活動(dòng)鏈接：2012年控制網(wǎng)技術(shù)專(zhuān)題---設備安全與信息安全攜手2012  

    （中石化集團北京燕山分公司,北京102500） 李政

    摘要：本文通過(guò)HONEYWELL公司SM(safty manager)安全管理系統在橡膠裝置中的應用實(shí)例，重點(diǎn)介紹了該系統的硬件組成、網(wǎng)絡(luò )結構及組態(tài)方法。另外對系統投用過(guò)程中遇到的實(shí)際問(wèn)題及解決方法進(jìn)行了闡述。

    關(guān)鍵詞：SM系統；安全；橡膠

    Abstract:This article discusses the application of Honeywell’s SM Safety Management System in the rubber plant. It focuses on introducing the hardware components of the system, the structure of network and the methods of configuration. Meanwhile, it describes the practical problems and solutions during using this system.

    Key Words：SM System, Safety, Rubber

    1 前言

    燕山石化橡膠裝置生產(chǎn)工藝復雜，設計年生產(chǎn)能力為3萬(wàn)噸，是目前國內唯一的一套裝置。生產(chǎn)過(guò)程中如控制不好容易有副反應發(fā)生，并且物料中有溴、焦亞硫酸氫鈉等有毒有害物質(zhì)，為保證生產(chǎn)安全，除了采用DCS控制系統對生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行監控外，還必須有一套獨立于DCS系統之外的緊急停車(chē)系統。為了達到上述目的，本裝置采用了Honeywell公司的推出的SM（Safety Manager）安全管理系統，對生產(chǎn)過(guò)程及生產(chǎn)設備起到了良好的監控和保護作用。

    2 系統簡(jiǎn)介

    2．1系統簡(jiǎn)介

    ①HONEYWELL SM系統能夠擴展4個(gè)系統機柜，35個(gè)I/O子機架，每個(gè)I/O子機架可容納18個(gè)I/O模塊，最大可以處理630個(gè)I/O模塊

    ②SM采用FLD功能邏輯圖進(jìn)行編程。采用符號庫生成有關(guān)邏輯，簡(jiǎn)單方便，避免了編程可能導致的錯誤。

    ③通過(guò)PC工作站可存取所有的系統變量。輸入輸出的強制（force）功能，可改變輸入輸出的狀態(tài)，輸入輸出的變化過(guò)程及強制狀態(tài)都被記錄下來(lái)。

    ④系統高度的自診斷功能，確保能隨時(shí)檢測出系統硬件、軟件及操作所發(fā)生的故障，報警并記錄下來(lái)，提醒維護工程師及時(shí)處理；所有新更換的硬件被系統CPU測試通過(guò)后才被接收，測試出的錯誤信息及過(guò)程變量可通過(guò)SOE功能存檔；輸入輸出強制功能方便及時(shí)處理現場(chǎng)出現的各種故障；FLD及回路狀態(tài)的在線(xiàn)監測科方便及時(shí)了解過(guò)程狀態(tài)信息。

    ⑤SM系統的輸入輸出電路都有短路保護功能，任何外部的短路都可被系統診斷出來(lái)，并且外部短路不會(huì )導致I/O卡件損壞。

    ⑦SOE時(shí)間記錄功能，能完整記錄系統本身及生產(chǎn)過(guò)程出現的工藝參數狀態(tài)改變，可通過(guò)打印機在線(xiàn)打印或者存儲在PC機硬盤(pán)供日后事故分析。

    2.2系統結構

    SM系統在溴化丁基裝置中由1個(gè)系統機柜，1個(gè)輔助機柜，1臺工程師站以及其他輔助配件構成。具體系統結構如下圖：
            
                     

                                             圖1 系統結構             

             
    SM系統的硬件由冗余控制器，I/O輸入卡組成。

    3 Safety Manager系統組態(tài)

    S M（Safety Manager）應用Safety Builder進(jìn)行組態(tài)，組態(tài)分為off-line離線(xiàn)組態(tài)和on-line在線(xiàn)監測兩種模式，在Configuration中組完態(tài)，Application Compiler無(wú)誤下裝后，可以在On-line 中Application Viewer在線(xiàn)監測邏輯功能的實(shí)現與否，如有邏輯修改則回到Configuration更改，再進(jìn)行下裝程序?？梢愿鶕煌那闆r選擇在線(xiàn)下裝或離線(xiàn)下裝。在On-Line狀態(tài)下，可以對對相應邏輯進(jìn)行強制等。系統組態(tài)包括網(wǎng)絡(luò )組態(tài)、硬件組態(tài)、I/O點(diǎn)組態(tài)和邏輯組態(tài)，

