苯乙烯装置ESD系统改造及问题浅析

1、自动化技术与应用年第卷第期 90 | T echniques of Automation & Applications经验交流Technical Communications苯乙烯装置E S D 系统改造及问题浅析管相途（茂名乙烯仪表车间，广东茂名）摘要：主要介绍系统的工作原理及苯乙烯装置系统配置应用情况，着重对系统的改造进行说明及讨论了在调试过程中出现的主要问题和解决方法。关键词：；冗余；联锁；故障中图分类号：文献标识码：文章编号：（）Reconstruction of the ESD System for a Styrene PlantGUAN Xiang-tu( Maoming

2、Ethylene Industry Complex Corporation Department of Instrument, Maoming 525000 China Abstract: This paper introduces the Emergency stop Device(ESD in the styrene plant, and presents the reconstruction of the ESDsystem with the HIMA H51q-HRS system.Key word: ESD; Redundancy; Interlock; failure收稿日期：引言

3、万吨年苯乙烯装置是茂名乙烯主要装置之一，装置加工原料乙烯、苯及产品苯乙烯、甲苯、乙苯都具有易燃和有毒性质。脱氢单元反应温度高达以上，一旦物料泄漏将造成重大事故。所以工艺对自动控制和安全管理的要求很高，所以必须选择高可靠性和高精确度的测量仪表、执行机构、控制系统，以满足要求。其原来使用的紧急停车系统（）为年随着苯乙烯装置的建设投产而使用的公司生产系统，中央处理单元、卡均为热备冗余，且每个中央处理单元管理一套卡，且两套同时运行。每个中央处理单元通过协处理器与系统通讯。操作站监控软件版本为、：。问题的提出系统经过近十年的运行，暴露出许多不足，主要问题有：原系统采用操作系统作为软件平台，操作维护相当不

4、便；原设计中的报警信息是通过打印机直接打印出来的，系统没有信息保存功能。一旦打印机故障，报警信息就会丢失，给生产事故的查询分析造成困难；原系统硬件版本落后，对今后备件及系统的整体性能都有影响；原系统目前无法进行程序编译，无法针对现场进行逻辑修改。最主要的是系统多次出现故障，甚至于造成装置停车，因此我们决定对其进行升级改造。 HIMA的ESD 系统简介H q 系列ESD本次所升级的的系列系统是经过生产实践验证的故障安全型控制系统，它可以更好更安全地控制生产过程。系统有一个框架结构，由中央单元、扩展接口和电源供应模件组成的单元高的中央机架，和最多可以连接个子机架构成。的系统是以四重化（）技术为核心

5、的系统结构，即系统的中央控制单元共有四个微处理器，每二个微处理器集成在一块模件上，再由块同样的模件构成中央控制单元。一块模件已经构成结构，而的结构产品就完全可以满足的安全标准，并早已获得了认证。采用双结构，即结构的目的是为用户提供最大的实用性（可利用性）和高度的冗余容错能力，其容错功能使系统中任何一个部件发生故障，均不影响系统的正常运行。如图所示：系统基本扫描周期为（非冗余结构），（冗余结构），分辨率为级。系统的事件顺序记录系统功能可对系统本身的故障或导致联锁停车的各种事件进行记录。HIMA 自动化系统原理图H q HRS 结构自动化技术与应用年第卷第期 Techniques of Autom

6、ation & Applications | 91经验交流Technical Communications的使用工业进行组态、监视、操作和文档管理、用户程序输入，且把它编译成机器码，这些工作可以在个人计算机上完成，而不需要连结的可编程电子系统。软件包是符合标准的工业化软件包，提供标准功能块语言进行编程，可执行逻辑运算、顺序控制等各种控制程序。软件包的反向编译功能允许在线修改和下装程序而勿须进行下装后的的逐点测试（此功能经ü认证）。它完全可以满足炼油、石化、天然气等行业的各类危险型装置和各种设备的安全控制要求。为了装载、测试和监视，个人计算机可通过串行接口或与连接在一起。系统的

7、安全性和可用性根据安全性和可用性的需要，的不仅在中央设备而且在级上，均可提供单的或冗余的设备配置。冗余配置增加了系统可用性，当其中一个模件发生故障时将被自动切除，它所对应的另一个模件可以续继运行。诊断功能的自诊断技术可在一个扫描期内对系统的全部硬件进行诊断。和卡件的故障检测信息均可显示在系统的上，以位字符显示在信息窗和系统的工作站上。故障模件的位置可被显示出来，例如，机柜号、卡件架号、槽路号等。事实是每一块故障卡都被诊断出来，以便维护人员得知故障所在，并替换相应的卡件。所有模件均可带电插拨，而不干扰系统的运行。下述重要的功能，在的自动化系统中采用：增强的自检功能运行中模件测试功能冗余中央模件的

