1 引言 ESD是英文Emergency Shutdown Device緊急停車系統(tǒng)的縮寫。這種專用的安全保護系統(tǒng)是90年代發(fā)展起來的，以它的高可靠性和靈活性而受到一致好評和廣泛應(yīng)用。 ESD緊急停車系統(tǒng)按照安全獨立原則要求，獨立于DCS集散控制系統(tǒng)，其安全級別高于DCS。在正常情況下，ESD系統(tǒng)是處于靜態(tài)的，不需要人為干預(yù)。作為安全保護系統(tǒng)，凌駕于生產(chǎn)過程控制之上，實時在線監(jiān)測裝置的安全性。只有當(dāng)生產(chǎn)裝置出現(xiàn)緊急情況時，不需要經(jīng)過DCS系統(tǒng)，而直接由ESD發(fā)出保護聯(lián)鎖信號，對現(xiàn)場設(shè)備進行安全保護，避免危險擴散造成巨大損失。具有關(guān)資料，當(dāng)人在危險時刻的判斷和操作往往是滯后的、不可靠的，當(dāng)操作人員面臨生命危險時，要在60s內(nèi)作出反應(yīng)，錯誤決策的概率高達99.9%。因此設(shè)置獨立于控制系統(tǒng)的安全聯(lián)鎖是十分有必要的，這是作好安全生產(chǎn)的重要準(zhǔn)則。該動則動，不該動則靜，這是ESD系統(tǒng)的一個顯著特點。 　　ESD 系統(tǒng)和 DCS 系統(tǒng)雖然獨立完成不同的功能,但服務(wù)的對象卻是同一套裝置,兩者之間需要也應(yīng)該建立數(shù)據(jù)聯(lián)系,特別是 ESD系統(tǒng),其動作條件、連鎖結(jié)果、保護措施等都需要在上位機通過各種方式在線監(jiān)視。但實際情況是,早期的系統(tǒng)：DCS作為生產(chǎn)過程控制系統(tǒng),ESD作為安全保護系統(tǒng),兩者往往采用不同廠商,不同類型的設(shè)備,由于各種各樣的原因,兩者的通信問題得不到很好的解決。對于這樣的一類系統(tǒng),要想在線監(jiān)視并按順序記錄聯(lián)鎖與ESD有關(guān)聯(lián)的設(shè)備狀態(tài)、事件順序，就需要通過建立和ESD系統(tǒng)的通訊,快速獲取ESD設(shè)備的數(shù)據(jù)信息并按事件順序記錄方式加以處理,從而實現(xiàn)在線監(jiān)控及故障追憶的功能。 　　 在石化等工業(yè)企業(yè)的重要裝置,例如催化、焦化、加氫等系統(tǒng)都獨立設(shè)置ESD系統(tǒng),其必要性在于降低控制功能和安全功能同時失效的概率，當(dāng)維護DCS部分故障時也不會危及安全保護系統(tǒng)。 　　對于大型裝置或旋轉(zhuǎn)機械設(shè)備而言，緊急停車系統(tǒng)響應(yīng)速度越快越好。這有利于保護設(shè)備，避免事故擴大；并有利于分辨事故原因記錄。而DCS處理大量過程監(jiān)測信息，因此其響應(yīng)速度難以作得很快；DCS系統(tǒng)是過程控制系統(tǒng)，是動態(tài)的，需要人工頻繁的干預(yù)，而且DCS操作界面主要是面對操作員的,這有可能引起人為誤動作；而ESD是靜態(tài)的，不需要人為干預(yù)，這樣設(shè)置ESD可以避免人為誤動作。 2 系統(tǒng)分析 北京戴安自動化設(shè)備有限公司承接中石化某煉油廠ESD在線監(jiān)視及診斷系統(tǒng)集成工程。廠方催化裂化裝置的控制系統(tǒng)主要由三部分構(gòu)成：裝置過程控制HONEYWELL公司的TDC3000、裝置自保AB公司的PLC5/20和機組控制系統(tǒng)FSC。