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安全儀表系統(tǒng)在芳烴聯(lián)合裝置聯(lián)鎖系統(tǒng)改造中的應(yīng)用

文檔作者：金斌任洪喜文檔來源：中國石油遼陽石化公司產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整項目部		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年01月05日
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第5O卷第6期
2014年12月
石油化工自動化
AUToMAT10N IN P rR0一CHEMICAL INDUSTRY
Vo1．50，No．6
December，2014
安全儀表系統(tǒng)在芳烴聯(lián)合裝置
聯(lián)鎖系統(tǒng)改造中的應(yīng)用
金斌，任洪喜
(中國石油遼陽石化公司產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整項目部，遼寧遼陽111003)
摘要：針對控制系統(tǒng)運行年限增長，逐漸進入故障高發(fā)期，系統(tǒng)運行風險不斷加大的問題，采用先進可靠技術(shù)對控制系統(tǒng)進行
改造。針對芳烴聯(lián)合裝置儀表聯(lián)鎖系統(tǒng)存在的問題，采用安全儀表系統(tǒng)升級改造方案并解決了多項實際問題，確保了芳烴聯(lián)合
裝置聯(lián)鎖系統(tǒng)的穩(wěn)定、可靠運行。
關(guān)鍵詞：安全儀表系統(tǒng)冗余容錯接地SOE 聯(lián)鎖生命周期
中圖分類號：TP273 文獻標志碼：B 文章編號：1007—7324(2014)06—0073—02
隨著現(xiàn)代化煉油化工裝置復(fù)雜性和危險程度
的逐步增加，對安全和控制的要求越來越高。中國
石油遼陽石化公司運行了2O a左右的Honeywell
LM儀表聯(lián)鎖控制系統(tǒng)已經(jīng)進入了故障的高發(fā)期，
伴隨著系統(tǒng)備件購買難度的增加及技術(shù)服務(wù)能力的
欠缺，控制系統(tǒng)運行的風險不斷加大，該公司根據(jù)生
產(chǎn)實際的需要積極探索控制系統(tǒng)的改造。筆者從改
造的角度探討安全儀表系統(tǒng)(SIS)的應(yīng)用技術(shù)。
1 芳烴聯(lián)合裝置流程及聯(lián)鎖系統(tǒng)概述
芳烴聯(lián)合裝置包括預(yù)加氫、連續(xù)重整和再生、
芳烴抽提、芳烴分流、甲苯歧化、吸附分流、異構(gòu)化、
公用工程及中間罐區(qū)等單元，主要含有石腦油、氫
氣、苯、甲苯、燃料油及C6一C9芳烴混合物的可
燃、有毒介質(zhì)。整個裝置聯(lián)鎖包含20多個聯(lián)鎖邏
輯單元，聯(lián)鎖控制系統(tǒng)采用LM 系統(tǒng)，控制器為冗
余配置，I／O卡為單配置，系統(tǒng)作為UCN網(wǎng)上的
一個節(jié)點，硬件組態(tài)通過DCS工程師站進行，軟件
采用梯形圖，通過編程器進行編程。原聯(lián)鎖系統(tǒng)的
AI點為68點，DI點為90點，DO點為68點。
隨著聯(lián)鎖系統(tǒng)逐漸進入了老化期，特別是電源
模板、通信模板、控制器模板和I／O模板相繼都出
現(xiàn)過故障。使控制系統(tǒng)運行的風險不斷加大，這些
都為聯(lián)鎖系統(tǒng)的穩(wěn)定運行帶來極大的隱患，采用新
技術(shù)對其進行改造已成為必然的選擇。
新采用的SIS為Honeywell的SM 系統(tǒng)，采用
四取二診斷(2oo4D)配置，冗余的中央控制器，冗
余的I／O，按照DIN19250標準，系統(tǒng)配置符合
TuV AK6級及IEC 61508 SIL3標準安全認證。
四重化處理器模塊(QPM)是SM 系統(tǒng)的心臟，每
個QPM模塊有2個微處理器和2個內(nèi)存。處理
器的每次讀寫指令都先對硬件和邏輯運算進行比
較，另外對硬件的診斷測試使QPM模塊的診斷覆
蓋率可高于99 9／6，因而在一個QPM模塊運行的情
況下仍可以保證系統(tǒng)的安全等級達到AK6級。同
時為了SIS的整體安全性，電源系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、