    下面對幾種組態(tài)進(jìn)行介紹

    3.1 網(wǎng)絡(luò )組態(tài)

    Network Configurator 可提供物理視窗（physical view）和邏輯視窗（logical view）兩種顯示模式,其中physical view用來(lái)創(chuàng )建SM控制器和其它組件之間的物理連接，logic view 用來(lái)創(chuàng )建SM控制器和其他組件的邏輯連接。通過(guò)Network Configurator可以對整個(gè)工程進(jìn)行備份和恢復功能。

      如圖2所示為物理視窗，其中yanshan相當于整個(gè)工程，在工程中包括PKS服務(wù)器（Experion Server）和Safety Builder兩部分，其中PKS服務(wù)器同SM控制器(SM Controller)通過(guò)FTE網(wǎng)進(jìn)行通訊。  

               
                                    圖2 網(wǎng)絡(luò )組態(tài)

    3.2 硬件組態(tài)

    通過(guò)硬件組態(tài)可實(shí)現定義SM系統需要的系統機柜、分配控制器、分配冗余和非冗余的I/O通道、分配I/O卡等功能。組態(tài)需注意以下幾點(diǎn)

    ①系統機柜最少一個(gè)最多四個(gè)，通過(guò)組態(tài)可以對其進(jìn)行命名。

    ②每個(gè)非冗余或者一對冗余控制器最多可以有四個(gè)IO BUS，每個(gè)IO BUS最多可以連接10個(gè)IO Chassis。

    ③通常第一個(gè)添加的Classis一定是控制器Chassis，添加冗余的IO Chassis需要冗余的IO BUS,添加非冗余的IO Chassis需要非冗余的IO BUS。

    系統主要硬件：控制器（QPP）、通訊卡件（USI）、電源卡件（PSU）設計為雙重化。

    ④添加Controller Chassis后，控制器等卡件就被自動(dòng)添加。每個(gè)IO Chassis從左到右18個(gè)槽位可用于安裝I/O卡件，每個(gè)槽位可以安裝不同類(lèi)型的IO。

    3.3 I/O點(diǎn)組態(tài)

    在左瀏覽工具條中的圖標打開(kāi)Point Configurator窗口，進(jìn)入點(diǎn)組態(tài)畫(huà)面。進(jìn)而進(jìn)行組態(tài)，下面以PT-16530B為例對點(diǎn)組態(tài)內容進(jìn)行介紹，

                                   表1 點(diǎn)組態(tài)描述  

                      

    建立好點(diǎn)后可以通過(guò)導入和導出功能，實(shí)現SM數據庫和Excel數據庫的點(diǎn)導入和導出實(shí)現批量修改
  
                 
                                          圖3 Excel數據庫  

    若需要刪除點(diǎn)則需要輸入DELETE，存盤(pán)后重新導入即可。

    SM系統可以采用通訊的方式實(shí)現與DCS系統的數據交換，溴化丁基裝置使用HONEYWELL的EPKS DCS系統，兩套系統共用FTE網(wǎng)絡(luò )，在系統通訊點(diǎn)數允許的情況下，可以互相進(jìn)行無(wú)縫通訊連接。在SM組態(tài)當中，若進(jìn)行與DCS通訊組態(tài)Communication allocation時(shí)，需要在建點(diǎn)時(shí)為該點(diǎn)分配通訊地址，其他組態(tài)與普通I/O點(diǎn)組態(tài)相同，同時(shí)在DCS QUICK BUILDER中建立相應的點(diǎn)，通訊地址與SM系統中該點(diǎn)的通訊地址保持一致，即可在DCS中調用該點(diǎn)的數據。

    3.4 邏輯組態(tài)

    聯(lián)鎖邏輯圖在SM Application Editor中對故障安全控制系統的應用程序通過(guò)功能邏輯圖來(lái)實(shí)現，功能邏輯圖簡(jiǎn)稱(chēng)FLD，系統提供大量的邏輯、算術(shù)、計時(shí)、計數、PID等運算模塊，可根據設計需要，選擇相應的I/O符號，直接使用與、或、非的邏輯圖的方式實(shí)現用戶(hù)的邏輯功能，此外，還可以用Function Block模塊定義需要的功能塊，以子程序形式在其他程序中調用，實(shí)現較為復雜的邏輯控制。

