李治國 史堃

橫河ProSafe-RS在聚合ESD系統(tǒng)中的應(yīng)用

李治國 史堃

介紹了橫河的安全儀表系統(tǒng)ProSafe-RS的特點與在聚合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中的實現(xiàn)，及其在生產(chǎn)過程中的使用效果。

聚氯乙烯；緊急停車系統(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安全認證機構(gòu)的TüV安全認證書，達到SIL3安全等級，并同時達到IEC 61508 SIL3級的安全標準。同時ProSafe-RS系統(tǒng)和CS 3000系統(tǒng)無縫連接和集成一體的結(jié)構(gòu)，也得到了TüV安全認證SIL3級標準。其簡單的結(jié)構(gòu)就可實現(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（緊急停車系統(tǒng)）、BMS（燃燒器管理系統(tǒng)）、FGS（火氣系統(tǒng)）、ETS（汽輪機跳閘保護系統(tǒng)）等。

2 ProSafe-RS在聚合ESD中的應(yīng)用

某化工集團公司引進國外的先進大型聚氯乙烯生產(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級別，有較高的安全與可靠性，主要實現(xiàn)聚合生產(chǎn)過程中的的安全保護聯(lián)鎖與后備操作功能，即緊急停車聯(lián)鎖、安全保護聯(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)過程安全可靠的進行。

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)進行。在ProSafe-RS項目SCS的屬性中指定連接的CS 3000項目文件，使SCS的CENTUM集成信息與CS 3000項目文件建立連接，則SCS的數(shù)據(jù)庫更新后，相應(yīng)的集成信息在CS 3000項目中也相應(yīng)的更新；在CS 3000的項目中，建立與ProSafe-RS項目中SCS型號、站號與域號的一樣的SCS站，導(dǎo)入SCS站中的位號名后，CS 3000系統(tǒng)中的HIS與FCS（DCS控制站）即可通過位號名訪問ProSafe-RS項目中SCS中的數(shù)據(jù)。

2.2 HIS的實現(xiàn)

Prosafe-RS系統(tǒng)的HIS是通過CS 3000操作監(jiān)視功能來實現(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站位號名作為數(shù)據(jù)源實現(xiàn)流程圖、聯(lián)鎖畫面、操作組、曲線與報表等操作站的功能，集成后的操作站可以同時監(jiān)控CS 3000與ProSafe-RS系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)、系統(tǒng)與過程報警信息、系統(tǒng)運行狀態(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)，不需要單獨設(shè)立網(wǎng)關(guān)等硬件即可用全局開關(guān)或位號名通過Vnet/IP交換數(shù)據(jù)。通過位號名通訊時，CS 3000控制站FCS可以直接通過讀寫導(dǎo)入SCS站的位號名來訪問SCS站的數(shù)據(jù)，它與CS 3000系統(tǒng)中的位號一樣，當控制站FCS讀寫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由硬線同時接入DCS與ESD系統(tǒng)，而通過切換裝置使得兩個系統(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)動器等。通常情況下，現(xiàn)場設(shè)備由DCS進行生產(chǎn)過程的控制，而在生產(chǎn)過程異?；駾CS故障的情況下，則由ESD系統(tǒng)則過這些信號完成聚合生產(chǎn)的安全功能。

ProSafe-RS編程語言符合IEC61131-3標準，此次項目使用FBD實現(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)回路無法運行或閥門無法操作而造成嚴重的影響，如因聚合時的溫度無法調(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調(diào)節(jié)與釜頂冷凝器流量單回路調(diào)節(jié)，回收閥等。

當DCS系統(tǒng)運行正常時，由DCS側(cè)的PID單回路或串級回路控制現(xiàn)場的調(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DCS系統(tǒng)出現(xiàn)故障無法控制的情況下，由ESD側(cè)的控制回路控制現(xiàn)場的調(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)間相互切換時閥門出現(xiàn)擾動。

應(yīng)用程序中使用MOA功能塊實現(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。手動時，操作站手動控制調(diào)節(jié)閥門的開度；自動時，由ESD系統(tǒng)的調(diào)節(jié)回路輸出；停車時，按照緊急停車要求設(shè)定對應(yīng)的輸出，如循環(huán)水閥門設(shè)為打開。

2.4.2 安全聯(lián)鎖回路

通過對聚合溫度、壓力、攪拌狀態(tài)等判斷進行聯(lián)鎖，使對相應(yīng)閥門等設(shè)備快速的動作，從而對現(xiàn)場設(shè)備與人員進行保護。安全聯(lián)鎖回路主要包括緊急事故終止劑投入、緊急驅(qū)動器啟動、聚合釜放空閥等閥門的動作聯(lián)鎖。

緊急驅(qū)動器聯(lián)鎖，是在加熱水或者聚合過程中發(fā)生停電、聚合釜攪拌器異常停止時，自動啟動緊急驅(qū)動器，驅(qū)動聚合釜攪拌器繼續(xù)運行。而緊急事故終止劑聯(lián)鎖，是在加熱水或者聚合過程中發(fā)生停電、聚合釜攪拌器異常停止、功率異?；蛘吒獕毫μ咦詣油度刖o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安全功能塊實現(xiàn)開關(guān)閥在HIS上的顯示與操作，它們與MOA塊一樣根據(jù)3種情況控制開關(guān)閥。

3 結(jié)束語

橫河的ProSafe-RS在聚合ESD的應(yīng)用中，運行穩(wěn)定、安全性能高，為聚合大型生產(chǎn)過程提供了安全與可靠保障；同時它實現(xiàn)了DCS與SIS的無縫集成，減少了系統(tǒng)規(guī)模和成本，同時簡化了設(shè)計流程，縮短了項目實施工期，集成的信息監(jiān)視使操作和維護方便與高效。

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

[2]ProSafe-RS Engineering Reference橫河電機有限公司.

[3]CS 1000/CS 3000 ReferenceOptions橫河電機有限公司.

TP273

A

1004-7344（2016）06-0259-01

2016-2-2

李治國（1979-），男，內(nèi)蒙古呼和浩特人，本科，學(xué)士學(xué)位，研究方向為電氣控制與自動化控制研究與應(yīng)用，任項目經(jīng)理。

史堃（1981-），男，山東人，大學(xué)本科，學(xué)士學(xué)位，研究方向為生產(chǎn)過程自動化控制及應(yīng)用，任項目經(jīng)理。