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PLC控制系统中ESD系统的构成及要求

来源:艾特贸易网 www.aitmy.com2017-06-05

简介紧急停车系统 (emergency shut-down system , ESD) 是一种应用于工业过程的安全系统,它是工业装置控制系统中重要的组成部分。众所周知,任何一套工业装置在实际操作过程中都可能出现不

    紧急停车系统(emergency shut-down systemESD)是一种应用于工业过程的安全系统,它是工业装置控制系统中重要的组成部分。众所周知,任何一套工业装置在实际操作过程中都可能出现不同的操作条件,有些是正常的,而有些是异常的。异常的工业操作条件可能造成设备不能正常运行、产品质量得不到保证,甚至会造成设备的损坏或装置产生爆炸,造成人员伤亡。ESD系统通过逻辑操作,使装置在异常条件下达到安全工艺条件,或者在危险和紧急状态下,使装置安全停车,确保人员不受伤害,保护设备以及最小程度地损失产品。因此,要求ESD系统必须设计成高可靠和实用的安全系统。    ESD系统的一般构成如图5-5所示,它分为中心单元、输入/输出单元和辅助单元,并且ESD系统与其相关的系统紧密连接,能更好地保证装置的安全操作。
ESD系统的构成
    5-5    ESD系统的构成    ①中心单元。ESD系统是装置的安全停车和联锁系统,应充分的安全和可靠。要求它能实时地反应装置的操作状态,并且迅速地动作。ESD系统的中心单元需要联锁的工艺参数(如液位、温度、流量信号等)通过输入设备准确地读入,经过一定的逻辑运算输送到输出设备(如电磁阀、马达等),以达到对工艺装置的联锁。以往ESD系统的中心单元一般采用继电器或专用的程序控制设备。但对较复杂的系统和功能,继电器或专用的程序控制设备就受一定限制,有时也很难构成完整的系统。近年来,电子技术的飞速发展,特别是计算机技术的应用,给ESD系统的构成带来许多的方便。一般采用PLC (programable controler)系统构成ESD系统的中心单元。但对完成ESD功能的PLC产品,按目前的国际标准是有严格规定的。通用的国际标准是德国DIN标准DI-NV19250DINVVDE0801DINVDE0160以及德国的权威认证-TUV许可证(TUV certification)TUV许可证有一套完善的安全检验制度,它包括硬件设备,也包括软件功能。按设计规定,凡构成ESD系统的PLC设备,必须根据ESD的类型以及不同的风险等级获得TVU许可证。不同产品构成的系统,适用于不同的安全等级。仅就HoneywellFSC系统而言,构成的系统和所适用的安全等级如表5-2、表5-3所示,其中AK为要求等级,SK为安全等级。    5-2    FSC组成与所对应的要求等级AKl-6(根据DIN)
 FSC组成与所对应的要求等级AKl-6(根据DIN)    5-3    FSC组成与所对应的安全等级SK3-2(根据TUV)
FSC组成与所对应的安全等级SK3-2(根据TUV)    FSC-100构成非冗余系统,具有单一的中心单元和单一的输入/输出,如图5-6所示。
FSC-100构成
    5-6    FSC-100构成    FSC-100R构成冗余系统,具有冗余的中心单元和冗余的输入/输出,如图5-7所示。因此,对于构成ESD系统中心单元的PLC设备,需要根据不同的ESD类型和安全等级选定,以满足系统的要求。   ②输入/输出单元。ESD系统的输入/输出单元是ESD中心单元与工艺的连接设备。它包括工艺所需的联锁输入ESD的检测设备,如液位、温度、流量的测量设备等以及联锁输出ESD的执行设备,如用于控制阀的电磁阀、用于操作马达的继电器等。这些不同的点(设备),根据其所处工艺的安全等级不同,ESD系统所要求的检测和连接方式也不同。有些需要单点检测和控制,有些则需要多点检测和控制,并且有些点还需要不同检测原理的检测元件,采用2132等逻辑,具体实施取决于ESD的类型。对于ESD系统的输入/输出单元,设计要求尽可能直接连到工艺装置,以减少故障点,并且要求输入/输出都被连接成故障一安全型操作,即失去性能(电或气)的任何设备都将被视为故障,从而引起ESD系统动作。    ③辅助单元。为使系统能更好地工作,并且使维修方便,从安全角度考虑,在ESD系统中设置了各种辅助开关、报警设备、供电设备等,它们一起构成ESD系统的辅助单元。辅助单元的主要功能如下。
FSC-100R构成
    5-7    FSC-100R构成    a.启动或预启动工艺。当开车时,某些条件不能达到要求,根据实际情况允许旁路的条件设置辅助旁路开关。    b.维修。当某些条件需要超驰维修时,设置超驰开关。辅助开关要求采用钥匙型的,而且在责任者允许的情况下使用。使用辅助开关进行旁路和维修时,必须使用报警或警告灯,清楚、直观地表明正在操作。报警单元是用于指示报警,引起ESD系统动作,触发联锁停车信号。设计要求单独设置,并且能够区别出首故障报警信号。用于ESD系统的供电设备,必须采用不间断电源UPS来供电。    ④相关系统。任何一套装置的控制部分与其ESD系统是紧密连接的,且信号互相联系,特别是与DCS系统的通信。设计上一般采用ESD系统的联锁停车信号在DCS中显示和报警,使用总线连接方式。而DCS控制部分用于系统的联锁点,应以硬线方式连接到ESD系统的输入设备上,而不使用总线通信方式。ESD系统与装置的控制设备DCS系统是分离的,所以DCS系统故障将不会影响ESD系统,从而保证ESD系统能安全可靠运行。