專利名稱：乙烯裝置中壓縮機用緊急停車系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種自動控制系統(tǒng)，更具體地說，涉及一種石油化工裝置的緊急停車系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
某乙烯生產(chǎn)裝置中大型透平壓縮機用繼電器聯(lián)鎖系統(tǒng)，所使用的硬件聯(lián)鎖設(shè)備， 大量使用繼電器、延時繼電器、聯(lián)鎖設(shè)定器，配備有現(xiàn)場變送器，壓力開關(guān)，已有的聯(lián)鎖系統(tǒng)，技術(shù)落后，設(shè)備老化，機械式接點故障多，造成裝置運行不平穩(wěn)，維護檢修的工作量大， 壓縮機系統(tǒng)停車事故多，影響正常生產(chǎn)操作，不利于乙烯裝置生產(chǎn)的長周期、平穩(wěn)、安全運行，成為乙烯裝置生產(chǎn)的很大安全隱患。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)之不足，提供一種乙烯裝置中壓縮機用緊急停車系統(tǒng)。按照《國際電工組織》IEC的SIL3等級標準，應(yīng)用德國黑馬公司HIMA的H51q/ HRS(PES)故障安全控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用四重化結(jié)構(gòu)(QMR)，中央控制單元設(shè)有微處理器， 采用2oo4D結(jié)構(gòu)，為冗余容錯結(jié)構(gòu)的故障安全型停車聯(lián)鎖系統(tǒng)。該系統(tǒng)對系統(tǒng)本身和生產(chǎn)過程發(fā)生的每一個故障或?qū)е逻^程停車的因素都能及時地和按實際發(fā)生的時間記錄下來， 系統(tǒng)設(shè)計是故障安全型的，即系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生故障時，也能按照故障安全的方式停機，以確保人身和乙烯裝置設(shè)備的安全。一種乙烯裝置中壓縮機用緊急停車系統(tǒng)，包括現(xiàn)場連接的數(shù)字輸入DI、數(shù)字輸出 DO、模擬量輸入Al、模擬量輸出AO模件及其配套安全柵，含有控制室連接的DCS系統(tǒng)，電源組件，其特征在于，設(shè)有系統(tǒng)機柜、輔助機柜、輔助操作臺及報警輔助操作臺、工程師站及 SOE 站；所述系統(tǒng)機柜有中央控制元件CU全冗余，I/O模件冗余，設(shè)有系統(tǒng)機柜設(shè)備信號與輔助機柜設(shè)備信號連接，輔助機柜設(shè)備信號與電氣設(shè)備信號連接，CU是該系統(tǒng)的核心部分，I/O模件與中央設(shè)備的數(shù)據(jù)聯(lián)系是通過I/O總線建立的，因為I/O是冗余的，故每個CU 中都有一條冗余的I/O總線，用于控制所有I/O模件，一套CU最多可以控制16個I/O機架， 在I/O機架中，與I/O總線的通訊連接是通過連接模件F7553實現(xiàn)的，控制器和I/O冗余的結(jié)構(gòu)，可以保證當一個CU或I/O卡故障時，另一個CU或I/O卡繼續(xù)工作，從而保證系統(tǒng)的連續(xù)操作；所述輔助機柜設(shè)有接口，與安全柵、端子板、繼電器和現(xiàn)場儀表信號連接，與系統(tǒng)控制機柜的輸入、輸出接口連接；輔助機柜設(shè)備信號與電氣專業(yè)設(shè)備信號連接；所述輔助操作臺及報警輔助操作臺，設(shè)有緊急開停、聯(lián)鎖解除、恢復(fù)硬手操開關(guān)或按鈕及由ESD直接驅(qū)動的信號報警設(shè)施；所述工程師站及SOE站(PC機)以其通訊總線與系統(tǒng)機柜設(shè)備信號連接，系統(tǒng)機柜設(shè)備信號與輔助操作臺及報警輔助操作臺設(shè)備信號連接，與DCS系統(tǒng)設(shè)備信號連接，設(shè)有DELL計算機作為工程師站實現(xiàn)編程調(diào)試和SOE站兼操作站。