8、数据传输和数据比较功能在中央区域故障的情况下，整个系统可通过一个独立的高优先级别的检测看门狗（）的硬电路系统，发出停机命令而使生产装置安全停车。在运行中某个模件故障的情况下，无任何修复时间限制，并可在线更换故障卡件。系统软件ELOP II编程软件是符合的标准软件。包含种模块，根据用户的实际需要，它们即可单独使用，也可混合使用：设计（预先无附加程序的可编程序功能块或利用库中的）操作（控制，监视，强制）工具（程序，或选择连接至外部系统，不定期地升级）的运行基于操作系统，系统配置要求（最小）：，内存。软件将被预装在工程师站中（）工程师站将用于自动设备与编程设计，具有的编程、下装、监视和文挡处理功能。

9、顺序事件记录（Sequence of Event Recording-SER/ SOE）对于系统，可提供软件包，最多记录，个事件。与DCS 的同步信号通过的或接收时间同步信号。苯乙烯装置ESD 系统的配置应用苯乙烯装置原采用德国公司的系统，年大修时升级为系统，其中央处理单元、总线、模件都冗余，两个中央控制模件各管理一套卡，成为两套独立并行运行的系统组成。每个中央控制模件通过协处理器与通讯。其系统配置如图所示：系统的主机架主要由个中央控制模件、个电源卡、个电源监视卡、个协处理器卡组成。所用卡为：卡，卡。通过机组态、监视。软件版本用执行逻辑编程和监视，用于旁路和。苯乙烯装置系统在安全性上为保证安全

10、生产在烷基化和脱氢单元反应系统设置完善的联锁系统。主要联锁回路套，所有的联锁信号点都是数字量输入或数字量输出，其中点点，点点。装置的安全联锁功能全由来完成，系统为在系统现场故障或电源故障时保护设备或装置工段过渡到安全状况而设计。输入输出卡、和电源都设冗余，以保证系统具有高可靠性和故障安全配置。系统中的继电器和电磁阀在正常情况下处于励磁状态。触发元件的接点通常处于闭合状态，接点打开时触发停车程序。根据苯乙烯装置的特点设置组切断安全停车功能，即把工艺上相对独立的烷基化单元和乙苯单元，的脱氢单元和苯乙烯单元，其他辅助单元的联锁回路分别放在三个卡笼的卡中。如果一个卡笼的输出模件在运行中检测到有故障发生

11、，它将被安全停车功能自动切除，达到一个安全释放状态。为满足特殊操作用途，系统设置停车用的旁路，旁路的功能将通过操作站进行操作。以维护为目的的旁路将直接通过组态工作站操作。这两种旁路均在的上给出报警，所有报警信号将送到进行监视和报表。系统改造方案更换主机架考虑到系统兼容性。主机架由原来更换为图系统配置图自动化技术与应用年第卷第期 92 | T echniques of Automation & Applications经验交流Technical Communications。利用原有机柜安装新主机架。主机架使用个电源模块，即使其中个电源模块故障的情况下，只要所有安装在子机架的所有在模块及

12、安装在中央机架的所有模块的最大消耗电流不超过时，系统仍然可以连续安全运行。更换中央控制模件（CU ）中央控制模件由原来升级为。内有两个时钟同步的微处理器，每个微处理器都有自己的存贮器，一个处理器处理实际数据和程序，另一个处理反转的数据和程序。可测试的硬件比较器，用于两个微处理器的外部存取，在故障情况下，看门狗被设置为安全状态，并送出报警信息。这样系统的中央控制单元共有四个微处理器，目的是为用户提供最大的实用性和高度的冗余容错能力，使系统中任何一个部件发生故障，均不影响系统的正常运行。接口）用块卡替换原接口，直接装在机内用于连接至操作站（中央控制模件上接原接打印机接口），连接处增加通信终端。）用

13、块卡替换原接口直接装在机内用于连接至工程师站（中央控制模件上接原工程师站接口），连接处增加通信终端。系统配线保留原有卡件及其所有接线，更换主机架与机架之间的接线及从中央控制模件到机（含工程师站操作站），的所有通讯线。软件增加两台机，一台为工程师站，一台为以维护为目的的旁路和操作站。新系统的软件以英文系统替换原系统采用操作系统；原系统的升级为，预装在工程师站中（），工程师站将用于自动设备与编程设计、下装、监视和文挡处理功能；用开发版实现原系统用实现的以维护为目的旁路和显示逻辑图画面和操作，同时增加功能。其它）由于老系统的（看门狗）信号输出为无源触点，与新系统的有源触点但负载能力仅的硬件不同，因此

