ESD紧急停车系统ppt课件

1、第第8章章 紧急停车系统紧急停车系统知识点：知识点：掌握紧急停车系统的根本概念掌握紧急停车系统的根本概念了解紧急停车系统两种类型的技术特点了解紧急停车系统两种类型的技术特点了解国际主要通用平安规范了解国际主要通用平安规范了解平安系统的常用目的及术语了解平安系统的常用目的及术语了解平安系统的根本设计原那么及适用场所了解平安系统的根本设计原那么及适用场所了解了解HIMA冗余控制器的构成及任务原理冗余控制器的构成及任务原理结合实例了解结合实例了解HIMA紧急停车系统在消费安装中的运用紧急停车系统在消费安装中的运用 学习目的第第8章章 紧急停车系统紧急停车系统技艺点：可以运用ELOPII组态软件进展系

2、统的硬件及逻辑组态可以根据中央处置器卡件视窗上的错误代码判别缺点缘由在实践运用中可以进展工程量程的转换及信号超量程值的切除学习目的第第8章章 紧急停车系统紧急停车系统8.1 紧急停车系统的根本概念紧急停车系统的根本概念8.1.1 8.1.1 紧急停车系统的类型和特点紧急停车系统的类型和特点安装在运转过程中，平安仪表系统时辰监视工艺过程安装在运转过程中，平安仪表系统时辰监视工艺过程的形状，判别危险条件，并在危险出现时适当动作，以的形状，判别危险条件，并在危险出现时适当动作，以防止危险的发生。防止危险的发生。当工艺过程某些变量发生异常时，由控制系统指令工艺过程当工艺过程某些变量发生异常时，由控制系

3、统指令工艺过程紧急地平安地停顿消费，以免呵斥宏大财富损失和人员伤亡事紧急地平安地停顿消费，以免呵斥宏大财富损失和人员伤亡事故。故。第第8章章 紧急停车系统紧急停车系统图图8-1 紧缩机平安系统紧缩机平安系统第第8章章 紧急停车系统紧急停车系统1. 1. 紧急停车系统的类型紧急停车系统的类型 紧急停车系统按照构造来分，可分为双重化冗余和三重化紧急停车系统按照构造来分，可分为双重化冗余和三重化冗余两种。冗余两种。中央处置中央处置器模件器模件通讯模件通讯模件存储器存储器模件模件看门狗看门狗模件模件垂直总线垂直总线驱动器驱动器电池与诊电池与诊断模件断模件电池供断电池供断模件模件 图图8.2 8.2 双

4、重化冗余方式的双重化冗余方式的ESDESD系统系统第第8章章 紧急停车系统紧急停车系统 图图8.2 三重化冗余方式的三重化冗余方式的ESD系统系统第第8章章 紧急停车系统紧急停车系统(1)(1)系统的最终目的都是为了确保工艺消费的平安，维护消系统的最终目的都是为了确保工艺消费的平安，维护消费设备和操作人员不受损伤。费设备和操作人员不受损伤。(2)(2)开关量输入检出元件选择正常形状下闭合，线路断开等开关量输入检出元件选择正常形状下闭合，线路断开等同于联锁动作，即系统为缺点平安型。同于联锁动作，即系统为缺点平安型。(3)(3)输出电磁阀或继电器选择为正常励磁，只需当输出线路输出电磁阀或继电器选择

5、为正常励磁，只需当输出线路发生缺点时才产生动作。发生缺点时才产生动作。(4)(4)当无论何种缘由使消费安装停车当无论何种缘由使消费安装停车ShutdownShutdown时，时，ESDESD系统所控制的目的元件所处的形状都要确保消费平安。系统所控制的目的元件所处的形状都要确保消费平安。2. 2. 紧急停车系统的特点紧急停车系统的特点第第8章章 紧急停车系统紧急停车系统1.1.平均缺点间隔时间平均缺点间隔时间 平均缺点间隔时间指各次缺点间隔时间平均缺点间隔时间指各次缺点间隔时间titi的平均值，即各的平均值，即各段延续任务时间的平均值。即段延续任务时间的平均值。即 8.1.3 8.1.3 平安系

