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安全儀表系統(tǒng)在芳烴聯(lián)合裝置聯(lián)鎖系統(tǒng)改造中的應(yīng)用

文檔作者：金斌任洪喜文檔來(lái)源：中國(guó)石油遼陽(yáng)石化公司產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整項(xiàng)目部		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年01月05日
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第5O卷第6期
2014年12月
石油化工自動(dòng)化
AUToMAT10N IN P rR0一CHEMICAL INDUSTRY
Vo1．50，No．6
December，2014
安全儀表系統(tǒng)在芳烴聯(lián)合裝置
聯(lián)鎖系統(tǒng)改造中的應(yīng)用
金斌，任洪喜
(中國(guó)石油遼陽(yáng)石化公司產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整項(xiàng)目部，遼寧遼陽(yáng)111003)
摘要：針對(duì)控制系統(tǒng)運(yùn)行年限增長(zhǎng)，逐漸進(jìn)入故障高發(fā)期，系統(tǒng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)不斷加大的問(wèn)題，采用先進(jìn)可靠技術(shù)對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行
改造。針對(duì)芳烴聯(lián)合裝置儀表聯(lián)鎖系統(tǒng)存在的問(wèn)題，采用安全儀表系統(tǒng)升級(jí)改造方案并解決了多項(xiàng)實(shí)際問(wèn)題，確保了芳烴聯(lián)合
裝置聯(lián)鎖系統(tǒng)的穩(wěn)定、可靠運(yùn)行。
關(guān)鍵詞：安全儀表系統(tǒng)冗余容錯(cuò)接地SOE 聯(lián)鎖生命周期
中圖分類號(hào)：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號(hào)：1007—7324(2014)06—0073—02
隨著現(xiàn)代化煉油化工裝置復(fù)雜性和危險(xiǎn)程度
的逐步增加，對(duì)安全和控制的要求越來(lái)越高。中國(guó)
石油遼陽(yáng)石化公司運(yùn)行了2O a左右的Honeywell
LM儀表聯(lián)鎖控制系統(tǒng)已經(jīng)進(jìn)入了故障的高發(fā)期，
伴隨著系統(tǒng)備件購(gòu)買難度的增加及技術(shù)服務(wù)能力的
欠缺，控制系統(tǒng)運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)不斷加大，該公司根據(jù)生
產(chǎn)實(shí)際的需要積極探索控制系統(tǒng)的改造。筆者從改
造的角度探討安全儀表系統(tǒng)(SIS)的應(yīng)用技術(shù)。
1 芳烴聯(lián)合裝置流程及聯(lián)鎖系統(tǒng)概述
芳烴聯(lián)合裝置包括預(yù)加氫、連續(xù)重整和再生、
芳烴抽提、芳烴分流、甲苯歧化、吸附分流、異構(gòu)化、
公用工程及中間罐區(qū)等單元，主要含有石腦油、氫
氣、苯、甲苯、燃料油及C6一C9芳烴混合物的可
燃、有毒介質(zhì)。整個(gè)裝置聯(lián)鎖包含20多個(gè)聯(lián)鎖邏
輯單元，聯(lián)鎖控制系統(tǒng)采用LM 系統(tǒng)，控制器為冗
余配置，I／O卡為單配置，系統(tǒng)作為UCN網(wǎng)上的
一個(gè)節(jié)點(diǎn)，硬件組態(tài)通過(guò)DCS工程師站進(jìn)行，軟件
采用梯形圖，通過(guò)編程器進(jìn)行編程。原聯(lián)鎖系統(tǒng)的
AI點(diǎn)為68點(diǎn)，DI點(diǎn)為90點(diǎn)，DO點(diǎn)為68點(diǎn)。
隨著聯(lián)鎖系統(tǒng)逐漸進(jìn)入了老化期，特別是電源
模板、通信模板、控制器模板和I／O模板相繼都出
現(xiàn)過(guò)故障。使控制系統(tǒng)運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)不斷加大，這些
都為聯(lián)鎖系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)極大的隱患，采用新
技術(shù)對(duì)其進(jìn)行改造已成為必然的選擇。
新采用的SIS為Honeywell的SM 系統(tǒng)，采用
四取二診斷(2oo4D)配置，冗余的中央控制器，冗
余的I／O，按照DIN19250標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)配置符合
TuV AK6級(jí)及IEC 61508 SIL3標(biāo)準(zhǔn)安全認(rèn)證。
四重化處理器模塊(QPM)是SM 系統(tǒng)的心臟，每
個(gè)QPM模塊有2個(gè)微處理器和2個(gè)內(nèi)存。處理
