SM安全管理系统在煤制烯烃企业聚丙烯装置中的应用

  SM安全管理系统在煤制烯烃企业聚丙烯装置中的应用  丛丽兵【Summary】本文通过以霍尼韦尔的SafetyManager控制系统在神华包头煤化工分公司聚丙烯装置中的成功应用为例，重点介绍了该系统的硬件组成、系统结构和配置 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 ，并对日常维护中遇见的问题及处理方案进行了举例说明。【Key】煤化工；SafetyManager；控制系统：安全X924A1672-5158（2013）04-0414-020、引言神华包头煤化工分公司是世界首套、国家级煤制烯烃示范工厂，是以煤为原料，通过煤气化制甲醇、甲醇制烯烃、烯烃生产聚丙烯的煤化工项目。神华包头煤化工煤制烯烃工艺，在世界范围内开创了煤基能源化工产业的新途径，对于我国石油化工原料替代、保障国家能源安全、推进低碳经济发展具有重要的示范意义。包头煤制烯烃项目聚丙烯装置是DOW化学公司的UNIPOL聚丙烯生产工艺，采用气相流化床反应器技术生产聚丙烯产品。核心装置甲醇制烯烃，采用国产工艺技术，并在世界上首次实现工业化生产。1、系统介绍SIS（SafetyInstrumentSystem）是由传感器、逻辑解算和最终控制元件组成的控制系统， 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 用于当生产过程的预定条件受到冲击时，自动地使其处于安全状态。显然，SIS的功能性和可靠性是由其所有的组成部分的可靠性决定的。SafetyManager（以下简称为SM）是SIS的逻辑解算单元，是安全控制网络的主体。SM将霍尼韦尔的经过验证的四重化冗余（QMR）2004D技术与霍尼韦尔在集成过程安全数据、应用、系统诊断和关键控制策略方面的丰富过程安全管理专业知识结合在一起。霍尼韦尔的TOVIEC6151l和IEC61508SIL3认证解决方案实现了更高水平的安全与过程集成，能够确保功能安全分离。SafetyManager采用了独特的方法对系统过程控制和关键的安全系统进行平衡整合。它与ExperionPKS整合在一起，使安全控制器与过程控制器可以进行点对点（Peer-to-Peer）通讯，无需依赖Pc机等中间设备，也丝毫不影响操作的安全陛和数据的完整性。1.1SM系统硬件概述1.1.1系统机柜SafetyManager系统机柜采用Rittal 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 机柜，每个机架上共有10个卡笼（Chassis）位置，SM控制器和10卡通常从机架的Chassis2开始配置，所以控制器机柜内的机架最多放置8个10Chassis，如果是单独的10机柜，就可以最多放置9个10Chassis。1.1.2控制器（QPP）控制器是SafetyManager控制系统的核心，主要功能是：持续的周期执行读输入信号，执行功能逻辑程序，写输出到输出卡功能，连续测试系统硬件，以保证安全控制。1.1.3通讯卡（USI）USI是UniversalSafetyInterface的缩写，即通讯卡。它通常放在控制器右侧卡槽里面，并且一个控制器最多带两块通讯卡。通讯卡有A、B、c、D四个通讯通道，通过查看LED状态指示灯确认相关通道的数据通讯是否有效。A和B接口用做高速以太网通讯，c和D接口用做串行RS232或者RS485通讯。其中，A接口用做FTE网与ExperionPKS进行通讯，B接口用做SafetyManager与SafetyManager之间通讯的SafeNet网络，以太网方式连接的SafeNet网络，各个SafetyManager控制器之间是对等的通讯（Peer-to-Peer）。1.1.45VDC供电单元（PSU）PSU的作用就是把24VDC转换成5VDC，其工作受Watchdog的实时监视。LED指示灯熄灭时为失电或者供电电压过低；红色时表示5VDC输出值过低；绿色时表示5VDC输出在合理范围内（4.73—5.73VDC）。1.1.5电池和钥匙开关卡（BKM）BKM是SM系统的必要组成模块，BKM模块有两个钥匙开关和一个LED状态指示灯，钥匙开关分别为故障复位开关和强制开关。1.1.6IO卡件及FFA底板IO卡件类型有：AI（模拟量输入）、DI（数字量输入）、AO（模拟量输出）、DO（数字量输出）。FTA底板的作用是：现场电缆需经过FTA底板与IO卡件连接，不同的10卡件对应不同的FTA底板。1.1.7漏地检测器（ELD）SafetyManager系统电源是浮空设计的，即系统内的OV参考点与系统外的大地没有任何联系，漏地检测器（ELD）用于检测系统的24VDC电源是否有接地现象。2、SM系统组态SafetyBuilder是SafetyManager的组态软件，运行于Windows2000/XP或者更高的操作系统。软件左侧为系统组态栏，组态过程可以分为离线功能和在线功能，离线组态时可以实现所有组态功能，在线组态仅允许查看诊断信息和系统状态等功能。如表1所示。2.1网络组态（NetworkConfigurator）首先创建一个清晰的物理网络结构，即网络中各组成部分之间的物理连接关系。然后创建一个逻辑网络，即网络中各个组成部分间的通讯关系。定义网络中所有组件的物理和逻辑网络的属性，完成网络组态。其中，要特别注意ControllerNodeNumber是唯一的，用于SOE站读取控制器事件的编号或者用于SM与DCS实现PCDI通讯的地址编号。聚丙烯装置的编号为：34。2.2硬件组态（HardwareConfigurator）主要作用是定义SM系统需要的机柜、分配控制器卡笼、分配冗余的和非冗余的10Chassis。