浅析霍尼韦尔 Safety Manager系统的应用及维护

浅析霍尼韦尔 Safety Manager系统的应用及维护

李桃

中石油管道有限责任公司西部分公司 新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市 830011

摘要:本文主要以某煤制烯烃项目气化装置为例,介绍了Honey well公司的Safety Manager控制系统在实际中的应用,并详细说明次控制系统的结构、特点和日常维护,验证了此系统的安全、稳定等特点。

关键词:紧急停车控制系统;煤化工;Safety Manager

该生产项目以液化煤焦油为主要原料,采用美国GE公司水煤浆气化技术、德国Linde公司高碳低温燃料甲醇制备洗涤水净化制备技术、英国Davy公司甲醇合成技术 、中科院大连化物所低温甲醇制备的低碳燃料烯烃净化技术(dmto)、美国ABBLummus公司烯烃油水分离净化技术、美国Univation公司聚乙烯净化技术、美国Dow化学公司聚丙烯技术,生产低温聚乙烯和高温聚丙烯系列产品。 实现了我国传统煤化工向现代石油化工特色产业的有效延伸,对未来我国从转变能源产品消费结构到核能资源综合利用率再到大气污染的有效治理都将具有重要指导意义。气化驱动装置就是作为此项新节目的一个龙头气化装置,位于工艺流程的最前端。采用美国GE公司的新式水煤浆自动加压和电气化施工技术。由大型煤炭砂浆燃料制备、气化、渣土污水处理3个主要工段共同组成。配套6台干湿棒磨机,5开1备,湿棒磨法制备的水煤浆; 7台气化炉,5开2备,6.5mpa大型压力锅炉进行水煤气化; 黑水处理系统采用四级黑水闪蒸。为实施后续水电装置工程供给质量合格的设备水电和煤气。该应急装置主要采用Honeywell公司的数字safetymanager(以下简称sasm控制系统)技术作为车辆紧急停车时的控制制动系统,此控制系统安全稳定、交互使用画面设计人性化、操作简单、组态方便,为应急装置的长期安全稳定正常运行使用提供了有力保证。

一、SM系统概述

1.1Safety Manager控制器的基本结构

Safety Manager控制器的结构可以被组态成非冗余、双重冗余结构(DMR)和四重冗余结构(QMR),每种结构都有不同的特性和安全设备功能。双重冗余结构(DMR):DMR结构在非冗余结构中提供1oo2表决机制,该DMR结构基于双处理器,并具有高水平的自我测试、诊断和容错功能。DMR实行非冗余控制器结构,每一个非冗余结构只包含一个QPP(控制器单元),QPP中含有冗余的处理器,处理器间与内存间为1oo2的表决机制。

1.2四重冗余结构(QMR)

qmr控制是基于2oo4d表的表决结构机制,每一个表的qpp中都包含有一个双处理器控制技术的表决结构。那就是否意味着,它的容错性能由其最终的自我保护诊断和测试容错性能水平等来决定。qmr都是实行冗余的微控制器硬件结构。该四重冗余函数结构同时包含两个qpp,这就等于实现了四重冗余,从而用户可以对于安全双重冗余容错。 2oo4d两个表决器的机制由一个结合了每一个点的qpp和其中的两个cpu间和两个内存间的1oo2表决器的机制和两个qpp间的1oo2d两个表决器的机制用来实现。 投票将在两个重要层面同时发生:模件本身这个层面和模件qpp之间。

二、SM系统硬件介绍

2.1 QPP(控制器)

控制器原理是aasafetymanager安全控制管理系统的技术核心,主要控制功能原理是:通过持续的工作周期测试执行即即读功能输入输出信号,执行读写功能输入逻辑程序,写功能输出信号到功能输出控制卡上的功能,连续周期测试控制系统的软硬件,以利于保证系统安全控制。

2.2 USI(通讯卡)

USI是UniversalSafetyInterface的缩写,即通讯卡。它通常放在控制器右侧卡槽里面,并且一个控制器最多带两块通讯卡。通讯卡有A、B、C、D四个通讯通道,通过查看LED状态指示灯确认相关通道的数据通讯是否有效。A和B接口用做高速以太网通讯,C和D接口用做串行RS232或者RS485通讯。其中,A接口用做FTE网与ExperionPKS进行通讯,B接口用做Safety Manager与Safety Manager之间通讯的SafeNet网络,以太网方式连接的SafeNet网络,各个Safety Manager控制器之间是对等的通讯(Peer-to-Peer)。

2.3 BKM(电池和钥匙开关卡)

BKM是SM系统的必要组成模块,BKM模块有两个钥匙开关和一个LED状态指示灯,钥匙开关分别为故障复位开关和强制开关。

2.4 PSU(5VDC供电单元)

psu的主要作用就是把24vdc转换成5vdc,其中的工作过程受watchdog的整个实时过程监视。ledc在指示灯自动熄灭时为 防止失电或者切断供电线路电压异常过低;而灯红色时正常表示5vdc表示输出值过低;而灯绿色时正常表示5vdc表示输出在合理电压范围内(4.73~5.73vdc)。