器的每次讀寫指令都先對(duì)硬件和邏輯運(yùn)算進(jìn)行比
較，另外對(duì)硬件的診斷測(cè)試使QPM模塊的診斷覆
蓋率可高于99 9／6，因而在一個(gè)QPM模塊運(yùn)行的情
況下仍可以保證系統(tǒng)的安全等級(jí)達(dá)到AK6級(jí)。同
時(shí)為了SIS的整體安全性，電源系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、
I／O卡件等為冗余配置，穩(wěn)壓電源經(jīng)過(guò)TnV認(rèn)證，
I／O卡件為光電隔離型，支持無(wú)源和有源輸入，系
統(tǒng)還包含一個(gè)24 V(DC)的漏電檢測(cè)器(ELD)，
ELD將檢測(cè)漏地故障并發(fā)出報(bào)警信號(hào)。
2 控制系統(tǒng)的改造方案
2．1 中央處理器的冗余方式
隨著流程工業(yè)用戶對(duì)于IEC 61508，IEC
61511的認(rèn)知和接受，安全意識(shí)不斷加強(qiáng)，特別是
流程工業(yè)企業(yè)更加關(guān)注生命周期安全的問(wèn)題。系
統(tǒng)改造時(shí)充分考慮對(duì)SIS硬件和軟件高可靠性、高
安全性、高可用性和性能價(jià)格比的需求；同時(shí)對(duì)計(jì)
算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、自診斷技術(shù)、冗余容錯(cuò)技術(shù)也
進(jìn)行了充分考慮，最終選取了經(jīng)過(guò)TnV安全認(rèn)證
的“2oo4D”架構(gòu)的SM 系統(tǒng)邏輯控制器。
2．2 檢測(cè)信號(hào)和執(zhí)行信號(hào)的處理
檢測(cè)信號(hào)和執(zhí)行信號(hào)的可靠性也直接影響到
SIS的安全性，為減小現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的故障概率，系統(tǒng)
改造時(shí)充分考慮了原LM 系統(tǒng)的信號(hào)處理方式。
按照SIS設(shè)計(jì)規(guī)范關(guān)于安全儀表的構(gòu)成應(yīng)使中間
環(huán)節(jié)最少的原則，原LM 系統(tǒng)中，現(xiàn)場(chǎng)來(lái)的4～
20 mA信號(hào)經(jīng)過(guò)報(bào)警門限開關(guān)轉(zhuǎn)為開關(guān)量進(jìn)入系
統(tǒng)，改造后，4～2O mA信號(hào)直接進(jìn)入SM 系統(tǒng)；對(duì)
稿件收到日期：2014—08—21。
作者簡(jiǎn)介：金斌(1968 )，男，2003年畢業(yè)于遼寧石油化工大學(xué)計(jì)
算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)，獲學(xué)士學(xué)位，現(xiàn)工作于中國(guó)石油遼陽(yáng)石化公
司產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整項(xiàng)目部，任儀表專業(yè)負(fù)責(zé)人、高級(jí)工程師、公司儀
表專項(xiàng)技術(shù)專家。
74 石油化工自動(dòng)化 第5O卷
于要求既進(jìn)入DCS又進(jìn)入SIS的4～20 mA信號(hào)，
則采用“一進(jìn)二出”的滿足SII 標(biāo)準(zhǔn)的安全柵來(lái)實(shí)
現(xiàn)，改變?cè)瓉?lái)信號(hào)在DCS FTA端子板的并聯(lián)分配
方式，減小信號(hào)的故障概率；SIS和電氣馬達(dá)控制
中心電動(dòng)機(jī)、電加熱器運(yùn)行顯示和啟停信號(hào)，現(xiàn)場(chǎng)
電磁閥信號(hào)之間采用24 V(DC)，8 A的繼電器進(jìn)
行隔離，保證SIS的DI，DO輸入是干接點(diǎn)信號(hào)，避
免干擾信號(hào)的竄入，保證系統(tǒng)的安全性。
2．3 過(guò)程控制方案的集成
增壓機(jī)西門子S5～115U控制系統(tǒng)運(yùn)行約20 a，
系統(tǒng)硬件故障頻發(fā)，系統(tǒng)和DCS的通信故障由于硬
件的原因已無(wú)法解決，廠家的技術(shù)服務(wù)已無(wú)法滿足
系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的要求。在符合設(shè)計(jì)規(guī)范的基礎(chǔ)
上，在SIS升級(jí)時(shí)，把增壓機(jī)控制系統(tǒng)的功能集成在
SIS里面，徹底解決了機(jī)組控制存在的風(fēng)險(xiǎn)和隱患。
2．4 和原DCS的通信
由于DCS與SIS采用不同的硬件結(jié)構(gòu)、控制
網(wǎng)絡(luò)和人機(jī)界面，兩種系統(tǒng)使用不同的工程組態(tài)工
具。系統(tǒng)升級(jí)改造時(shí)，SIS通過(guò)RS一485 Modbus
RTU協(xié)議方式與DcS通信，DCS為主站，SIS為
從站。DCS通過(guò)SI卡，軟件組態(tài)時(shí)通過(guò)建立數(shù)組
點(diǎn)和CL語(yǔ)言編程讀取SIS數(shù)據(jù)并進(jìn)行相應(yīng)工程