进入硬件控制器，按照实际硬件配置，在组态图中选择相应的卡件、卡笼等，并根据需要设定各卡件属性。2.3点组态（PointConfigurator）点组态实现创建点，查看和修改点的属性，导人和导出点，删除点以及打印点的报告。SM系统支持以Excel方式建立点表，从而实现批量建点。2.4应用程序（FLD）组态（ApplicationEditor）ApplicationEditor是设计FLD的工具，FLD是使用逻辑功能块连接输入信号和输出信号的集合体，ApplicationEditor提供了大量的逻辑、算数、计时等运算模块。SM系统的每一个应用程序最多包含2500页FLD，控制器将按照页号由小到大依次执行FLD。支持工程技术人员编制特定的功能块，可在FLD页面中重复使用。2.5应用程序编译（ApplicationCompiler）当组态工作全部完成以后，就可以对应用程序进行编译，以检查系统组态过程中可能存在的错误，并生成可以下装到控制器的机器语言文件。如果编译信息里面出现红色描述说明有错误存在，编译没有通过。如果没有问题，编译将完成，并生成版本号，且每编译成功一次版本号加1，并且重新生成一个CRC编号。编译完成后，系统将编译信息创建生成文件，可以通过选择菜单View>CompilationLogFile打开查看。2.6在线功能在On-line下拉菜单中点击ControllerManagement按钮或者选择菜单TOOLS>On-line>ControllerManagement启动控制器管理。启动后SafetyBuilder将自动尝试连接NetworkConfiguration中所选择的控制器。若连接成功，那么直接进入系统的在线环境；若连接不成功那么需要进行系统应用程序下装。3、SafetyManager系统与ExperionPKS之间的通讯SafetyManager系统可以采用通讯的方式实现与DCS系统的数据交换，聚丙烯装置DCS使用霍尼韦尔的ExperionPKS系统，作为Honeywell产品网络的组成部分，SM可以连接到其容错以太网（FFE）上实现与ExperionPKS系统的无缝集成。该装置SM与DCS通讯分为两种通讯方式，一种是通过DCSQuickBuilder进行通讯，另一种是通过DCSPCDI进行通讯。①在SM组态当中，若进行与DCS通讯组态Communicationallocation时，需要在建点时Logicalconnection应选择ServerfnrPP，然后为该点分配通讯地址，其他组态与I/0点组态相同，同时在DCSQuickBuilder中建立相应的控制器、通道、点组态，通讯地址与SM系统中该点的通讯地址保持一致，即可在DCS中调用该点的数据。②在SM组态当中，若进行与DCS控制器进行Peer-to-Peer通讯时，需要在建点时Logicalconnection应选择PCDIPP-PP，然后为该点分配通讯地址。同时在DCS内创建PCDI的CM，DCS作为主站向SM中传输数据，一共有38个开关量，设备起始地址是1，所以在SM中分配地址时只能是1-38，并且是独立编号。SM系统中具有SOE功能的数据点，可以在DCS事件中将SM系统的报警和过程控制器的报警合并显示，为紧急停车后的事故原因分析提供了有力的手段，也可通过打印机在线打印或者存储在计算机硬盘供日后事故分析。SafetyManager与ExpefionC300共享重要信息，该系统能够为全厂范围内任意Expefion工作站提供SIS系统点数据、诊断和系统信息，以及报警、事件、操作员界面显示和事件顺序信息。将过程控制同关键安全系统的整合使工厂能够将干扰与停工发生机率降至最低，从而提升生产水平，而且在发生异常状态后更容易恢复。该系统还可以降低硬件和安装成本。另外，操作员无需学习不同的过程控制和SIS系统就可以进行操作。如图1所示。4、日常维护中遇见的问题及解决方法在日常使用过程中，发现有以下几个问题：（1）如果在SafetyManager中打开的组态程序与控制器中正在运行的程序不一致，将无法进入控制器内部查看程序运行状态。系统只能识别下载到控制器中的编译文件，而且不能做任何改动。因此在生产中，为了日后维护方便，需要备份好下载到控制器中的程序。（2）在日常工作时，需要经常打开软件查看控制器、回路、IO卡运行情况，在内部查看逻辑功能、强制等，有可能会造成程序被修改。因此在程序下装后，需要备份好下载到控制器中的程序，并标注时间，内部新建文件填写好此次修改的内容，并以压缩包形式进行保存。（3）通讯故障，在线诊断如果发现有通讯故障，应该分清是那些通讯，目前有SIS与DCS的通讯，SIS与SIS之间的通讯和PCDI通讯，这个也是与DCS通讯的一种，但是PCDI是与DCS的控制器直接通讯，跳过了服务器。首先诊断后复位，如果复位故障还有，检查网络分为以下三个方面：①FTE网：检查网线，可以通过DCS操作站或者SIS程师站Ping该SIS系统的控制器A口的IP地址。如果Ping不通，网线或者交换机问题，如果Ping的通，检查DCS通讯组态是否激活；②Safenet网：通过SIS的工程师站Ping故障装置的通讯卡的B口的IP地址。如果Ping不通，可能是光纤，光电转换器或者网线问题。③PCDI通讯：检查DCS组态，看PCDIMaster是否正常运行或者通讯块的引脚参数是否处于fail，如果DCS正常，一般复位就可以。5、结论本装置的SM系统在装置的开工初期经过大量的调试、组态修改，目前已正常运行。该系统的特点是操作比较简单、组态较为方便、系统可靠性高。SafetyManager系统运行稳定，数据采集准确，系统检测效果良好。它将为聚丙烯装置的安全、可靠运行提供了有力保障。 -全文完-