    以膠粒水沉降聯(lián)鎖控制方案為例，工藝要求，當沉降罐SA-1606液位LDT-16122低于報警設定值3.37%時(shí)，需關(guān)閉泄放調節閥LV-16125。

    由于該閥門(mén)是氣開(kāi)閥，為實(shí)現該功能，可通過(guò)控制電磁閥LSY-16125帶電（失電），進(jìn)而控制氣源開(kāi)閉從而控制閥門(mén)。具體邏輯關(guān)系為， LDT-16122檢測值與報警設定值（3.37%）進(jìn)行比較，當大于報警設定值時(shí)，處于正常狀態(tài)，調節閥電磁閥LSY-16125帶電，可以在DCS進(jìn)行正常操作。當低于報警設定值時(shí)，聯(lián)鎖發(fā)生，電磁閥失電，調節閥關(guān)閉，同時(shí)產(chǎn)生液位低低報警到SOE進(jìn)行記錄，工藝人員無(wú)法對該閥門(mén)進(jìn)行操作。當液位恢復到正常值后，需通過(guò)復位按鈕RS-16009手動(dòng)對該聯(lián)鎖邏輯進(jìn)行復位，電磁閥帶電，調節閥可重新投入使用。

    此外為了實(shí)現旁路功能，添加旁路按鈕，旁路按鈕輸出與比較塊輸出進(jìn)行”或”邏輯運算，如工藝條件需要可以通過(guò)BYPASS1613進(jìn)行旁路。

    膠粒水沉降連鎖FLD如圖4所示。
          
                   
                                     圖4 膠粒水沉降FLD

    4 強制操作

    SM系統可針對系統中的某一點(diǎn)進(jìn)行強制，強制方法為右鍵點(diǎn)擊需要強制的點(diǎn)，數字量選項分別為”LOW”、“HIGH“、“CLEAR”,分別對應“0“、“1”和解除強制；模擬量點(diǎn)在強制時(shí)可直接輸入設定值，從而實(shí)現強制功能，強制后，點(diǎn)輸出端顯示當前實(shí)際值，邏輯塊輸入端顯示當前強制值。

    在線(xiàn)狀態(tài)下可以通過(guò)選擇view all force查看所有強制點(diǎn)，并對系統所有強制點(diǎn)進(jìn)行整體解除強制。此外通過(guò)復位開(kāi)關(guān)到OFF可以清除所有強制，并且不能任何強制。
   
                   
                                        圖5 系統強制

    5 遇到問(wèn)題及解決方法

    (1) 打印邏輯圖時(shí)候，會(huì )出現BUG，最后一幅圖隨機覆蓋前面一幅圖。解決方法，目前需要重新導入備份的工程文件，進(jìn)行在線(xiàn)下裝，即可恢復。

    (2) 程序修改無(wú)法進(jìn)行在線(xiàn)下裝，經(jīng)查報警信息，發(fā)現一卡件通道故障，經(jīng)更換后解決。

    (3) 當修改內容較多時(shí)，在下裝時(shí)系統會(huì )提示無(wú)法進(jìn)行再線(xiàn)下裝，必須進(jìn)行離線(xiàn)下裝。遇到此種情況，如無(wú)法進(jìn)行離線(xiàn)下裝，可點(diǎn)擊“restore”按鈕，對CPU內容進(jìn)行恢復，并投入正常使用。

    6 結語(yǔ)

    本裝置的SM系統目前已完成軟件組態(tài)、設備調試階段，該系統的特點(diǎn)是操作比較簡(jiǎn)單、組態(tài)較為方便、系統可靠性高。它將為溴化丁基裝置的安全、可靠運行提供重要的保障。

    參考文獻

    [1] 霍尼韋爾自動(dòng)化學(xué)院．Safety Manager中文參考手冊 [M]．Honeywell．

    2] EP-SM.MAN-6404-EU. Safety Manager Implementation Training Reference[M]. Release131, 3 July 2008.

    [3] 王接煥．SIS系統在化工生產(chǎn)中的應用 [J]. 海峽科學(xué)2009.．7(45-46)．

    作者簡(jiǎn)介：李政（1987-），男，助理工程師，畢業(yè)于北京化工大學(xué)自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)，現就職于中石化集團北京燕山分公司。

    摘自《自動(dòng)化博覽》2011年第三期