隨著安全標(biāo)準(zhǔn)的推出和企業(yè)對(duì)安全系統(tǒng)重視度的不斷升級(jí)，根據(jù)裝置高溫高壓連續(xù)性的特點(diǎn)和國(guó)際電工組織IEC提出的STI3級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的要求，公司在新建的化工裝置中選用了美國(guó)HoneWell公司的故障安全控制FSC(failsafecontrol)系統(tǒng)。國(guó)際電工組織IEC安全要求等級(jí)分為4級(jí)，安全性能由低到高依次為SILl、SIL2、SIL3、SIL4。SIL3級(jí)標(biāo)準(zhǔn)是指每年故障危險(xiǎn)的平均概率為0.1‰~1‰。
　　FSC系統(tǒng)具有符合MODBUS/RTU通信協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)通信接口，符合國(guó)際通信標(biāo)準(zhǔn)，可與任何具有同樣通信接口的設(shè)備進(jìn)行通信。包括各大公司的Dcs(如HoneywellTPS、FoxboroIASeries、RosemountRS3、YokogawaCentumnXL/uXL/CS、BaileyControlsFisherProvoxCL6921、SiemensPKE3964R)，同時(shí)FSC系統(tǒng)還可通過(guò)SMM(safetymanagementmodel)卡或以太網(wǎng)卡與霍尼韋爾的TPS及PKS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信，通信接口冗余配置并帶自診斷功能，從而實(shí)現(xiàn)SOE功能、報(bào)警功能、操作界面的集成以及HM歷史數(shù)據(jù)共享等功能。
　　故障安全控制系統(tǒng)是基于獨(dú)立原則設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中，所有的I/0點(diǎn)都是獨(dú)立于DCS控制系統(tǒng)，甚至在一些非常重要的點(diǎn)會(huì)采用三選二或四選二聯(lián)鎖控制方案。但聯(lián)鎖點(diǎn)通常也是重要的控制點(diǎn)，所以在Dcs系統(tǒng)中有基于同一工藝位置的控制點(diǎn)，甚至為了可和安全性還會(huì)增加1~2個(gè)指示點(diǎn)。而通過(guò)系統(tǒng)的通信，就可以在Dcs或工廠管理系統(tǒng)中顯示數(shù)據(jù)，可以降低成本和更好地進(jìn)行控制。
　　一、故障安全控制系統(tǒng)配置
　　故障安全控制系統(tǒng)硬件主要由PC機(jī)和FSC組成，核心部分是FSC。系統(tǒng)配置如圖1所示。
　　SOE站/工程師站采用PC機(jī)，系統(tǒng)軟件和SOE(件可在Windowsg5/98/NT/2000的環(huán)境下運(yùn)行。RS-232/RS-485的通信接口，可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)軟件的庫(kù)和邏輯圖組態(tài)、修改和下載安裝;I/0賦值功能；系統(tǒng)狀態(tài)在線監(jiān)測(cè);SOE的報(bào)警和事件記錄;SOE的報(bào)表打印以及組態(tài)的在線打印等。SOE事故記錄功能能完整記錄系統(tǒng)本身及生產(chǎn)過(guò)程出現(xiàn)的各種問(wèn)題，分辨率為10ms級(jí)，可通過(guò)打印機(jī)在線打印和存儲(chǔ)，供日后事故分析。
　　FSC控制站的硬件模塊可分為CP中央控制模塊、I/0輸入/輸出模塊、FTA現(xiàn)場(chǎng)接線端子模塊三部分。CP中央控制模塊包括CPU、COM(通信卡)、WD(系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)視卡或稱(chēng)看門(mén)狗卡)、DBM(診斷和電池卡)以及VBD(豎向總線驅(qū)動(dòng)卡)。UO卡件包括DI卡、DO卡、AI卡以及AO卡。