其中PLC5/20和FSC都是緊急停車系統(tǒng)，以確保工藝生產(chǎn)安全和人身設(shè)備安全。但由于三套系統(tǒng)相互獨立，在出現(xiàn)聯(lián)鎖停車時，無法及時查找到第一故障點，不利于故障處理，因此增加了一套上位監(jiān)控系統(tǒng)。 　　催化裂化裝置除了TDC3000系統(tǒng)用于過程控制外，裝置自保采用的是AB公司的PLC5/20，機組控制系統(tǒng)采用FSC系統(tǒng)， FSC系統(tǒng)在應(yīng)用的初期，由于各種原因造成硬件故障頻繁，造成機組非計劃停車，因此增加了一套PLC5/20作為FSC系統(tǒng)的后備，輸入和輸出通過繼電器板進行隔離和切換。在正常運行時，PLC5/20的輸出不到現(xiàn)場設(shè)備，只有當(dāng)FSC系統(tǒng)有硬件報警時，PLC5/20的輸出到達現(xiàn)場設(shè)備，以起到后備作用。 　催化裂化裝置的裝置自保與主風(fēng)機M101的聯(lián)鎖存在關(guān)聯(lián)關(guān)系，工藝邏輯圖見圖1。 即當(dāng)裝置聯(lián)鎖動作時，帶動M101安全運行；而M101安全運行或聯(lián)鎖停車也會帶動裝置自保動作，由于兩套系統(tǒng)各自獨立，F(xiàn)SC系統(tǒng)有SOE記錄，通過SOE軟件自動將記錄存儲在存儲器內(nèi)，以便以后按操作員的指令顯示和分析進行事件追憶；但裝置自保沒有，同時裝置自保在設(shè)計時為了在各種狀態(tài)下便于工藝操作，設(shè)置了A、B、C三個操作區(qū)域，參見見圖2。在操作時存在誤操作的可能。因此一旦發(fā)生聯(lián)鎖停車，可能的第一故障原因有：裝置自保動作、機組聯(lián)鎖動作、人為誤操作。 　為了在裝置發(fā)生非正常停車時，能夠準(zhǔn)確的查找到第一故障點，縮短故障的處理時間，就設(shè)計利用兩套ESD系統(tǒng)都有PLC5/20的條件，利用AB公司的RSVIEW32軟件和必要的硬件設(shè)施，將原來兩套相互獨立的系統(tǒng)采用相同的時間基準(zhǔn)來采集和記錄實時數(shù)據(jù)，并按事件順序進行記錄，從而實現(xiàn)類似SOE系統(tǒng)的部分功能，以便于故障分析。 圖1裝置自?！黠L(fēng)機工藝邏輯圖 圖 2 裝置自保操作區(qū)域 3 系統(tǒng)設(shè)計 　由于裝置已運行多年，因此本次的實施方案要求：原兩套PLC系統(tǒng)的硬件和軟件不作任何修改，只將通信電纜連接上即可，對系統(tǒng)不會造成任何影響，在裝置檢修期間完成。 3.1硬件構(gòu)成 　　原ESD系統(tǒng)不變，控制站通過AB總線DH+和插有DH+通訊卡1784-PKT的上位機聯(lián)接起來，構(gòu)成系統(tǒng)，如圖3所示；具體接線如圖4所示。 圖 3 系統(tǒng)構(gòu)成 圖4 系統(tǒng)接線 3.2軟件說明 　系統(tǒng)軟件通過AB公司上位機監(jiān)控軟件RSVIEW32完成，RSView32是基于組件集成并用于監(jiān)視和控制自動化設(shè)備和過程的人機界面監(jiān)控軟件。利用RSView32可以廣泛的和AB PLC及任何第三方的PLC建立通訊連接，完成廣闊的監(jiān)控應(yīng)用?？蓪崿F(xiàn)以下系統(tǒng)功能： （1）數(shù)據(jù)采集。