采用多串行口卡與H51q/HRS的通訊卡進行通訊。作為工程師站安裝運行HIMA系統(tǒng)專用的組態(tài)編程軟件一-EL0P II編程組態(tài)軟件，用于控制器的組態(tài)、糾錯、修改、測試、程序的編寫、下裝和維護軟件的裝載，作為SOE站安裝WIZCON軟件，用于產(chǎn)生操作畫面和報警信息，作為操作站可以通過高速的SOE站和動態(tài)流程畫面進行實時現(xiàn)場監(jiān)測、存儲、打印。實現(xiàn)下列功能 系統(tǒng)報警指示畫面功能； 系統(tǒng)SOE站的顯示、歷史記錄功能； 數(shù)字量輸入(DI)信號的軟旁路功能； 模擬量輸入(Al)信號硬旁路的旁路指示功能； 模擬量歷史趨勢記錄功能。本發(fā)明的優(yōu)點，將乙烯裝置原用的繼電器聯(lián)鎖系統(tǒng)更換為緊急停車系統(tǒng)，即ESD 系統(tǒng)，減少了系統(tǒng)硬件連接的中間連接環(huán)節(jié)和故障點，實現(xiàn)ESD系統(tǒng)及其系統(tǒng)的軟件完成， 增加了系統(tǒng)的可靠性，維護檢修的工作量少，減少了安裝調(diào)試時間，同時確保乙烯生產(chǎn)裝置的長周期、平穩(wěn)、安全運行。


圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)構(gòu)成圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明做出進一步的詳細描述。1.總體技能指標乙烯裝置中壓縮機用緊急停車系統(tǒng)，簡稱乙烯裝置中壓縮機用ESD系統(tǒng)或簡稱為 ESD系統(tǒng)。HIMA公司的H51q/HRS系統(tǒng)為CPU四重化結(jié)構(gòu)(QMR)，即系統(tǒng)的中央控制單元的微處理器，每兩個微處理器集成在CU模件上，再由2塊同樣的CU模件構(gòu)成中央控制單元。采用雙loo2D結(jié)構(gòu)，即2oo4D結(jié)構(gòu)，為用戶提供最大的實用性(可利用性)，其容錯功能使系統(tǒng)中任何一對冗余系統(tǒng)中的某一個部件發(fā)生故障，均不影響系統(tǒng)的連續(xù)運行。H51q系統(tǒng)是一個框架結(jié)構(gòu)，由中央單元、擴展接口和電源供應(yīng)模件組成的中央機架，和最多可以連接16個I/O的子機架構(gòu)成。系統(tǒng)的基本掃描周期為< 25ms (冗余結(jié)構(gòu))， SOE站事故記錄分辨率為ms級。系統(tǒng)的SOE站功能可對系統(tǒng)本身的故障或?qū)е侣?lián)鎖停車的各種事件進行記錄。2.硬件組成故障安全控制系統(tǒng)，硬件采用了當前最先進的四重化冗余容錯結(jié)構(gòu)的故障安全型停車聯(lián)鎖系統(tǒng)。系統(tǒng)對系統(tǒng)本身和過程發(fā)生的每一個故障，或?qū)е逻^程停車的因素都能及時地和按實際發(fā)生的時間記錄下來。