1、(ESD:Emergency Shut Down)紧 急 停 车 系 统Tel:025-58138260,83587362,83310830第一讲 概述第二讲 设计及应用原则、技术 第三讲 应用实例 紧 急 停 车 系 统ESD 第一讲 概述ESD 第一讲 概述ESD 第一讲 概述PCSSIS 系统系统系统ESD 第一讲 概述ESD 第一讲 概述ESD 第一讲 概述ESD 第一讲 概述ESD 第一讲 概述可用度(A)是系统在整个任务时间中工作全过程的可能性。如果一直工作,那么可用度为1。A=工作时间/任务时间 可用度是可靠性的参数,考虑平均无故障时间(MTBF)和平均停车时间(MDT),可以得
2、到可用度的另一个计算方法。A=MTBF/(MTBF+MDT)平均无故障时间是用于表示在故障出现之前系统或设备预想的可工作时间。平均停车时间实际上是系统中存在故障的平均诊断时间(MTDF)与平均故障修复时间(MTTR)的和。MDT=MTDF+MTTRESD 第一讲 概述 其中平均故障修复时间又是平均确定故障位置的时间(MTDL)、平均更换故障元件时间(MTFR)与平均使系统恢复可操作条件时间(MTRO)之和。MTTR=MTDL+MTFR+MTRO 单个模件平均停车时间可以结合制造厂提供的MTBF数值和可用度的值得到。对故障安全故障(FTS),故障是自显的，MTDF=0,因此A=MTBF/(MTB
3、F+MTTR)对于故障危险故障(FTD),MTDF是最重要的,经常决定整个可用度,因为这个量通常比MTTR大得多,因此A=MTBF/(MTBF+MTDF)ESD 第一讲 概述 在化工生产装置中处理突发性事故的紧急连锁系统是由系统来承担的。然而，系统有多种形式。从系统与的构成形式可分为:1)与系统一体化；2)与系统分设控制站；3)与系统独立设置。从构成系统的逻辑控制系统方面可分为:1)继电器；2)可编程序控制器()。ESD 第二讲 设计及应用原则ESD 第二讲 设计及应用原则ESD 第二讲 设计及应用原则ESD 第二讲 设计及应用原则ESD 第二讲 设计及应用原则ESD 第二讲 设计及应用原则E
4、SD 第二讲 设计及应用原则ESD 第二讲 设计及应用原则 随着DCS的冗余容错技术、自诊断技术的发展,可靠性增强,尤其是其完善的逻辑功能及丰富的画面显示吸引着人们将逻辑单元放在DCS中实现,增加其灵活性和直观性。紧急停车系统(ESS)中的逻辑单元独立设置,是更为稳妥的做法,其理由如下:ESD 第二讲 设计及应用原则ESD 第二讲 设计及应用原则ESD 第二讲 设计及应用原则ESD 第二讲 设计及应用原则ESD 第二讲 设计及应用原则 ESD 第二讲 设计及应用原则 ESD 第二讲 设计及应用原则ESD 第二讲 设计及应用原则各单元全部采用双重化冗余结构如图所示 ESD 第二讲 设计及应用原则
5、ESD 第二讲 设计及应用原则ESD 第二讲 设计及应用原则 逻辑单元的输入环节,输出环节,CPU通信系统,电源组件等均应冗余配置。ESD 第二讲 设计及应用原则ESD 第二讲 设计及应用原则 ESD 第二讲 设计及应用原则 n故障安全原则主要着重于ESD系统中两端(检测单元和执行单元)的设计,主要包括:1采用常闭触点开关仪表 现场常常出现,触点式检测仪表由于长时间受空气中杂质腐蚀、材料老化、触头磨损等因素而不能在故障状态下准确闭合,或由于导线开路而不能将联锁信号传送给逻辑设备,从而影响整个紧急停车联锁系统的工作。采用故障安全电路,即正常情况下触点闭合通电,故障情况下断开,可有效防止故障不动作
6、。这种做法又可能由于导线开路而引起误动作停车,但对工艺过程来说是安全的,若同时辅以2取2或3取2表决逻辑措施,则可避免误动作。ESD 第二讲 设计及应用原则ESD 第二讲 设计及应用原则ESD 第二讲 设计及应用原则ESD 第二讲 设计及应用原则ESD 第二讲 设计及应用原则ESD 第二讲 设计及应用原则ESD 第二讲 设计及应用原则ESD 第二讲 设计及应用原则1.为尽量减少紧急情况下的操作,对联锁项目按启动条件和动作时序分组,将受相同条件触发及需同时动作的输出合用同一手动切换开关;2.每个手动切换开关应具有3个位置,其排列位置为执行单元(故障安全型):自动脱机手动;电机开停:自动(开/停)