2.5 ELD(漏地检测器)

Safety manager整个系统内的电源电路是浮空设计的,即整个系统内的0v参数思考点与整个系统外的一个大地电压没有任何直接联系,漏地电压检测器(eld)主要用于同时检测整个系统的24vdc两个电源电路是否存在有任何接地泄漏现象。

三、SM系统组成

3.1 I/OChassis

Safety managers在系统中的机柜每个新的机架上面一共有10个新的卡笼(chassis)在其位置, sm新的控制器和新的i/o通常从每个机架的卡笼chassis2开始进行配置,所以每个控制器要在机柜内的每个机架最多同时放置8个新的i/ochassis, 如果机架是单独的一个io机柜,就至少可以最多同时放置9个新的i/ochassis。

3.2系统柜

一套全全新的a/sm系列电控控制系统最多由4套单个装在系统柜中的卡件联合组成,控制器和每个系统i/o卡件之间的最大连续运行工作距离至少只能是2个人的电动机柜。

3.3控制器

控制卡、通讯卡、电源供应卡、电池和移动钥匙称为开关卡。

3.4I/OChassis(机架)

每个I/OChassis有21个槽位,前18个插I/O卡件,19为空,20和21安装I/OExtender(IO扩展卡)I/O机架分单卡件机架和冗余卡件机架,不同类型的卡件供电相同即可放在同一机架。

3.5端子板(FTA)

现场电缆需经过FTA与I/O卡件连接,不同的I/O卡件对应不同的FTA。

四、系统结构

不同工艺类型的产品工艺结构需求对产品安全性和产品可用性的质量等级分别有不同的技术要求,safetymanager我们需要不同的工艺结构材料来源以满足不同的产品工艺设计需求。非冗余模式控制器分别配置非具有冗余模式i/o、冗余两个控制器分别配置非具有冗余模式i/o、冗余两个控制器分别配置冗余i/o、冗余两个控制器分别配置具有冗余和非冗余i/o。 所有晶体结构的特性safetymanager均可分别达到sisil3安全可用等级,但还不是可以分别具有不同的结构可用性安全等级。

五、Safety Manager组态

5.1操作系统

Safety builder软件是基于safety manager的组态编辑软件,运行于sbwindows2000,xp或更高的版本操作系统。目前其在气化检测装置中所使用的气化软件发行版本主要是:r140.3。Safety builder还具有两个主要应用功能:(1)组态离线管理功能(safety manager的离线工程师组态管理工具)。(2)增加在线用户功能(safety manager的在线用户接口界面)。

5.2网络组态

Network configurator创建网络组态的三个步骤物理创建一个清晰的网络物理逻辑网络(physicalview)网络概貌,即建立网络中各组成部分间的各个物理通讯连接网络关系物理创建一个清晰逻辑物理网络(logical view),即建立网络中各个组成部分间的物理通讯连接关系物理定义一个网络中所有的网络组建的逻辑物理和网络逻辑都是网络的基本属性。

5.3硬件组态

Hardware configurator主要功能(1)我们定义了asm操作系统中所需要的一个系统管理机柜。(2)自动分配流量控制器chassis。(3)自动分配冗余的和非冗余的程序i/ochassis。(4)自动分配新的i/o卡。

5.4点组态

Point Configurator功能创建点、查看和修改点的属性,导入(Import)和导出(Export)点,删除点,打印点的报告。

5.5应用程序(FLD)组态

Application editoer这是我们设计f和fld的重要工具。sm控制系统的质量控制管理功能主要是通过fld系统实现的,因此预先设计好的fld系统是作为sm控制系统组态的一个核心组成工作。fld逻辑是一种使用一个逻辑连接功能块同时连接多个输入输出信号的逻辑集合体。 当sm逻辑系统的每一个逻辑应用程序最多执行包涵2500页号的fld,sm系统控制器将按输入页号由小到大依次自动执行每页fld。 Application editor组态设计面板可以分为三个主要区域:包括符号库工具条、fld符号列表显示区、设计面板区域。

结语:safety manager系统在测试装置的设计开工初期经过大量的技术调试、组态以及修改,目前已正常投入运行。该监控系统的主要特点是系统操作简单、组态方便、系统工作可靠性高。Safety manager系统数据运行稳定,数据采集准确,系统采集检测数据效果良好。在此前从煤制品聚烯烃生产项目初次开工投料直到试车成功,到正式商业化投入运营,再到现在连续多年的稳定正常运行,此一套系统在实际运行中,虽然也曾经出现过许多不同技术类型的安全问题,但最终都确实可快速而圆满的得到解决,这充分证明了此套系统的运行稳定性和系统安全性的两大特点。为产品生产的安全、稳定、长生命周期、满负荷正常运行工作提供了有力技术保障。

参考文献:

[1].霍尼韦尔安全管理器现场设备单元模块[J].自动化博览,2012,29(01):8.

[2].霍尼韦尔安全管理系统提供的解决方案[J].自动化博览,2011,28(02):71.

[3]冯蕾.霍尼韦尔最新安全管理器对过程与安全系统进行平衡整合[J].石油炼制与化工,2008,39(09):39.