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     活動鏈接：2012年控制網(wǎng)技術(shù)專題---設(shè)備安全與信息安全攜手2012  

    （中石化集團北京燕山分公司,北京102500） 李政

    摘要：本文通過HONEYWELL公司SM(safty manager)安全管理系統(tǒng)在橡膠裝置中的應(yīng)用實例，重點介紹了該系統(tǒng)的硬件組成、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及組態(tài)方法。另外對系統(tǒng)投用過程中遇到的實際問題及解決方法進行了闡述。

    關(guān)鍵詞：SM系統(tǒng)；安全；橡膠

    Abstract:This article discusses the application of Honeywell’s SM Safety Management System in the rubber plant. It focuses on introducing the hardware components of the system, the structure of network and the methods of configuration. Meanwhile, it describes the practical problems and solutions during using this system.

    Key Words：SM System, Safety, Rubber

    1 前言

    燕山石化橡膠裝置生產(chǎn)工藝復(fù)雜，設(shè)計年生產(chǎn)能力為3萬噸，是目前國內(nèi)唯一的一套裝置。生產(chǎn)過程中如控制不好容易有副反應(yīng)發(fā)生，并且物料中有溴、焦亞硫酸氫鈉等有毒有害物質(zhì)，為保證生產(chǎn)安全，除了采用DCS控制系統(tǒng)對生產(chǎn)過程進行監(jiān)控外，還必須有一套獨立于DCS系統(tǒng)之外的緊急停車系統(tǒng)。為了達到上述目的，本裝置采用了Honeywell公司的推出的SM（Safety Manager）安全管理系統(tǒng)，對生產(chǎn)過程及生產(chǎn)設(shè)備起到了良好的監(jiān)控和保護作用。

    2 系統(tǒng)簡介

    2．1系統(tǒng)簡介

    ①HONEYWELL SM系統(tǒng)能夠擴展4個系統(tǒng)機柜，35個I/O子機架，每個I/O子機架可容納18個I/O模塊，最大可以處理630個I/O模塊

    ②SM采用FLD功能邏輯圖進行編程。采用符號庫生成有關(guān)邏輯，簡單方便，避免了編程可能導(dǎo)致的錯誤。

    ③通過PC工作站可存取所有的系統(tǒng)變量。輸入輸出的強制（force）功能，可改變輸入輸出的狀態(tài)，輸入輸出的變化過程及強制狀態(tài)都被記錄下來。

    ④系統(tǒng)高度的自診斷功能，確保能隨時檢測出系統(tǒng)硬件、軟件及操作所發(fā)生的故障，報警并記錄下來，提醒維護工程師及時處理；所有新更換的硬件被系統(tǒng)CPU測試通過后才被接收，測試出的錯誤信息及過程變量可通過SOE功能存檔；輸入輸出強制功能方便及時處理現(xiàn)場出現(xiàn)的各種故障；FLD及回路狀態(tài)的在線監(jiān)測科方便及時了解過程狀態(tài)信息。

    ⑤SM系統(tǒng)的輸入輸出電路都有短路保護功能，任何外部的短路都可被系統(tǒng)診斷出來，并且外部短路不會導(dǎo)致I/O卡件損壞。

    ⑦SOE時間記錄功能，能完整記錄系統(tǒng)本身及生產(chǎn)過程出現(xiàn)的工藝參數(shù)狀態(tài)改變，可通過打印機在線打印或者存儲在PC機硬盤供日后事故分析。

    2.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

    SM系統(tǒng)在溴化丁基裝置中由1個系統(tǒng)機柜，1個輔助機柜，1臺工程師站以及其他輔助配件構(gòu)成。具體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖：
            
                     

                                             圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)             

             
    SM系統(tǒng)的硬件由冗余控制器，I/O輸入卡組成。

    3 Safety Manager系統(tǒng)組態(tài)

    S M（Safety Manager）應(yīng)用Safety Builder進行組態(tài)，組態(tài)分為off-line離線組態(tài)和on-line在線監(jiān)測兩種模式，在Configuration中組完態(tài)，Application Compiler無誤下裝后，可以在On-line 中Application Viewer在線監(jiān)測邏輯功能的實現(xiàn)與否，如有邏輯修改則回到Configuration更改，再進行下裝程序?？梢愿鶕?jù)不同的情況選擇在線下裝或離線下裝。在On-Line狀態(tài)下，可以對對相應(yīng)邏輯進行強制等。系統(tǒng)組態(tài)包括網(wǎng)絡(luò)組態(tài)、硬件組態(tài)、I/O點組態(tài)和邏輯組態(tài)，