系統(tǒng)設(shè)計是故障安全型的，即系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生故障時，能按照故障安全的方式停機。主要設(shè)備包括系統(tǒng)機柜1、輔助機柜2、輔助操作臺及報警輔操臺3、工程師站及SOE站4，輔助硬件為繼電器、開關(guān)、空氣開關(guān)、電源模塊。根據(jù)裝置輸入/輸出點的分配原則，所有聯(lián)鎖保護系統(tǒng)中的現(xiàn)場狀態(tài)輸入點(DI) 通過端子板進入冗余的DI模件，輔操臺開停設(shè)備和聯(lián)鎖解除/恢復(fù)的數(shù)字量信號通過數(shù)字量I/O接口進入DI模件；4 20ma模擬信號(Al)經(jīng)過安全柵后通過模擬量I/O接口再進入冗余的AI卡；冗余的DO模件輸出經(jīng)由中間繼電器到現(xiàn)場電磁閥，泵及電氣設(shè)備；聯(lián)鎖條件報警信號經(jīng)冗余的DO模件輸出到中間繼電器，由輔助操作臺報警指示燈進行報警。將部分聯(lián)鎖條件信號，經(jīng)I/O接口輸出到DCS系統(tǒng)上進行報警。3.通訊設(shè)置故障安全系統(tǒng)PC機與H51q機柜采用串行口通信方式，上位機通訊硬件為多串行口，串行端口采用RS485接口，下位機兩個⑶中央控制單元共2塊相互冗余的通訊模件，每一塊通訊模件提供2個接口，完成兩個冗余⑶之間、PC機與H51q機柜之間、ESD與DCS之間的通訊。4.系統(tǒng)的組態(tài)和編程系統(tǒng)組態(tài)軟件由上位機組態(tài)監(jiān)控軟件WIZCON和下位機編程軟件包ELOP II組成， 均運行在WINDOWS 2000環(huán)境下。ELOP II軟件包是符合IEC61131-3標準的工業(yè)化軟件包，提供標準功能塊語言進行編程，可執(zhí)行邏輯運算、PID、順序控制等各種控制程序。允許在線修改、下裝程序而勿需進行下裝后的100%的逐點測試。ELOP II軟件主要進行系統(tǒng)組態(tài)，邏輯圖設(shè)計和系統(tǒng)維護工作。通過MODBUS協(xié)議從H51q機柜采集各聯(lián)絡(luò)信號點的實時狀態(tài)，從而完成產(chǎn)生系統(tǒng)報警指示畫面，數(shù)字量輸入(DI)型號的軟旁路，模擬量輸入(Al)信號硬旁路的旁路指示、 模擬量歷史趨勢記錄動態(tài)報警、聯(lián)鎖畫面的顯示，方便維護及工藝人員了解當前聯(lián)鎖情況。監(jiān)控軟件WIZCON同時完成SOE (系統(tǒng)的事件順序記錄)功能，主處理器和通訊模件一起工作給中央控制單元提供事件順序能力，事件順序記錄數(shù)據(jù)被傳送到SOE站上，實時存儲在硬盤中，并可通過打印機打印出來。SOE站的識別時間間隔為< 1ms，最多可記錄 65，000條事件。ESD系統(tǒng)I/O點組態(tài)1/0卡件的配置為15%的冗余余量，I/O卡件的空槽為20% 的冗余裕量。通過ESD系統(tǒng)的ELOP II編程軟件，建立ESD組態(tài)項目，然后對輸入、輸出的邏輯點進行I/O點組態(tài)。在建點過程中，需遵循系統(tǒng)I/O地址規(guī)則，分別建立SOE站的信號地址組態(tài)和重要聯(lián)鎖順序事件報警組態(tài)。5.系統(tǒng)的邏輯控制功能黑馬公司故障安全控制系統(tǒng)的應(yīng)用程序通過功能邏輯圖來實現(xiàn)。系統(tǒng)通過提供邏輯、算術(shù)、計時、計數(shù)、PID運算模塊，根據(jù)安全聯(lián)鎖的設(shè)計要求，選擇相應(yīng)的I/O符號，直接使用與、或、非的邏輯圖的方式實現(xiàn)各種邏輯功能。裝置ESD系統(tǒng)定義了 RS觸發(fā)器、SR觸發(fā)器、各類時間繼電器、延時計時器邏輯功能塊，多次在子邏輯中進行調(diào)用。