　　中央控制單元通過(guò)冗余輸入卡從現(xiàn)場(chǎng)讀入數(shù)據(jù)，并按照邏輯圖(FLD)中組態(tài)的控制程序執(zhí)行?？刂瞥绦?qū)?zhí)行結(jié)果傳輸?shù)饺哂噍敵龆丝?。在具有冗余CP的FSC配置中，CP將操作結(jié)果通過(guò)一個(gè)專(zhuān)門(mén)的通信線路與冗余的CP同步?？刂铺幚砥鲗?duì)FSC硬件進(jìn)行連續(xù)的測(cè)試，以確保對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的安全控制。
　　冗余的中央控制器及冗余的I/O模塊，這種2套獨(dú)立并行運(yùn)行的控制器完全冗余的控制器具有單套系統(tǒng)冗錯(cuò)的功能。即任何一套中央部分或I/O卡件的故障都不會(huì)停止生產(chǎn)過(guò)程。當(dāng)系統(tǒng)自診斷發(fā)現(xiàn)一個(gè)模塊發(fā)生故障時(shí)，CPU將強(qiáng)制其失效，確保其輸出的正確性。同時(shí)，安全輸出模塊中的SMOD功能(輔助去磁方法)確保在兩套系統(tǒng)同時(shí)發(fā)生故障或電源故障時(shí)，系統(tǒng)輸出一個(gè)故障安全信號(hào)。這樣確保了系統(tǒng)的高可靠性、高安全性及高可用性。按照DINVl9250標(biāo)準(zhǔn)，F(xiàn)SC-20044D配置符合TüVAK6級(jí)及IECl61508SIL3級(jí)標(biāo)準(zhǔn)安全認(rèn)證。
　　為了方便操作，輔操臺(tái)放于內(nèi)操室，上面安裝著一些硬手操開(kāi)關(guān)及報(bào)警指示燈。開(kāi)關(guān)主要是切換聯(lián)鎖的投用和解除，以及進(jìn)行一些閥門(mén)的強(qiáng)開(kāi)、強(qiáng)關(guān)，并帶有切換指示燈;報(bào)警指示燈分為聯(lián)鎖源報(bào)警燈及現(xiàn)場(chǎng)閥門(mén)回信報(bào)警燈兩種，報(bào)警指示燈具有區(qū)分第一聯(lián)鎖源功能，同時(shí)第一聯(lián)鎖源會(huì)出現(xiàn)不同頻率的閃爍，利用FSC的報(bào)警類(lèi)型，組態(tài)可以很方便地實(shí)現(xiàn)。
　　二、FSC系統(tǒng)內(nèi)部通信
　　FSC系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)通信分系統(tǒng)總線(SBUS)、豎向總線(VBUS)、水平總線(HBUS)三層。FSC的核心CPU用于讀取過(guò)程輸入數(shù)據(jù)、執(zhí)行邏輯控制程序，并將執(zhí)行結(jié)果經(jīng)VBD和HBD模塊送到輸出模塊;同時(shí)它還可以通過(guò)通信卡使它們同步工作;同時(shí)連續(xù)地測(cè)試外部系統(tǒng)和過(guò)程設(shè)備的安全診斷以保證安全控制。FSC2004D冗余系統(tǒng)內(nèi)部通信總線如圖2所示。FSC系統(tǒng)的內(nèi)部通信的三條總線SBUS、VBUS和HBUS都冗余配置，即采用冗余CP及I/O接口的配置系統(tǒng)總線CP及I/O接口的配置遵循IEC61508所描述的2004D系統(tǒng)。2004D系統(tǒng)是由2套獨(dú)立并行的控制器組成，通信模塊負(fù)責(zé)其同步運(yùn)行，當(dāng)系統(tǒng)自診斷發(fā)現(xiàn)一個(gè)模塊發(fā)生故障時(shí)，CPU將強(qiáng)制其失效，它所對(duì)應(yīng)的另一個(gè)模塊將無(wú)擾動(dòng)切換，即當(dāng)一對(duì)CPU、一條總線、一塊I/O卡或一條WD信號(hào)出現(xiàn)故障時(shí)，系統(tǒng)僅僅切除有故障的部分，其余部分不會(huì)受影響，確保其輸出的正確性。同時(shí)，安全輸出模塊中的SMOD功能(輔助去磁方法)確保在兩套系統(tǒng)同時(shí)發(fā)生故障或電源故障時(shí)，系統(tǒng)輸出一個(gè)故障安全信號(hào)。
　　FSC系統(tǒng)配置中冗余的CP可支持冗余通信，即配置了冗余通信卡。每個(gè)CP都有專(zhuān)用的接口與其通信的設(shè)備連接。