RSVIEW32軟件包的數(shù)據(jù)庫建立起來方便、快捷,而且數(shù)據(jù)庫可根據(jù)所要采集數(shù)據(jù)的重要型、安全級別、速度要求分成七個不同的數(shù)據(jù)區(qū)，每個數(shù)據(jù)區(qū)的采集速度，前臺應(yīng)用和后臺處理的時間分配可由編程組態(tài)人員設(shè)定，這樣以來，我們就可以將要求采集速度快的現(xiàn)場點，象按鈕觸點信號這樣的瞬間事件，歸結(jié)在一個數(shù)據(jù)區(qū)，采集速度可以達到毫秒級，而其它模擬量和狀態(tài)開關(guān)類信號又按不同要求將速度適當(dāng)放寬，這樣一來，即解決了瞬間撲捉要求的速度問題，又有效地分配了計算機工作負(fù)荷，一旦現(xiàn)場某一環(huán)節(jié)或某一操作區(qū)發(fā)生了導(dǎo)致停機的信號源，系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫就有效的記錄下它的原始數(shù)據(jù)，提供給系統(tǒng)其它功能。 （2）設(shè)備狀態(tài)監(jiān)視。PLC 運行狀態(tài)及電氣設(shè)備遙控、故障、運行等狀態(tài)信號在畫面上通過顏色變換進行動態(tài)地顯示出來。 （3）報警收集及處理。通過報警總貌畫面，報警記錄畫面及監(jiān)測設(shè)備顏色變化等多種方式提示操作人員報警點、報警發(fā)生時間、是否對報警進行確認(rèn)等功能。通過該功能，監(jiān)控人員就可以通過音響和畫面第一時間得到故障信息，從而及時準(zhǔn)確的進行處理。 •歷史趨勢記錄 通過歷史趨勢記錄畫面分別對模擬信號和事件報警進行趨勢畫面顯示,協(xié)助操作人員通過歷史數(shù)據(jù)分析事故原因,操作指導(dǎo)。 •操作記錄 通過操作記錄畫面記錄、顯示及打印操作人員及系統(tǒng)操作的所有操作事件，操作員記錄可按要求選擇記錄格式，存儲時間及打印的時間間隔。 •事件順序記錄 通過事件記錄畫面按時間順序記錄、顯示及打印所有設(shè)備故障或報警事件及相關(guān)信息，事件記錄可按要求選擇記錄格式，存儲時間及打印的時間間隔。通過該功能，監(jiān)控人員就可以通過發(fā)生事件時間順序，順藤摸瓜查找第一故障點，從而準(zhǔn)確的進行處理。例如，進料流量低和反應(yīng)溫度低以及現(xiàn)場操作人員根據(jù)情況都可切斷進料，切斷進料的順序動作就是關(guān)原料油進料閥、開原料油返回閥、關(guān)回?zé)捰蜐{進料調(diào)節(jié)閥、關(guān)預(yù)提升干氣調(diào)節(jié)閥、關(guān)急冷水調(diào)節(jié)閥、開預(yù)提升蒸汽調(diào)節(jié)閥、關(guān)急冷汽油調(diào)節(jié)閥等動作。這樣的聯(lián)鎖反應(yīng)對生產(chǎn)和設(shè)備影響都很大，通過事件順序記錄，就可以分析出來這樣的聯(lián)鎖反應(yīng)是正常的事故聯(lián)鎖保護，還是人為的誤操作。聯(lián)鎖保護是何種原因引起的，從而幫助我們查找原因。 4 結(jié)束語 系統(tǒng)改造后，經(jīng)實際模擬測試，可通過監(jiān)控系統(tǒng)完成ESD的 在線監(jiān)控及診斷功能.操作員按鈕誤動作引起系統(tǒng)停車以及設(shè)備工況原因造成事故停車等都可以通過系統(tǒng)按時間順序完整的記錄下來，方便事后事件追憶。