7、脱机手动停;3.切换开关由一位置切向另一位置的过程中应先保持原状态;4.后备手操环节电路应力求简化,元器件尽量少。ESD 第二讲 设计及应用原则 紧急停车联锁系统中逻辑单元的输入信号需进行报警,同时为增加操作灵活性,对某些有可能摘除的联锁信号需设切除开关,但联锁摘除后,这些信号仍需报警显示,并且逻辑单元输出状态也需报警显示,报警信号引出位置不当也会影响系统的可靠性。正确做法是:1.输入信号的报警应在切除开关前引出,既使ESS失效,报警仍存在。2.输出信号的报警宜在后备手操切换开关之后引出,以便观察ESS输出状态。具体方案为:ESD 第二讲 设计及应用原则ESD 第二讲 设计及应用原则ESD 第
8、二讲 设计及应用原则ESD 第三讲 ESD 设备选择 ESD 第三讲 ESD系统设备选择原则3将模拟信号(420mA,热偶或热阻)直接送入或经报警设定器转变为触点信号进ESD。其优点是:将触点开关由现场恶劣环境移入控制室内,由于现场到控制室为连续信号,当出现导线开路时,室内转换环节可感知并保持原输出状态,避免误动作。对于热偶或热阻输入的PLC和报警设定器应有断线保护功能,即当断线时只报警而不误动作。4采用无触点开关仪表,在控制室内加转换器变为触点信号进ESD或直接送入ESD中。其优点是:A、现场无触点,避免了触头磨损、污染及机械振动的问题;B 反应灵敏,动作快,克服了有触点器件机械惯性的影响,
9、但有些情况下易受环境的影响。5关键部位的温度、压力、液位开关宜采用电子式仪表取代机械式开关。ESD 第三讲 ESD系统设备选择原则 ESD 第三讲 ESD 设备选择 检测仪表的选择方案 ESD 第三讲 ESD系统设备选择简单继电器控制的ESD 模块化硬逻辑ESD可编程逻辑控制器（PLC）专用ESD逻辑设备ESD 第三讲 ESD系统设备选择可组成的逻辑功能少,灵活性差,现场修改及调试逻辑困难。其优点是投资少、逻辑固定、不受干扰。其动作速度取决于继电器的吸合及释放速度,使用寿命取决于继电器。缺点是硬接线多、可动元件多、随机性较大。ESD 第三讲 ESD系统设备选择采用模块化结构,逻辑功能较齐全,可
10、采用CAD优化设计构成各种自保逻辑,硬接线少,无可动部件,维护量小,动作速度快,使用寿命长,其可靠性远高于简单继电器逻辑单元。该种ESS包括两种:一种是模块化固态继电器逻辑电路;另一种是固态逻辑门电路(FPGA)。后者的功能和灵活性稍优于前者,二者成本基本相当。ESD 第三讲 ESD系统设备选择ESD 第三讲 ESD系统设备选择ESD 第三讲 ESD系统设备选择ESD 第三讲 ESD系统设备选择1 在停风停电(信号断)时应能自动回复到使工艺过程及设备处于安全状态的位置;2 应带有阀位回讯开关,以确认阀门开关位置;3 应具有后备气源贮罐系统,重要的阀门宜单独配事故空气贮罐;4 阀门开闭速度应满足
11、工艺过程的需要。ESD 第三讲 ESD系统设备选择ESD 第三讲 ESD系统设备选择ESD 第四讲 三重化冗余控制器三重冗余系统框图ESD 第四讲 三重化冗余控制器ESD 第四讲 三重化冗余控制器ESD 第四讲 三重化冗余控制器ESD 第四讲 三重化冗余控制器ESD 第四讲 三重化冗余控制器ESD 第四讲 三重化冗余控制器ESD 第四讲 三重化冗余控制器ESD 第四讲 三重化冗余控制器ESD 第四讲 三重化冗余控制器ESD 第四讲 三重化冗余控制器ESD 第四讲 三重化冗余控制器ESD 第四讲 三重化冗余控制器ESD 第四讲 三重化冗余控制器ESD 第四讲 三重化冗余控制器ESD 第四讲 三重化冗余控制器ESD 第四讲 三重化冗余控制器ESD 第四讲 三重化冗余控制器ESD 第四讲 三重化冗余控制器ESD 第四讲 三重化冗余控制器