6、统的常用目的平安系统的常用目的nthMTBFnii1)(nthMTTRnii1)( MTBF MTBF是一个经过多次采样检测，长期统计后求出的平均是一个经过多次采样检测，长期统计后求出的平均数值。数值。i=1，2，3，n 8-1第第8章章 紧急停车系统紧急停车系统2.平均缺点修复时间平均缺点修复时间 平均缺点修复时间是指设备或系统经过维修，平均缺点修复时间是指设备或系统经过维修，恢复功能并投入正常运转所需求的平均时间，即恢复功能并投入正常运转所需求的平均时间，即 nthMTBFnii1)(nthMTTRnii1)(式中式中 ti ti每次维修所破费的时间。每次维修所破费的时间。 MTTR MT

7、TR也是一个统计值，它远小于也是一个统计值，它远小于MTBFMTBF。MTBFMTBF越大，越大，MTTRMTTR越小的系统可靠性越高。越小的系统可靠性越高。i=1，2，3，n 8-2第第8章章 紧急停车系统紧急停车系统3.3.平均失效时间平均失效时间 平均失效时间平均失效时间MTTFMTTF是指大宗一样部件或是指大宗一样部件或系统中该部件或系统期望发生缺点的时间。系统中该部件或系统期望发生缺点的时间。MTTRMTTFMTTFMTBFMTTFAtMTTFtR)1(exp)(4.4.可用性可用性 可用性可用性A A是一个概率，指系统在任何情况是一个概率，指系统在任何情况下都可运用的任务期，用百分

8、数计算。即下都可运用的任务期，用百分数计算。即8-3第第8章章 紧急停车系统紧急停车系统MTTRMTTFMTTFMTBFMTTFA8-45.可靠性可靠性可靠性可靠性R是一个概率，指系统在规定时间间隔是一个概率，指系统在规定时间间隔t内发内发生缺点的概率。即生缺点的概率。即 表决表决VotingVoting是指系统中用多数原那么将每个支路的数据是指系统中用多数原那么将每个支路的数据进展比较和修正的一种机理。如进展比较和修正的一种机理。如1 OO 21 OO 21 OUT OF 21 OUT OF 2表示表示2 2取取1 1表决，表决，2 OO 22 OO 22 OUT OF 22 OUT OF

9、2表示表示2 2取取2 2表决，表决，2 OO 32 OO 32 2 OUT OF 3OUT OF 3表示表示3 3取取2 2表决等。表决等。6.容错容错 容错容错(Fault Tolerance)是指对失效的控制系统元件进展认识和是指对失效的控制系统元件进展认识和补偿，并允许在继续完成分配的义务、不中断过程的情况下进展补偿，并允许在继续完成分配的义务、不中断过程的情况下进展修复的才干。容错是经过冗余和缺点屏蔽的结合来实现。修复的才干。容错是经过冗余和缺点屏蔽的结合来实现。7.表决表决第第8章章 紧急停车系统紧急停车系统 平安完好性级别平安完好性级别Safety Integrity Level

10、Safety Integrity Level，SILSIL是指定性分析是指定性分析ESDESD系统缺点对消费安装和周围的人员的损伤系统缺点对消费安装和周围的人员的损伤程度。根据程度。根据IEC61508IEC61508规范划分为规范划分为4 4级。级。8.缺点平安缺点平安 缺点平安是指缺点平安是指ESD系统发生缺点时，被控过程能做到系统发生缺点时，被控过程能做到平安停车。平安停车。9.平安完好性级别平安完好性级别 正常工况时处于励磁形状，缺点工况时处于非励磁形状。正常工况时处于励磁形状，缺点工况时处于非励磁形状。 SIL1 SIL1级适用于财富和产品的普通维护；级适用于财富和产品的普通维护；S

11、IL2SIL2级适用于级适用于主要财富和产品维护，有能够呵斥人身损伤；主要财富和产品维护，有能够呵斥人身损伤；SIL3SIL3级适用级适用于维护人员；于维护人员；SIL4SIL4级适用于灾难性损伤。级适用于灾难性损伤。 第第8章章 紧急停车系统紧急停车系统8.1.4 8.1.4 平安系统运用的场所平安系统运用的场所1 1对检测元件的要求对检测元件的要求检测元件传感器分开独立设置，指采用多台检测检测元件传感器分开独立设置，指采用多台检测仪表将控制功能与平安联锁功能隔离，即平安仪表系统仪表将控制功能与平安联锁功能隔离，即平安仪表系统与过程控制系统的实体分别。与过程控制系统的实体分别。传感器冗余设置