I／O卡件等為冗余配置，穩(wěn)壓電源經(jīng)過TnV認證，
I／O卡件為光電隔離型，支持無源和有源輸入，系
統(tǒng)還包含一個24 V(DC)的漏電檢測器(ELD)，
ELD將檢測漏地故障并發(fā)出報警信號。
2 控制系統(tǒng)的改造方案
2．1 中央處理器的冗余方式
隨著流程工業(yè)用戶對于IEC 61508，IEC
61511的認知和接受，安全意識不斷加強，特別是
流程工業(yè)企業(yè)更加關(guān)注生命周期安全的問題。系
統(tǒng)改造時充分考慮對SIS硬件和軟件高可靠性、高
安全性、高可用性和性能價格比的需求；同時對計
算機技術(shù)、通信技術(shù)、自診斷技術(shù)、冗余容錯技術(shù)也
進行了充分考慮，最終選取了經(jīng)過TnV安全認證
的“2oo4D”架構(gòu)的SM 系統(tǒng)邏輯控制器。
2．2 檢測信號和執(zhí)行信號的處理
檢測信號和執(zhí)行信號的可靠性也直接影響到
SIS的安全性，為減小現(xiàn)場信號的故障概率，系統(tǒng)
改造時充分考慮了原LM 系統(tǒng)的信號處理方式。
按照SIS設(shè)計規(guī)范關(guān)于安全儀表的構(gòu)成應(yīng)使中間
環(huán)節(jié)最少的原則，原LM 系統(tǒng)中，現(xiàn)場來的4～
20 mA信號經(jīng)過報警門限開關(guān)轉(zhuǎn)為開關(guān)量進入系
統(tǒng)，改造后，4～2O mA信號直接進入SM 系統(tǒng)；對
稿件收到日期：2014—08—21。
作者簡介：金斌(1968 )，男，2003年畢業(yè)于遼寧石油化工大學計
算機科學與技術(shù)專業(yè)，獲學士學位，現(xiàn)工作于中國石油遼陽石化公
司產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整項目部，任儀表專業(yè)負責人、高級工程師、公司儀
表專項技術(shù)專家。
74 石油化工自動化 第5O卷
于要求既進入DCS又進入SIS的4～20 mA信號，
則采用“一進二出”的滿足SII 標準的安全柵來實
現(xiàn)，改變原來信號在DCS FTA端子板的并聯(lián)分配
方式，減小信號的故障概率；SIS和電氣馬達控制
中心電動機、電加熱器運行顯示和啟停信號，現(xiàn)場
電磁閥信號之間采用24 V(DC)，8 A的繼電器進
行隔離，保證SIS的DI，DO輸入是干接點信號，避
免干擾信號的竄入，保證系統(tǒng)的安全性。
2．3 過程控制方案的集成
增壓機西門子S5～115U控制系統(tǒng)運行約20 a，
系統(tǒng)硬件故障頻發(fā)，系統(tǒng)和DCS的通信故障由于硬
件的原因已無法解決，廠家的技術(shù)服務(wù)已無法滿足
系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的要求。在符合設(shè)計規(guī)范的基礎(chǔ)
上，在SIS升級時，把增壓機控制系統(tǒng)的功能集成在
SIS里面，徹底解決了機組控制存在的風險和隱患。
2．4 和原DCS的通信
由于DCS與SIS采用不同的硬件結(jié)構(gòu)、控制
網(wǎng)絡(luò)和人機界面，兩種系統(tǒng)使用不同的工程組態(tài)工
具。系統(tǒng)升級改造時，SIS通過RS一485 Modbus
RTU協(xié)議方式與DcS通信，DCS為主站，SIS為
從站。DCS通過SI卡，軟件組態(tài)時通過建立數(shù)組
點和CL語言編程讀取SIS數(shù)據(jù)并進行相應(yīng)工程
轉(zhuǎn)換，通過DCS的動態(tài)鏈接在操作站上進行顯示。
3 系統(tǒng)改造方案
根據(jù)現(xiàn)場多年的運行經(jīng)驗和曾產(chǎn)生的問題，系
統(tǒng)技術(shù)改造過程中，對所有問題進行了詳細考慮和
探討，并得以實施，使原系統(tǒng)存在的問題得到了根
本解決。
3．1 工程師站和操作站的配置
目前的工程師站一般為服務(wù)器類型，操作站的
數(shù)據(jù)讀取均來自工程師站，在選配工程師站時應(yīng)考
慮冗余配置，這樣一旦其中1臺工程師站出現(xiàn)問題
不會影響操作站的操作。工程師站的配置為鏡像