轉(zhuǎn)換，通過(guò)DCS的動(dòng)態(tài)鏈接在操作站上進(jìn)行顯示。
3 系統(tǒng)改造方案
根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)多年的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和曾產(chǎn)生的問(wèn)題，系
統(tǒng)技術(shù)改造過(guò)程中，對(duì)所有問(wèn)題進(jìn)行了詳細(xì)考慮和
探討，并得以實(shí)施，使原系統(tǒng)存在的問(wèn)題得到了根
本解決。
3．1 工程師站和操作站的配置
目前的工程師站一般為服務(wù)器類型，操作站的
數(shù)據(jù)讀取均來(lái)自工程師站，在選配工程師站時(shí)應(yīng)考
慮冗余配置，這樣一旦其中1臺(tái)工程師站出現(xiàn)問(wèn)題
不會(huì)影響操作站的操作。工程師站的配置為鏡像
雙硬盤，和SIS的通信方式為雙網(wǎng)卡的通信方式，
確保系統(tǒng)硬件可靠運(yùn)行。
3．2 系統(tǒng)SOE站
系統(tǒng)SOE應(yīng)充分考慮硬件和軟件的配置，
SOE站建議獨(dú)立配置，SOE事件在軟件組態(tài)時(shí)應(yīng)
考慮全面，否則會(huì)影響將來(lái)的故障查找。
3．3 干擾信號(hào)的防范
干擾信號(hào)的防范應(yīng)充分考慮以下幾個(gè)方面：
系統(tǒng)的的雙路220 V(AC)供電建議均取自UPS，
不應(yīng)一路取自UPS，一路取自市電，這樣減少市電
對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，使系統(tǒng)工作更穩(wěn)定；接地電阻和
接地連接電阻應(yīng)滿足系統(tǒng)和規(guī)范的要求，保護(hù)地和
工作地接地排不應(yīng)混接；應(yīng)考慮正確敷設(shè)電纜，確
保動(dòng)力線和儀表信號(hào)分開鋪設(shè)，避免產(chǎn)生干擾。
4 結(jié)束語(yǔ)
升級(jí)后的SIS解決了原系統(tǒng)存在的隱患和問(wèn)
題，系統(tǒng)更加開放，安全性、可靠性更加提高；改造
后的系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，對(duì)裝置的長(zhǎng)周期安全穩(wěn)定運(yùn)行
起到了保駕護(hù)航的作用，也為其他系統(tǒng)的技術(shù)升級(jí)
改造積累了經(jīng)驗(yàn)。
參考文獻(xiàn)：
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臺(tái)達(dá)推出多功能電力監(jiān)測(cè)儀表
近日，臺(tái)達(dá)推出多功能電力監(jiān)測(cè)儀表DPM—C530A，針對(duì)工業(yè)、公共設(shè)施、樓宇等電力監(jiān)控與節(jié)能需求而設(shè)計(jì)，可精確
測(cè)量各種電力參數(shù)，進(jìn)行越限報(bào)警和數(shù)據(jù)記錄，提供強(qiáng)大的通信及監(jiān)控功能，特別適用于對(duì)電力質(zhì)量、設(shè)備精密度要求較高
的場(chǎng)合。
該儀表利用網(wǎng)絡(luò)將所有用電信息及時(shí)、準(zhǔn)確地反饋到控制中心，便于用戶管控用電量，降低用電成本，隨時(shí)監(jiān)控了解系
統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)的情況。最高支持31階諧波、總諧波成分、電流電壓不平衡度等電力參數(shù)測(cè)量；儲(chǔ)存空間最多可記錄500筆事
件，最高可記錄2個(gè)月的數(shù)據(jù)，方便用戶分析歷史狀態(tài)，并且可依據(jù)內(nèi)建29種報(bào)警事件前端即時(shí)進(jìn)行LED燈閃爍預(yù)警，后
端警示信息通知、時(shí)間標(biāo)記的警告事件記錄。而內(nèi)建的2組獨(dú)立時(shí)問(wèn)區(qū)間實(shí)功、虛功電能統(tǒng)計(jì)暫存器，可搭配DI輸入或通
信控制，統(tǒng)計(jì)某設(shè)定時(shí)間區(qū)間內(nèi)實(shí)功電能的數(shù)值。
該儀表的電流／電壓測(cè)量精度達(dá)±0．2 ，功率、電能、功率因數(shù)及測(cè)量精度為士0．5 ，諧波含有率測(cè)量精度為±1 。
最大功耗為4．6 W，可在一2O～7O℃的環(huán)境中運(yùn)行，存儲(chǔ)溫度范圍為一30-80℃ ，符合IEC 61000電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)，輻射干擾
及傳導(dǎo)干擾達(dá)到EN 55011A級(jí)，安全性符合歐洲CE，IEC61010標(biāo)準(zhǔn)，前面板為IP52級(jí)防護(hù)，接線靈活，拆裝便利。能夠滿
足不同領(lǐng)域電量測(cè)量的需求，可廣泛應(yīng)用于工廠自動(dòng)化，能源管理系統(tǒng)，中低壓配電盤，建筑自動(dòng)化等行業(yè)。(中達(dá)電通股
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