橫河ProSafe-RS在聚合ESD系統中的應用

李治國 史堃

橫河ProSafe-RS在聚合ESD系統中的應用

李治國 史堃

介紹了橫河的安全儀表系統ProSafe-RS的特點與在聚合ESD系統中的應用，包括聚合ESD系統功能、與DCS集成，操作站以及與DCS控制站通訊的在ProSafe-RS中的實現，及其在生產過程中的使用效果。

聚氯乙烯；緊急停車系統；安全儀表系統；集散控制系統

1 前言

ProSafe-RS是橫河推出的世界上第一套用于過程工業、真正綜合的SIS（安全儀表系統），該系統已取得了TüV安全認證機構的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系統和CS 3000系統無縫連接和集成一體的結構，也得到了TüV安全認證SIL3級標準。其簡單的結構就可實現安全系統的高安全性和高可靠性，廣泛地應用于石油、化工、電力等行業的ESD（緊急停車系統）、BMS（燃燒器管理系統）、FGS（火氣系統）、ETS（汽輪機跳閘保護系統）等。

2 ProSafe-RS在聚合ESD中的應用

某化工集團公司引進國外的先進大型聚氯乙烯生產工藝，其DCS控制系統與ESD系統使用橫河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，主要實現聚合生產過程中的的安全保護聯鎖與后備操作功能，即緊急停車聯鎖、安全保護聯鎖、設備操作與狀態顯示與系統診斷等功能，保證了聚合生產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系統與CS 3000側進行。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的數據庫更新后，相應的集成信息在CS 3000項目中也相應的更新；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，導入SCS站中的位號名后，CS 3000系統中的HIS與FCS（DCS控制站）即可通過位號名訪問ProSafe-RS項目中SCS中的數據。

2.2 HIS的實現

Prosafe-RS系統的HIS是通過CS 3000操作監視功能來實現的。在CS 3000中建立用于監控Prosafe-RS系統的HIS，使用CS 3000導入的SCS站位號名作為數據源實現流程圖、聯鎖畫面、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控CS 3000與ProSafe-RS系統中的數據、系統與過程報警信息、系統運行狀態與診斷信息等。

2.3 ProSafe-RS與CS 3000控制站間通訊

ProSafe-RS系統的SCS與CS 3000系統的FCS在集成后處于同一網絡，不需要單獨設立網關等硬件即可用全局開關或位號名通過Vnet/IP交換數據。通過位號名通訊時，CS 3000控制站FCS可以直接通過讀寫導入SCS站的位號名來訪問SCS站的數據，它與CS 3000系統中的位號一樣，當控制站FCS讀寫SCS安全控制站的數據，只需把SCS站的數據定義為外部通訊塊類型即可。

2.4 ESD系統安全功能程序實現

聚合釜溫度、壓力、夾套循環水流量、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，而通過切換裝置使得兩個系統的輸出可以分別控制聚合釜夾套循環水調節閥、回收閥、放空閥、緊急驅動器等。通常情況下，現場設備由DCS進行生產過程的控制，而在生產過程異常或DCS故障的情況下，則由ESD系統則過這些信號完成聚合生產的安全功能。

ProSafe-RS編程語言符合IEC61131-3標準，此次項目使用FBD實現ESD系統應用程序，主要包括后備調節回路、操作回路與安全聯鎖回路。

2.4.1 后備調節與操作回路

ESD后備調節功能避免了DCS系統故障后，調節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節而導致聚合釜溫度與壓力快速升高而影響到生產與安全，它們主要包括聚合釜溫度串級調節與釜頂冷凝器流量單回路調節，回收閥等。

當DCS系統運行正常時，由DCS側的PID單回路或串級回路控制現場的調節閥，ESD系統只在HIS上顯示DCS回路的狀態與參數；而當DCS系統出現故障無法控制的情況下，由ESD側的控制回路控制現場的調節閥，ESD系統調節回路的輸出與DCS的相互跟蹤，避免在DCS系統與ESD系統間相互切換時閥門出現擾動。

應用程序中使用MOA功能塊實現調節閥在HIS上的顯示與操作，它根據3種不同情況控制調節閥。手動時，操作站手動控制調節閥門的開度；自動時，由ESD系統的調節回路輸出；停車時，按照緊急停車要求設定對應的輸出，如循環水閥門設為打開。

2.4.2 安全聯鎖回路

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

緊急驅動器聯鎖，是在加熱水或者聚合過程中發生停電、聚合釜攪拌器異常停止時，自動啟動緊急驅動器，驅動聚合釜攪拌器繼續運行。而緊急事故終止劑聯鎖，是在加熱水或者聚合過程中發生停電、聚合釜攪拌器異常停止、功率異常或者釜壓力太高自動投入緊急事故終止劑，從而終止聚合反應。聯鎖程序中使用MOB_11與MOB_21安全功能塊實現開關閥在HIS上的顯示與操作，它們與MOA塊一樣根據3種情況控制開關閥。

3 結束語

橫河的ProSafe-RS在聚合ESD的應用中，運行穩定、安全性能高，為聚合大型生產過程提供了安全與可靠保障；同時它實現了DCS與SIS的無縫集成，減少了系統規模和成本，同時簡化了設計流程，縮短了項目實施工期，集成的信息監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，內蒙古呼和浩特人，本科，學士學位，研究方向為電氣控制與自動化控制研究與應用，任項目經理。

史堃（1981-），男，山東人，大學本科，學士學位，研究方向為生產過程自動化控制及應用，任項目經理。