，與安全儀表系統(tǒng)連接采用硬接線方式。用于SIS 系統(tǒng)的控制信號通過安全柵一分為二進入DCS 系統(tǒng)控制站。整個系統(tǒng)通過實時控制網(wǎng)總線實現(xiàn)控制站與操作站之間的實時數(shù)據(jù)的傳輸，通過以太網(wǎng)連接各操作站之間的數(shù)據(jù)。整個裝置的系統(tǒng)構(gòu)成如圖1 所示。

圖1 氨站控制系統(tǒng)構(gòu)成配置

2.2 系統(tǒng)主要聯(lián)鎖控制方案

2.2.1 氨氣壓力聯(lián)鎖控制

液氨柱罐氨氣壓力指示設(shè)計量程（-10～20）kPa，當(dāng)氨氣壓力≤1 kPa 時，低限報警，當(dāng)氨氣壓力≤0.5 kPa 時，聯(lián)鎖停氨制冷冰機；當(dāng)氨氣壓力≥5 kPa 時，高限報警，當(dāng)氨氣壓力≥6 kPa時，聯(lián)鎖打開放空閥。同時輔助臺報警燈屏蜂鳴閃爍。

2.2.2 氨氣液位聯(lián)鎖控制

液氨柱罐氨氣液位指示設(shè)計量程-0%～100%，當(dāng)氨氣液位≤7.25%時，低限報警，當(dāng)氨氣液位≤4.83%時，聯(lián)鎖停低溫液氨泵；當(dāng)氨氣液位≥99%時高限報警，氨氣液位≥100%時，聯(lián)鎖關(guān)閉液氨進口管切斷閥。同時輔助臺報警燈屏蜂鳴閃爍。

液氨球罐氨氣液位指示設(shè)計量程-0%～100%，當(dāng)氨氣液位≤28.23%時，低限報警，氨氣液位≤8.07%時，聯(lián)鎖停常溫液氨泵。

3 實際應(yīng)用過程

3.1 系統(tǒng)組態(tài)

系統(tǒng)組態(tài)包括：定義CPU 型號、通信接口、系統(tǒng)柜的數(shù)目和NODE 的個數(shù)；定義各NODE 中I/O 卡件的型號和物理位置；建立I/O 點的數(shù)據(jù)庫，包括變量類型、位號、描述、說明等；針對本裝置的I/O 點設(shè)計清單，通過ProSafe-RS 實現(xiàn)I/O點組態(tài)及定義變量，見圖2。

3.2 邏輯功能塊圖

通過功能塊組態(tài)實現(xiàn)邏輯運算以達到工藝安全聯(lián)鎖要求，設(shè)計中可調(diào)用功能符號、邏輯符號、連線等，也可調(diào)用功能塊、公式塊等，邏輯功能圖繪制方便直觀（圖3）。畫好的邏輯圖須經(jīng)過編譯，檢查圖中有無錯誤，報告編譯結(jié)果直到編譯通過。

圖2 I/O 點組態(tài)

圖3 功能塊組態(tài)

3.3 數(shù)據(jù)綁定

通過ProSafe-RS 組態(tài)軟件中Engineering →Tag Name Builder→根據(jù)數(shù)據(jù)類型填寫之前定義的位號，完成數(shù)據(jù)綁定組態(tài)的過程。實現(xiàn)DCS 系統(tǒng)可以通過位號讀取SIS 系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)，如圖4 所示。

3.4 SIS 系統(tǒng)與DCS 系統(tǒng)的整合

完成ProSafe-RS 組態(tài)后，在CENTUM CS3000的組態(tài)軟件Syster View上實現(xiàn)SIS 與DCS 系統(tǒng)的整合（圖5）。最終公用一套人機界面，DCS 和SIS系統(tǒng)狀態(tài)和信息、過程報警均可以顯示在同一窗口中，從而提高操作效率。報警信息顯示如圖6 所示。

圖4 數(shù)據(jù)綁定

圖5 與DCS 系統(tǒng)整合

圖6 報警信息顯示

3.5 觀察過程狀態(tài)即ProSafe-RS 的Online Monitoring 功能

Online Monitoring 功能是監(jiān)視在SCS 運行中的應(yīng)用邏輯。工藝生產(chǎn)特殊要求和儀表維護需求，不管其原來狀態(tài)如何，使某些變量“強制”在某一固定狀態(tài)，工作完后可以解除“強制”，系統(tǒng)調(diào)試時很有用。I/O Lock Window 操作如圖7 所示。

圖7 I/O Lock Window 操作

顯示I/O 變量和內(nèi)部變量值（I/O Lock Window（Tools →Maintenance →I/O Lock Window），Dictionary View，I/O Wiring View），不能同時打開多個I/O Lock Window。在Builder 和Download 中不能打開I/O Lock Window，在I/O Lock Window 選擇[File]→[Exit]結(jié)束終了。I/O Lock Window→如果此時有變量在Lock 狀態(tài)則顯示確認對話框→再打開I/O Lock Window 解除Lock 中變量，打開其他SCS Project 自動強制結(jié)束I/O Lock Window。

4 結(jié)束語

在化工生產(chǎn)中，安全儀表系統(tǒng)是非常重要的控制系統(tǒng)，在使用與維護中必須遵循嚴格的安全標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范，并根據(jù)企業(yè)自身的實際情況，綜合采取多種安全可靠性措施，確保系統(tǒng)功能安全的實現(xiàn)，使企業(yè)的人身設(shè)備安全和環(huán)境安全得到充分可靠的保障。