權(quán)利要求
1.一種乙烯裝置中壓縮機用緊急停車系統(tǒng)，包括現(xiàn)場連接的數(shù)字輸入DI、數(shù)字輸出DO 模件、模擬量輸入Al、模擬量輸出AO模件及其配套安全柵，含有控制室連接的DCS系統(tǒng)，電源組件，其特征在于，設(shè)有系統(tǒng)機柜(1)、輔助機柜O)、輔助操作臺及報警輔助操作臺(3)、 工程師站及SOE站(4)；所述系統(tǒng)機柜(1)有中央控制元件CU全冗余，I/O模件部分冗余，設(shè)有系統(tǒng)機柜(1)設(shè)備信號與輔助機柜(2)設(shè)備信號連接，輔助機柜(2)設(shè)備信號與電氣設(shè)備信號連接；所述輔助機柜( 設(shè)有接口，與安全柵、端子板、繼電器和現(xiàn)場儀表信號連接；與系統(tǒng)控制機柜的輸入、輸出接口連接；輔助機柜( 設(shè)備信號與電氣專業(yè)設(shè)備信號連接；所述輔助操作臺和緊急開停信號輔操臺(3)，設(shè)有緊急開停、聯(lián)鎖解除、恢復(fù)硬手操開關(guān)或按鈕及由ESD直接驅(qū)動的信號報警設(shè)施；所述工程師站及SOE站G)，以其通訊總線與系統(tǒng)機柜(1)設(shè)備信號連接，系統(tǒng)機柜 (1)設(shè)備信號與輔助操作臺及報警輔助操作臺(3)設(shè)備信號連接，與DCS系統(tǒng)設(shè)備信號連接，設(shè)有DELL作為工程師站實現(xiàn)編程調(diào)試和SOE站兼操作站。
2.按照權(quán)利要求1所述乙烯裝置中壓縮機用緊急停車系統(tǒng)，其特證在于，所述緊急停車系統(tǒng)的基本掃描周期為< 25ms。
3.按照權(quán)利要求1所述乙烯裝置中壓縮機用緊急停車系統(tǒng)，其特證在于，所述緊急停車系統(tǒng)的SOE站的識別時間間隔為彡Ims0
全文摘要
本發(fā)明涉及一種自動控制系統(tǒng)，乙烯裝置中壓縮機用緊急停車系統(tǒng)，其特征在于，設(shè)有系統(tǒng)機柜有中央控制元件CU全冗余，I/O模件部分冗余，設(shè)有系統(tǒng)機柜設(shè)備信號與輔助機柜設(shè)備信號連接；輔助機柜設(shè)有安全柵與系統(tǒng)控制機柜輸入、輸出接口連接；輔助操作臺，設(shè)有緊急開停、聯(lián)鎖解除、恢復(fù)硬手操開關(guān)或按鈕及由ESD系統(tǒng)直接驅(qū)動的信號報警設(shè)施；工程師站以其通訊總線與系統(tǒng)機柜設(shè)備信號連接，系統(tǒng)機柜設(shè)備信號與輔助操作臺設(shè)備信號連接。本發(fā)明的優(yōu)點，減少了系統(tǒng)硬件連接的中間連接環(huán)節(jié)和故障點，實現(xiàn)緊急停車系統(tǒng)的軟件完成，增加了系統(tǒng)的可靠性，維護檢修的工作量少，減少了安裝調(diào)試時間，確保乙烯生產(chǎn)裝置的長周期、平穩(wěn)、安全運行。
文檔編號G05B19/418GK102253670SQ201110204079
公開日2011年11月23日 申請日期2011年7月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月18日
發(fā)明者孫旭, 鞏傳志, 張學偉, 王秋紅, 趙冰, 陳東 申請人:中石油東北煉化工程有限公司吉林設(shè)計院