12、，指采用多台仪表完成一样的功能，传感器冗余设置，指采用多台仪表完成一样的功能，经过冗余提高系统的平安性。不宜采用信号分配器，将经过冗余提高系统的平安性。不宜采用信号分配器，将模拟信号分别接到平安仪表系统和过程控制系统。平安模拟信号分别接到平安仪表系统和过程控制系统。平安仪表系统和过程控制系统共用一个传感器时，宜采用平仪表系统和过程控制系统共用一个传感器时，宜采用平安仪表系统供电。安仪表系统供电。 第第8章章 紧急停车系统紧急停车系统 图图8.3 8.3 双重化冗余方式的双重化冗余方式的ESDESD系统系统第第8章章 紧急停车系统紧急停车系统2 2对最终执行元件的要求对最终执行元件的要求最终执行

13、元件切断阀，电磁阀是平安仪表系统中可最终执行元件切断阀，电磁阀是平安仪表系统中可靠性低的设备。由于平安仪表系统在正常工况时是静态的，靠性低的设备。由于平安仪表系统在正常工况时是静态的，被动的，系统输出不变，最终执行元件不断坚持在原有的被动的，系统输出不变，最终执行元件不断坚持在原有的形状，很难确认最终执行元件能否有危险缺点。形状，很难确认最终执行元件能否有危险缺点。在正常工况时过程控制系统是动态的，自动的，控制阀在正常工况时过程控制系统是动态的，自动的，控制阀动作是随控制信号的变化而变化，不会长期停留在某一位动作是随控制信号的变化而变化，不会长期停留在某一位置。因此，当符合平安度等级要求时，可

14、采用控制阀及配置。因此，当符合平安度等级要求时，可采用控制阀及配套的电磁阀作为平安仪表系统的最终执行元件。套的电磁阀作为平安仪表系统的最终执行元件。第第8章章 紧急停车系统紧急停车系统3 3对对ESDESD逻辑控制器构造选择要求逻辑控制器构造选择要求平安仪表系统缺点有两种：显性缺点平安缺点和平安仪表系统缺点有两种：显性缺点平安缺点和隐性缺点危险缺点。隐性缺点危险缺点。当系统出现显性缺点时，可立刻检测出来，系统产生当系统出现显性缺点时，可立刻检测出来，系统产生动作进入平安形状。动作进入平安形状。当系统出现隐性缺点时，只能经过自动测试程序检测当系统出现隐性缺点时，只能经过自动测试程序检测出来，系统

15、不能产生动作进入平安形状。出来，系统不能产生动作进入平安形状。因此经过对逻辑控制器构造的选择，抑制隐性缺点系因此经过对逻辑控制器构造的选择，抑制隐性缺点系统平安性的影响，通常选择统平安性的影响，通常选择2OO32OO3三取二或者三取二或者2OO4D2OO4D四取二，带诊断功能构造。四取二，带诊断功能构造。第第8章章 紧急停车系统紧急停车系统8.2.1 8.2.1 冗余控制器的构成冗余控制器的构成8.2 冗余控制器冗余控制器图图8.5 8.5 两个微处置器构成的两个微处置器构成的1 OO 21 OO 2系统系统 来自现场检测元件或传感器的信号，来自现场检测元件或传感器的信号，经过输入模件分别进入

16、两个微处置器单经过输入模件分别进入两个微处置器单元，在元，在CU1内进展诊断其结果从输出模内进展诊断其结果从输出模件保送到现场的执行元件件保送到现场的执行元件.第第8章章 紧急停车系统紧急停车系统图图8.6 8.6 两个两个1oo 21oo 2系统构成四重化系统构成四重化QMRQMR系统系统 来自现场检测元件或传感器来自现场检测元件或传感器的信号，经过两套输入模件分别的信号，经过两套输入模件分别进入两个进入两个CU单元，其结果从两套单元，其结果从两套输出模件保送到现场的执行元件。输出模件保送到现场的执行元件。采用双采用双1oo2D构造，即构造，即2oo4D构造，其容错功能使系统中任何构造，其容

17、错功能使系统中任何一个部件发生缺点时，均不影响一个部件发生缺点时，均不影响系统的正常运转。系统的正常运转。第第8章章 紧急停车系统紧急停车系统8.2.2 8.2.2 冗余控制器的任务原理冗余控制器的任务原理 H41q/H51q系统对程序的处置过程是周期性循环的。系统对程序的处置过程是周期性循环的。首先读取过程输入信号，再按预定的逻辑功能进展处置，首先读取过程输入信号，再按预定的逻辑功能进展处置，然后依次输出处置结果。一个循环扫描过程由七个骤步完然后依次输出处置结果。一个循环扫描过程由七个骤步完成。成。(1)周期性自检周期性自检 周期性自检包括硬件检测和软件检测，这周期性自检包括硬件检测和软件检