雙硬盤，和SIS的通信方式為雙網(wǎng)卡的通信方式，
確保系統(tǒng)硬件可靠運行。
3．2 系統(tǒng)SOE站
系統(tǒng)SOE應(yīng)充分考慮硬件和軟件的配置，
SOE站建議獨立配置，SOE事件在軟件組態(tài)時應(yīng)
考慮全面，否則會影響將來的故障查找。
3．3 干擾信號的防范
干擾信號的防范應(yīng)充分考慮以下幾個方面：
系統(tǒng)的的雙路220 V(AC)供電建議均取自UPS，
不應(yīng)一路取自UPS，一路取自市電，這樣減少市電
對系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，使系統(tǒng)工作更穩(wěn)定；接地電阻和
接地連接電阻應(yīng)滿足系統(tǒng)和規(guī)范的要求，保護地和
工作地接地排不應(yīng)混接；應(yīng)考慮正確敷設(shè)電纜，確
保動力線和儀表信號分開鋪設(shè)，避免產(chǎn)生干擾。
4 結(jié)束語
升級后的SIS解決了原系統(tǒng)存在的隱患和問
題，系統(tǒng)更加開放，安全性、可靠性更加提高；改造
后的系統(tǒng)運行穩(wěn)定，對裝置的長周期安全穩(wěn)定運行
起到了保駕護航的作用，也為其他系統(tǒng)的技術(shù)升級
改造積累了經(jīng)驗。
參考文獻：
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Functional Safety of E1etrica1／Ekctr0nic／Pr0grammable
Elctronia Safety-Related System[-S7．IEC，1998．
[2] 邵建設(shè)．安全聯(lián)鎖系統(tǒng)的可靠性與可用性分析EJ3．化工自
動化及儀表，2003，30(O2)：34—37．
[3] 黃步余，葉向東，范宗海．GB／T 50770-2013石油化工安全
儀表系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范Es]．北京：中國計劃出版社，2013．
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[5] 馬科斌．安全儀表系統(tǒng)在汽油加氫裝置的應(yīng)用與安全性分
析EJ]．化工自動化及儀表，2013，40(01)：94—95．
臺達推出多功能電力監(jiān)測儀表
近日，臺達推出多功能電力監(jiān)測儀表DPM—C530A，針對工業(yè)、公共設(shè)施、樓宇等電力監(jiān)控與節(jié)能需求而設(shè)計，可精確
測量各種電力參數(shù)，進行越限報警和數(shù)據(jù)記錄，提供強大的通信及監(jiān)控功能，特別適用于對電力質(zhì)量、設(shè)備精密度要求較高
的場合。
該儀表利用網(wǎng)絡(luò)將所有用電信息及時、準確地反饋到控制中心，便于用戶管控用電量，降低用電成本，隨時監(jiān)控了解系
統(tǒng)各個環(huán)節(jié)的情況。最高支持31階諧波、總諧波成分、電流電壓不平衡度等電力參數(shù)測量；儲存空間最多可記錄500筆事
件，最高可記錄2個月的數(shù)據(jù)，方便用戶分析歷史狀態(tài)，并且可依據(jù)內(nèi)建29種報警事件前端即時進行LED燈閃爍預(yù)警，后
端警示信息通知、時間標記的警告事件記錄。而內(nèi)建的2組獨立時問區(qū)間實功、虛功電能統(tǒng)計暫存器，可搭配DI輸入或通
信控制，統(tǒng)計某設(shè)定時間區(qū)間內(nèi)實功電能的數(shù)值。
該儀表的電流／電壓測量精度達±0．2 ，功率、電能、功率因數(shù)及測量精度為士0．5 ，諧波含有率測量精度為±1 。
最大功耗為4．6 W，可在一2O～7O℃的環(huán)境中運行，存儲溫度范圍為一30-80℃ ，符合IEC 61000電磁兼容標準，輻射干擾
及傳導(dǎo)干擾達到EN 55011A級，安全性符合歐洲CE，IEC61010標準，前面板為IP52級防護，接線靈活，拆裝便利。能夠滿
足不同領(lǐng)域電量測量的需求，可廣泛應(yīng)用于工廠自動化，能源管理系統(tǒng)，中低壓配電盤，建筑自動化等行業(yè)。(中達電通股
份有限公司)

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