(2)DO卡(3664,3604E,3636R)
所有DO卡均有3路完全隔离的输出分电路,3604E及3636R利用具有TRICON专利的四方表决器进行表决.3664双通道输出卡在两个输出间进行表决,如一致输出结果至现场,不一致则输出安全状态为OFF. 所有输出卡具有OVD(Output Voter Diagnostic)检测功能,即DO卡定期发出一个反状态信号以检测输出分电路是否故障,时间保证在2ms内,一般为500ms,不会影响现场控制. 所有输出卡均具有STACK ON及STACK OFF功能,如发现STACK OFF故障,由于是故障安全型设计,DO卡输出保持故障状态,热备卡不切换. 3636R为继电器型输出卡.
(3)通信卡(4329,4409)
NCM(网络通信模件)网卡(4329)支持的通信协议如表3所示.
SMM卡(4409)是专门针对Honeywell TDC 3000而设计,使TRCION系统作
为UCN网络的一个子站与DCS系统进行通信.功能如下:
(a)传送所有I/O点至DCS;
(b)将所有TRICON系统报警信号传送至DCS;
(c)与DCS进行所有Alias的读/写;
(d)在DCS上对TRICON系统进行诊断;
(e)在TDC-3000上对TRICON系统进行写保护;
(f)与DCS时间同步;
(g)在DCS上作SOE ;
(h)可作热备通信.
(4)远程机架通信卡(RXM)
在同一个TRICON系统中,如果相邻两个机架距离太远时,可利用三重化远程机架通信卡进行通信.
(5)TRICON V9系统容量
TRICON V9系统由一个主机架和最多14个扩展机架或14个远程扩展机架组成.最大系统是15个机架,可支持总数为118个I/O模件(控制点总数由各模件型号决定);并可通过通信卡与上位操作站,Modbus主机,Foxboro与Honeywell的DCS等设备通信. TRICON V9系统还具有在线修改程序的功能,在修改过程中能保证系统控制不间断,并具有I/O点的强制功能,能根据现场改变变量值.
三 系统配置及网络结构
1. 系统配置
乙烯装置的控制区域有裂解炉区,急冷区,压缩区,热区,冷区,汽油加氢区,包含设备有4台100kt/a裂解炉,压缩机,反应器,精馏塔等,接入ESD系统的数据类型有DI,DO,AI.由于I/O点众多,数据 类型复杂,为确保系统的可靠性和运算速度,设计上应用两套TRICON V9系统构成整个装置的ESD控制.考虑到控制机柜间和中央控制室距离比较远(相距800m),如将所有的操作开关及灯屏信号用信号电缆接入控制室,势必增大投资费用,为此充分利用了TRICON V9系统的远程扩展功能,将在中央控制室的操作信号接入远程机架,再利用光纤将其与在远方的主机架连接,实现远程通信.因为远程机架的连接也是三重化的,并且每个机架都采用了双路光纤进行通信,所以保证了信号的可靠性,并大大缩短了施工时间.另外,整个ESD大部分槽位都有热备卡,这样,可确保系统的可靠性 。 除以上用于I/O点处理的卡件外,每个系统另配有一块SMM卡和NCM卡.通过Hub将SYS1,SYS2,工程师站,SOE站组成一个小型以太网络用于系统的维护和状态监测,SYS1,SYS2分别设为NODE1和 NODE2,TCP/IP地址分别为192.168.1.1和192.168.1.2. 通过SMM卡使ESD系统与DCS通信,DCS系统把ESD作为VCN网络上的一个节点设备,SMM的通信速率达10Mb/s,是TRICON系统中3种通信方式中通信速度最快,通信容量最大的一种,设置的站号分别为41,43,用户可方便地在DCS操作站上检查各个I/O点状态以及TRICON系统卡件的状态,以提高操作的稳定性,有利于及时发现故障.