14、为适应新系统的功能，以及系统自身的安全性能，在系统外配的获得认证到的安全断电器两个，来替代原系统的触点。）原系统采用两个电源供电的原理，新系统要三路供电，所以在分电盘旁增加一个新的空气开关，以确保系统自身供电的安全可靠。）原两个协处理器为损坏后更换为。）原系统使用旧版本的组切断功能块，现使用新功能块，满足同样功能存在问题及分析问题一两个（刚改造时为）时，失败本次苯乙烯改造项目中，工艺要求增加两个和两个点的逻辑，由于之前卡没有空余的、点引出线，故需要在卡焊线，本次共焊接个和个点。修改好了程序，发现下装完后突然提示“”。检查发现上显示“”，错误指示灯亮，按下确认后显示“”，之后出现“”“”“”“”

15、“”（十六进制数）在尝试将程序清空重启动之后，再仍出现该问题。故障分析：与公司联系，答复出现该故障的可能原因有：）两个协处理器模块型号可以不同，但两个协处理器的上的操作系统要相同；）额外的延时时间（）也可能导致这个问题；）由于使用了卡，还可能由于缓冲引起通讯问题；）出现硬件问题。故障排除：将上的通信线拔出单独，将拔出底板单独，将插入的位置进行都提示失败，上的错误提示还是一样。对也不行。对单独（不论在哪边）都成功。这就说明了有硬件问题。后把二块（）取下，从裂解班取了二块备件（拨码开关和之前的已设置为一样），将一块单独插入主机架进行，成功（其间没安装过新的操作系统）。再将一块插入主机架后，程序自动

16、从之前的一块中拷贝过去，正常运行。对程序再编译一次后对两个一起，过了半分钟左右，进度条没任何滚动，出现提示：“”，重复了几次，无论“”或“”都不成功。但是让程序从一块已好程序的上拷贝到另一块上却能成功。把如图所示：从到再到修改后重新下装，问题仍存在。安装卡新的驱动后，打开，图设置额外延时时间图（下转第页）自动化技术与应用年第卷第期 132 | T echniques of Automation & Applications经验交流Technical Communications解决了与各种仪表通讯的问题，并且已经应用在石油企业中，经过长时间的运行，在系统远距离传送过程中，数据准确无误，

17、将原有设备的数据，可靠的传送到上位机，并进入管理局网络，进行数据监控和管理。为企业创造了可观的经济效益。参考文献：可编程序控制器系统手册西门子作者简介：张文焱（），男，工程师，研究方向：工业过程控制与信息通讯。如图所示：把的勾去掉。解除卡缓冲后重新下装，问题仍在。最后把目光停留在了两个协处理器和上（由于之前坏了一，用一换上，造成两个协处理器型号不同），安装旁，安装在旁。更换协理器后对两个一起成功，问题解决了。问题二程序在线的时候出现了另一个问题。在运行一段时间后工程师站便弹出提示信息：，确认后立即提示“”，该提示信息似乎随机出现。把（图），从修改为后问题仍存在。是时并没这种情况。出现连接丢失这

18、种情况在正常运行时没有问题，但日后若要在线可能就存在风险了。故障分析：出现该故障的可能原因有：）工程师站和通讯电缆没连接好。）通讯电缆周围干扰大。图系统设备管理COM 属性图作者简介：管相途（），男，工程师，主要从事控制系统及仪表维护工作。（上接第页）（上接第页）（中国）有限公司，使用手册西门子（中国）有限公司，组态王使用手册北京亚控科技发展有限公司，田晓英利用技术实现与程序的监控数据通讯自动化技术与应用，（）：改造后，用一对卡替换原接口用于连接至工程师站，连接处增加通信终端。上有两个开关，通过选择这两个开关，终端电阻能被接通，因此有可能是总线模件上的两个开关、未设置好，造成信号发散致使通讯不稳定。）其它问题。故障排除：重新上紧通讯电缆端子，问题仍存在。将通讯电缆和其它电源线分隔开，似乎出现以上信息提示的次数少了一些。将机柜背面的通信终端上的开关、由原来两个都在的位置，改为把开关拔离的位置，故障再没出现过。结束语在装置现有的系统的基础上进行升级改造，即保留所有卡件，只更换中央处理单元和相关软件，从而使系统从升级到。这一改造的主要意义在于：新系统具有四重化的中央处理单元，与原有的双重化系统相比，系统的安全性、可靠性和容错能力大大增强；新系统的软件以为平台，给工程师的操作维护带来极大便利；新系统增加了完善的功能，事故的查询分析更