工業(yè)控制系統按照生產(chǎn)對象的不同分為過(guò)程控制系統、離散控制系統;按照網(wǎng)絡(luò )結構形式分為集中控制、分層控制、基于現場(chǎng)總線(xiàn)的網(wǎng)絡(luò )控制等;按照其用途分為監控和數據采集(SCADA)系統、分布式控制系統(DCS)、可編程邏輯控制器(PLC)、PC-BASED控制系統、ESD緊急停車(chē)控制系統等。
ESD緊急停車(chē)控制系統作為一套安全保護系統,其責任和重要性不言而喻。一個(gè)好的安全聯(lián)鎖保護系統必須具有很高的可靠性、安全性和可用性。
ESD緊急停車(chē)控制系統按照安全獨立原則要求,獨立于DCS(集散控制系統),其安全級別高于DCS。在正常情況下,ESD系統是處于靜態(tài)的,不需要人為干預。作為安全保護系統,凌駕于生產(chǎn)過(guò)程控制之上,實(shí)時(shí)在線(xiàn)監測裝置的安全性。只有當生產(chǎn)裝置出現緊急情況時(shí),不需要經(jīng)過(guò)DCS系統,而直接由ESD發(fā)出保護聯(lián)鎖信號,對現場(chǎng)設備進(jìn)行安全保護,避免危險擴散造成巨大損失。
根據有關(guān)資料,當人在危險時(shí)刻的判斷和操作往往是滯后的、不可靠的,當操作人員面臨生命危險時(shí),要在60s內作出反應,錯誤決策的概率高達99.9%。因此設置獨立于控制系統的安全聯(lián)鎖是十分有必要的,這是作好安全生產(chǎn)的重要準則。該動(dòng)則動(dòng),不該動(dòng)則不動(dòng),這是ESD系統的一個(gè)顯著(zhù)特點(diǎn)。
當然一般安全聯(lián)鎖保護功能也可由DCS或者PLC(可編程邏輯控制器)來(lái)實(shí)現。
那么為何要獨立設置ESD系統呢?因為于較大規模的緊急停車(chē)系統應按照安全獨立原則與DCS分開(kāi)設置,這樣做主要有以下幾方面原因:
(1)降低控制功能和安全功能同時(shí)失效的概率,當維護DCS或者PLC部分故障時(shí)也不會(huì )危及安全保護系統;
(2)對于大型裝置或旋轉機械設備而言,緊急停車(chē)系統響應速度越快越好。這有利于保護設備,避免事故擴大;并有利于分辨事故原因記錄。而DCS或者PLC處理大量過(guò)程監測信息,因此其響應速度難以作得很快;
(3)DCS或者PLC系統是過(guò)程控制系統,是動(dòng)態(tài)的,需要人工頻繁的干預,這有可能引起人為誤動(dòng)作;而ESD是靜態(tài)的,不需要人為干預,這樣設置ESD可以避免人為誤動(dòng)作。
緊急停車(chē)系統按照結構來(lái)分,可分為雙重化冗余和三重化冗余,最新技術(shù)出現了四重冗余系統。雙重化冗余ESD系統其中一套處于工作狀態(tài),另一套則處于熱備狀態(tài)。
三重化冗余ESD系統將CPU和I/O通道都實(shí)行三重化配置。每次掃描后,用內部的差錯分析程序判別輸入數據,表決得出一個(gè)正確數據,輸入到每個(gè)主處理器,主處理器執行各種控制算法,并輸出值送到各輸出模件,在輸出模件中進(jìn)行輸出數據表決,這樣可以使數據盡可能與現場(chǎng)靠近,對三總線(xiàn)表決和驅動(dòng)現場(chǎng)執行元件的最終輸出之間可能產(chǎn)生的錯誤進(jìn)行檢測和補償。三重化系統的主要運行模式有3-2-1-0或3-2-0兩種。3-2-1-0表示ESD系統有三個(gè)CPU,同時(shí)工作又相對獨立。當一個(gè)CPU故障時(shí),該CPU 被切除,切換到2-1-0工作方式,系統正常運行;當兩個(gè)CPU故障時(shí),這兩個(gè)CPU 被切除,切換到1-0工作方式,系統正常運行;如果檢測到三個(gè)CPU故障,系統則停車(chē)。3-2-0是指系統正常工作時(shí)有三個(gè)CPU正常工作。當三個(gè)CPU中有一個(gè)運算結果與其他兩個(gè)不同時(shí),說(shuō)明該CPU出現了故障,其余兩個(gè)CPU工作正常,系統也能正常工作。若其余兩個(gè)CPU的運算結果也不相同,則系統停車(chē)。
ESD緊急停車(chē)裝置,在石化行業(yè)以及大型鋼廠(chǎng)及電廠(chǎng)和鐵路系統中都有著(zhù)廣泛的應用。實(shí)際上它也是通過(guò)高速運算PLC來(lái)實(shí)現控制的,它與PLC的本質(zhì)區別在于它的輸入輸出卡件上,應為一切為了安全考慮,所以在硬件保護上做得較為完善,而且他要考慮到在事故狀態(tài)下,現場(chǎng)控制閥位及各個(gè)開(kāi)關(guān)的位置。
目前,世界上比較知名的緊急停車(chē)系統公司有:Triconex, GE,HIMA,Honeywell,HIMA , EMERSON,SIEMENS, 橫河等。
“當人在危險時(shí)刻的判斷和操作往往是滯后的、不可靠的,當操作人員面臨生命危險時(shí),要在60s內作出反應,錯誤決策的概率高達99.9%?!比绻麤](méi)有緊急停車(chē)系統,安全是不可想象的。如果沒(méi)有責任感,我們的國家更是不可想象的。所以說(shuō)ESD緊急停車(chē)控制系統在我們工業(yè)生產(chǎn)中著(zhù)非常重要的作用。