18、测，这个过程是根据个过程是根据CU发出的延续测试信号进展的。发出的延续测试信号进展的。(2)数据接纳数据接纳 检测并读取输入信号也包括平安以太网来检测并读取输入信号也包括平安以太网来的信号，完成过程变量对应数据的接纳。的信号，完成过程变量对应数据的接纳。(3)数据传送数据传送 将系统接纳的数据传送到另一个中央处置单将系统接纳的数据传送到另一个中央处置单元。元。第第8章章 紧急停车系统紧急停车系统(4)输入数据处置输入数据处置 把输入变量的丈量值赋予内部变量，用户程序把输入变量的丈量值赋予内部变量，用户程序那么会对内部变量进展处置。处置的结果送到输出单元需求那么会对内部变量进展处置。处置的结果送

19、到输出单元需求以太网传送的数据那么被传送到以太网卡，并在系统内存中以太网传送的数据那么被传送到以太网卡，并在系统内存中进展双进展双CPU的点对点比较，如有错误那么将这对的点对点比较，如有错误那么将这对CPU切除。切除。(5)输出交换比较输出交换比较 将两个将两个CU的输出交换并进展比较。的输出交换并进展比较。(6)结果输出结果输出 主主CU经过经过I/O BUS输出处置结果。输出处置结果。冗余的中央处置单元在每个过程循环完后都进展一次时冗余的中央处置单元在每个过程循环完后都进展一次时钟同步，而经过串行通讯和有自检功能的部分完成检测不钟同步，而经过串行通讯和有自检功能的部分完成检测不依赖于一个过

20、程循环。依赖于一个过程循环。 (7)结果回读结果回读 从从CU中把输出结果回读，与下一个周期的正确中把输出结果回读，与下一个周期的正确逻辑输出比较。假设结果不相等那么将输出模块切除，扫描逻辑输出比较。假设结果不相等那么将输出模块切除，扫描过程跳到第过程跳到第(5)步。步。第第8章章 紧急停车系统紧急停车系统8.2.3 8.2.3 冗余控制器的特点冗余控制器的特点2.2.一体化平安停车功能一体化平安停车功能1.强大的自诊断功能强大的自诊断功能第第8章章 紧急停车系统紧急停车系统8.3 ESD在工业消费安装上的运用在工业消费安装上的运用8.3.1 8.3.1 工艺简介工艺简介 10 10号单元为原

21、料预热单元，是将界区外的不同原料经过号单元为原料预热单元，是将界区外的不同原料经过缓冲罐脱除水和杂质，以便降低原料变化对下游消费的影响。缓冲罐脱除水和杂质，以便降低原料变化对下游消费的影响。 20 20号单元为裂解炉单元。号单元为裂解炉单元。乙烯安装可分为七个单元。乙烯安装可分为七个单元。 裂解炉区共有裂解炉区共有5 5台裂解炉，在不同通道都可以同时裂解两台裂解炉，在不同通道都可以同时裂解两种原料，并且裂解炉的每一通道在其他组进展裂解操作时都种原料，并且裂解炉的每一通道在其他组进展裂解操作时都可以进展在线蒸汽清焦，具有裂解原料分配灵敏性的特点。可以进展在线蒸汽清焦，具有裂解原料分配灵敏性的特点

22、。第第8章章 紧急停车系统紧急停车系统但在开车时烃的进料量为零，此时不能触发联锁停车系统。但在开车时烃的进料量为零，此时不能触发联锁停车系统。乙烯安装共有五台裂解炉，联锁控制逻辑比较复杂。乙烯安装共有五台裂解炉，联锁控制逻辑比较复杂。主要引见开车时烃加料量为零旁通联锁的逻辑及组态方法。主要引见开车时烃加料量为零旁通联锁的逻辑及组态方法。 主要的联锁条件有烃进料流量低低值联锁停车、稀释蒸汽主要的联锁条件有烃进料流量低低值联锁停车、稀释蒸汽流量低低值联锁停车、高压汽包液位高高值、低低值联锁流量低低值联锁停车、高压汽包液位高高值、低低值联锁停车、燃料气压力高高值、低低值联锁停车等。停车、燃料气压力高高值、低低值联锁停车等。第第8章章 紧急停车系统紧急停车系统8.3.2 8.3.2 系统配置系统配置图图8.7 8.7 乙烯安装乙烯安装ESDESD系统配置图系统配置图 第第8章章 紧急停车系统紧急停车系统