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藺 強(qiáng)
ESD，即緊急停車系統(tǒng)（Emergency Shutdown System），是為生產(chǎn)過程的安全而設(shè)置的，它適用于高溫、高壓、易燃、易爆等連續(xù)性生產(chǎn)作業(yè)領(lǐng)域。當(dāng)生產(chǎn)過程出現(xiàn)意外波動(dòng)或緊急情況需要采取某些動(dòng)作或停車時(shí)，該系統(tǒng)能精確監(jiān)測，并及時(shí)、準(zhǔn)確地做出響應(yīng)，使裝置停在一定的安全水平上，確保裝置和人身的安全。
ESD由檢測元件，邏輯單元和執(zhí)行元件組成。
1 ESD和DCS的關(guān)系
ESD與DCS是完全分離的。DCS主要用于過程工業(yè)參數(shù)指標(biāo)的動(dòng)態(tài)控制。在正常情況下，DCS動(dòng)態(tài)監(jiān)控著生產(chǎn)過程的連續(xù)運(yùn)行，保證能生產(chǎn)出符合要求的優(yōu)良產(chǎn)品。而ESD則是對(duì)于一些關(guān)鍵的工藝及設(shè)備參數(shù)進(jìn)行連續(xù)的監(jiān)測，在正常情況下ESD是“靜止的”，不采取任何動(dòng)作。但是當(dāng)參數(shù)發(fā)生異常波動(dòng)或故障時(shí)，它會(huì)按照已定的程序采取相應(yīng)的安全動(dòng)作，使裝置停在安全水平線上。所以ESD和DCS在過程工業(yè)中所起的作用不同，既有分工，又成互補(bǔ)關(guān)系。
同時(shí)，ESD也不單是實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖關(guān)系，它應(yīng)該凌駕于生產(chǎn)過程控制之上，具有獨(dú)立性，這樣降低了兩者同時(shí)失效的概率，ESD的安全等級(jí)要高于DCS。ESD與DCS的主要區(qū)別見對(duì)照表1。
表1 ESD與DCS的的主要區(qū)別
2 ESD的設(shè)計(jì)
此部分主要涉及ESD系統(tǒng)邏輯單元的設(shè)計(jì)，為了設(shè)計(jì)合適的ESD系統(tǒng)，應(yīng)該遵循以下的原則：
(1) 在緊急停車系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，安全度等級(jí)是設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)。在ESD的設(shè)計(jì)過程中，首先應(yīng)該確定生產(chǎn)裝置的安全度等級(jí)，依據(jù)此安全度等級(jí)，選擇合適的安全系統(tǒng)技術(shù)和配置方式。
目前，我國對(duì)于生產(chǎn)裝置的安全度等級(jí)的劃分尚沒有設(shè)計(jì)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，在應(yīng)用中應(yīng)該參照國際上的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，參比同類裝置已經(jīng)采用的ESD運(yùn)行情況，結(jié)合本企業(yè)的生產(chǎn)實(shí)際情況，來確定采用ESD的安全等級(jí)要求。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，石化裝置一般采用的ESD安全等級(jí)為SIL3，即TÜV的AK5或AK6。
(2) 緊急停車系統(tǒng)必須是故障安全型
故障安全指ESD系統(tǒng)在故障時(shí)使得生產(chǎn)裝置按已知預(yù)定方式進(jìn)入安全狀態(tài)，從而可以避免由于ESD自身故障或因停電，停氣而使生產(chǎn)裝置處于危險(xiǎn)狀態(tài)。
(3) 緊急停車系統(tǒng)必須是容錯(cuò)系統(tǒng)
容錯(cuò)是指系統(tǒng)在一個(gè)或多個(gè)元件出現(xiàn)故障時(shí)，系統(tǒng)仍能繼續(xù)運(yùn)行的能力。一個(gè)容錯(cuò)系統(tǒng)應(yīng)該具有以下的功能：A）檢測出發(fā)生故障的元件。B）報(bào)告操作人員何處發(fā)生故障。C）即使存在故障，系統(tǒng)依然能夠持續(xù)正常運(yùn)行。D）檢測出系統(tǒng)是否已被修理恢復(fù)常態(tài)。
容錯(cuò)系統(tǒng)不同于一般的雙機(jī)熱備份系統(tǒng)。一般的雙機(jī)熱備份系統(tǒng)僅僅是模塊或總線上的簡單的雙熱備，一旦輸入模塊出現(xiàn)了故障，處理器模塊也有一塊出現(xiàn)了故障，這時(shí)系統(tǒng)可能因此而癱瘓；但是具有容錯(cuò)功能的系統(tǒng)，除了在模塊、總線、通訊上有冗余設(shè)計(jì)之外，還具有自診斷功能，能準(zhǔn)確識(shí)別各部件的故障，并對(duì)任何故障能進(jìn)行補(bǔ)償。（如：對(duì)故障部件的信號(hào)強(qiáng)制為指定狀態(tài)）
在選擇容錯(cuò)系統(tǒng)時(shí)有兩個(gè)方面需要考慮：
① 系統(tǒng)是軟件容錯(cuò)還是硬件容錯(cuò)
為實(shí)現(xiàn)容錯(cuò)，一種是在使用標(biāo)準(zhǔn)硬件的基礎(chǔ)上用軟件實(shí)現(xiàn)容錯(cuò)，即SIFT（軟件實(shí)現(xiàn)容錯(cuò)）；另一種認(rèn)為軟件是系統(tǒng)中最不可靠的部分，因此把軟件的應(yīng)用減少到最少，即用硬件實(shí)現(xiàn)容錯(cuò)（HIFT）。在ESD系統(tǒng)中最明顯的同原因故障（是指影響系統(tǒng)多處的故障）就是操作系統(tǒng)，HIFT和SIFT最基本的區(qū)別就是為實(shí)現(xiàn)容錯(cuò)而需要的軟件復(fù)雜程度不一樣，只有軟件的作用得到了限制，才能保證一定的安全水平。所以應(yīng)該采用硬件實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)容錯(cuò)。
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