    下面對幾種組態(tài)進行介紹

    3.1 網(wǎng)絡(luò)組態(tài)

    Network Configurator 可提供物理視窗（physical view）和邏輯視窗（logical view）兩種顯示模式,其中physical view用來創(chuàng)建SM控制器和其它組件之間的物理連接，logic view 用來創(chuàng)建SM控制器和其他組件的邏輯連接。通過Network Configurator可以對整個工程進行備份和恢復(fù)功能。

      如圖2所示為物理視窗，其中yanshan相當(dāng)于整個工程，在工程中包括PKS服務(wù)器（Experion Server）和Safety Builder兩部分，其中PKS服務(wù)器同SM控制器(SM Controller)通過FTE網(wǎng)進行通訊。  

               
                                    圖2 網(wǎng)絡(luò)組態(tài)

    3.2 硬件組態(tài)

    通過硬件組態(tài)可實現(xiàn)定義SM系統(tǒng)需要的系統(tǒng)機柜、分配控制器、分配冗余和非冗余的I/O通道、分配I/O卡等功能。組態(tài)需注意以下幾點

    ①系統(tǒng)機柜最少一個最多四個，通過組態(tài)可以對其進行命名。

    ②每個非冗余或者一對冗余控制器最多可以有四個IO BUS，每個IO BUS最多可以連接10個IO Chassis。

    ③通常第一個添加的Classis一定是控制器Chassis，添加冗余的IO Chassis需要冗余的IO BUS,添加非冗余的IO Chassis需要非冗余的IO BUS。

    系統(tǒng)主要硬件：控制器（QPP）、通訊卡件（USI）、電源卡件（PSU）設(shè)計為雙重化。

    ④添加Controller Chassis后，控制器等卡件就被自動添加。每個IO Chassis從左到右18個槽位可用于安裝I/O卡件，每個槽位可以安裝不同類型的IO。

    3.3 I/O點組態(tài)

    在左瀏覽工具條中的圖標(biāo)打開Point Configurator窗口，進入點組態(tài)畫面。進而進行組態(tài)，下面以PT-16530B為例對點組態(tài)內(nèi)容進行介紹，

                                   表1 點組態(tài)描述  

                      

    建立好點后可以通過導(dǎo)入和導(dǎo)出功能，實現(xiàn)SM數(shù)據(jù)庫和Excel數(shù)據(jù)庫的點導(dǎo)入和導(dǎo)出實現(xiàn)批量修改
  
                 
                                          圖3 Excel數(shù)據(jù)庫  

    若需要刪除點則需要輸入DELETE，存盤后重新導(dǎo)入即可。

    SM系統(tǒng)可以采用通訊的方式實現(xiàn)與DCS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換，溴化丁基裝置使用HONEYWELL的EPKS DCS系統(tǒng)，兩套系統(tǒng)共用FTE網(wǎng)絡(luò)，在系統(tǒng)通訊點數(shù)允許的情況下，可以互相進行無縫通訊連接。在SM組態(tài)當(dāng)中，若進行與DCS通訊組態(tài)Communication allocation時，需要在建點時為該點分配通訊地址，其他組態(tài)與普通I/O點組態(tài)相同，同時在DCS QUICK BUILDER中建立相應(yīng)的點，通訊地址與SM系統(tǒng)中該點的通訊地址保持一致，即可在DCS中調(diào)用該點的數(shù)據(jù)。

    3.4 邏輯組態(tài)

    聯(lián)鎖邏輯圖在SM Application Editor中對故障安全控制系統(tǒng)的應(yīng)用程序通過功能邏輯圖來實現(xiàn)，功能邏輯圖簡稱FLD，系統(tǒng)提供大量的邏輯、算術(shù)、計時、計數(shù)、PID等運算模塊，可根據(jù)設(shè)計需要，選擇相應(yīng)的I/O符號，直接使用與、或、非的邏輯圖的方式實現(xiàn)用戶的邏輯功能，此外，還可以用Function Block模塊定義需要的功能塊，以子程序形式在其他程序中調(diào)用，實現(xiàn)較為復(fù)雜的邏輯控制。