2. 软件编制
乙烯ESD编程软件是Tristation 1131,利用1131可进行系统组态,系统诊断 及应用软件编制.此软件在Windows NT操作系统下运行,它有3种编程语言: 功能块图,梯形图,结构语言.其中功能块图直接,易读.1131除自身带有大量 常用的功能块外,还允许用户根据需要编制功能块,方便重复使用.在乙烯装置中是利用功能块图进行编程,SYS1和SYS2的应用程序分别为Program1.PT2和Program2.PT2.在Program1.PT2中编写了2oo3表决功能块,模拟量输入处理, 偏差报警等功能块,并输出至用户功能库ETHYLENE.LT2,在Program2.PT2中 调用.在两个程序中均设3个SOE块,所有 DI点和内存点都可用SOE记录下来,Program1.PT2和Program2.PT2的扫描时间分别为90ms,120ms.
3. 现场仪表部分的ESD实现
(1)根据TEC的要求,SIL3级的联锁切断阀采用调节阀与切断阀合二为一的方法,ESD的控制信号控制电磁阀的动作,DCS控制阀门的开度.阀门定位器采用具有位置检测功能的Fisher DVC6000系列,阀位信号通过Moore公司的SPART 检测出来.SPART是一种Hart信号检测器,它从智能阀门定位器中读出HART 信号,然后转换为4～20mA标准化信号输出到DCS显示;DCS系统再将此信号与该 点的OP(输出信号)比较,当偏差大于*1%时系统发出报警。
(2)电磁阀工作电压选用24V DC,为避免电缆的压降造成电磁阀出现工作电压过低的情况,现场电磁阀采用ASCO公司低功耗型.此种电磁阀功耗仅为1.4W, 适合远距离使用.所有电磁阀均采用单控型,正常情况下得电励磁,故障时失电动作.
(3)在ASCO电磁阀和Fisher智能定位器相配合使用时,应注意电磁阀的CV(流通能力)值必须大于0.49,否则阀门定位器会引起振荡,从而使调节阀振荡.
(4)用压力变送器代替压力开关,有利于信号在DCS上显示,同时防止压力开关出现动作不灵的弊病.
4. ESD系统的设计特点
(1)SIL3级联锁输出控制电磁阀的信号线上不加隔离继电器,有利于回路进行StAck On检测;
(2)非SIL3级联锁回路及其他与电气配电室相关的用于机泵开/停控制的信号 用中间继电器隔离,其励磁方式设计成故障安全型;
(3)输出模块设置成故障安全型,当系统出现故障时输出保持原值不动;
(4)为尽量降低系统的故障率,采用MTL5073温度变送器型安全栅,将温度信号变换为4～20mA信号,既满足本质安全控制的要求,又实现了信号的标准化转换.
四 ESD系统需考虑的问题
乙烯扩建装置建成投产以来,ESD系统运行十分稳定.分离塔系统实现了SIS控制,装置的安全可靠性得到大大提高;但发生停车的概率提高了,停车的面积也扩大了,这也就降低了系统的可用性,这是一对矛盾.在专利商的要求下,SIS系统已经投用,由于此种技术在国内尚属首次使用,如何处理好可靠性与可用性之间的关系,还要作深入的探讨,研究.其中存在的问题归纳起来有以下几点:
(1)在老区CW(循环水)故障时,有无必要停新区 在新区CW故障时,有无必要停老区 从布局和结构上考虑老区和新区是相对独立的,能否实现互不影响
(2)在CW故障时,原料泵是否有必要全停 若原料泵实现人工停,是否有时间 是否会造成危害 这值得探讨;
(3)B阀自动关闭后,闭锁的时间多长为合适
以上几点必须在生产过程中摸索,总结,以使装置的安全可靠性和可用性都 达到最合理的水平,实现装置运行的最优化.
五 结语
乙烯装置ESD系统的设计是一项十分复杂的系统工程,从专业上来看牵涉到工艺,电气,仪表,设备等专业,从设计上来看牵涉到外商,国内的多家设计院,从设备上来看牵涉到国内外多家供应商, 各家单位必须遵循的最主要原则就是要建立统一的设计标准,使用有成熟经验的产品,确保系统安全可靠;在系统设计中要充分吸取以往工作中的经验和教训,结合工艺特点,并将此深刻地融化 到设计中去,对于SIS系统的使用状况还要在投用后进行及时完善.
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