    以膠粒水沉降聯(lián)鎖控制方案為例，工藝要求，當(dāng)沉降罐SA-1606液位LDT-16122低于報警設(shè)定值3.37%時，需關(guān)閉泄放調(diào)節(jié)閥LV-16125。

    由于該閥門是氣開閥，為實現(xiàn)該功能，可通過控制電磁閥LSY-16125帶電（失電），進而控制氣源開閉從而控制閥門。具體邏輯關(guān)系為， LDT-16122檢測值與報警設(shè)定值（3.37%）進行比較，當(dāng)大于報警設(shè)定值時，處于正常狀態(tài)，調(diào)節(jié)閥電磁閥LSY-16125帶電，可以在DCS進行正常操作。當(dāng)?shù)陀趫缶O(shè)定值時，聯(lián)鎖發(fā)生，電磁閥失電，調(diào)節(jié)閥關(guān)閉，同時產(chǎn)生液位低低報警到SOE進行記錄，工藝人員無法對該閥門進行操作。當(dāng)液位恢復(fù)到正常值后，需通過復(fù)位按鈕RS-16009手動對該聯(lián)鎖邏輯進行復(fù)位，電磁閥帶電，調(diào)節(jié)閥可重新投入使用。

    此外為了實現(xiàn)旁路功能，添加旁路按鈕，旁路按鈕輸出與比較塊輸出進行”或”邏輯運算，如工藝條件需要可以通過BYPASS1613進行旁路。

    膠粒水沉降連鎖FLD如圖4所示。
          
                   
                                     圖4 膠粒水沉降FLD

    4 強制操作

    SM系統(tǒng)可針對系統(tǒng)中的某一點進行強制，強制方法為右鍵點擊需要強制的點，數(shù)字量選項分別為”LOW”、“HIGH“、“CLEAR”,分別對應(yīng)“0“、“1”和解除強制；模擬量點在強制時可直接輸入設(shè)定值，從而實現(xiàn)強制功能，強制后，點輸出端顯示當(dāng)前實際值，邏輯塊輸入端顯示當(dāng)前強制值。

    在線狀態(tài)下可以通過選擇view all force查看所有強制點，并對系統(tǒng)所有強制點進行整體解除強制。此外通過復(fù)位開關(guān)到OFF可以清除所有強制，并且不能任何強制。
   
                   
                                        圖5 系統(tǒng)強制

    5 遇到問題及解決方法

    (1) 打印邏輯圖時候，會出現(xiàn)BUG，最后一幅圖隨機覆蓋前面一幅圖。解決方法，目前需要重新導(dǎo)入備份的工程文件，進行在線下裝，即可恢復(fù)。

    (2) 程序修改無法進行在線下裝，經(jīng)查報警信息，發(fā)現(xiàn)一卡件通道故障，經(jīng)更換后解決。

    (3) 當(dāng)修改內(nèi)容較多時，在下裝時系統(tǒng)會提示無法進行再線下裝，必須進行離線下裝。遇到此種情況，如無法進行離線下裝，可點擊“restore”按鈕，對CPU內(nèi)容進行恢復(fù)，并投入正常使用。

    6 結(jié)語

    本裝置的SM系統(tǒng)目前已完成軟件組態(tài)、設(shè)備調(diào)試階段，該系統(tǒng)的特點是操作比較簡單、組態(tài)較為方便、系統(tǒng)可靠性高。它將為溴化丁基裝置的安全、可靠運行提供重要的保障。

    參考文獻

    [1] 霍尼韋爾自動化學(xué)院．Safety Manager中文參考手冊 [M]．Honeywell．

    2] EP-SM.MAN-6404-EU. Safety Manager Implementation Training Reference[M]. Release131, 3 July 2008.

    [3] 王接煥．SIS系統(tǒng)在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用 [J]. 海峽科學(xué)2009.．7(45-46)．

    作者簡介：李政（1987-），男，助理工程師，畢業(yè)于北京化工大學(xué)自動化專業(yè)，現(xiàn)就職于中石化集團北京燕山分公司。

    摘自《自動化博覽》2011年第三期