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     活動鏈接：2012年控制網技術專題---設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)安全管理系統在橡膠裝置中的應用實例，重點介紹了該系統的硬件組成、網絡結構及組態方法。另外對系統投用過程中遇到的實際問題及解決方法進行了闡述。

    關鍵詞：SM系統；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工藝復雜，設計年生產能力為3萬噸，是目前國內唯一的一套裝置。生產過程中如控制不好容易有副反應發生，并且物料中有溴、焦亞硫酸氫鈉等有毒有害物質，為保證生產安全，除了采用DCS控制系統對生產過程進行監控外，還必須有一套獨立于DCS系統之外的緊急停車系統。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，對生產過程及生產設備起到了良好的監控和保護作用。

    2 系統簡介

    2．1系統簡介

    ①HONEYWELL SM系統能夠擴展4個系統機柜，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邏輯，簡單方便，避免了編程可能導致的錯誤。

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

    ④系統高度的自診斷功能，確保能隨時檢測出系統硬件、軟件及操作所發生的故障，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場出現的各種故障；FLD及回路狀態的在線監測科方便及時了解過程狀態信息。

    ⑤SM系統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診斷出來，并且外部短路不會導致I/O卡件損壞。

    ⑦SOE時間記錄功能，能完整記錄系統本身及生產過程出現的工藝參數狀態改變，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系統結構

    SM系統在溴化丁基裝置中由1個系統機柜，1個輔助機柜，1臺工程師站以及其他輔助配件構成。具體系統結構如下圖：
            
                     

                                             圖1 系統結構             

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

    3 Safety Manager系統組態

    S M（Safety Manager）應用Safety Builder進行組態，組態分為off-line離線組態和on-line在線監測兩種模式，在Configuration中組完態，Application Compiler無誤下裝后，可以在On-line 中Application Viewer在線監測邏輯功能的實現與否，如有邏輯修改則回到Configuration更改，再進行下裝程序?？梢愿鶕煌那闆r選擇在線下裝或離線下裝。在On-Line狀態下，可以對對相應邏輯進行強制等。系統組態包括網絡組態、硬件組態、I/O點組態和邏輯組態，

    下面對幾種組態進行介紹

    3.1 網絡組態

    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用來創建SM控制器和其它組件之間的物理連接，logic view 用來創建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功能。

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

               
                                    圖2 網絡組態

    3.2 硬件組態

    通過硬件組態可實現定義SM系統需要的系統機柜、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。組態需注意以下幾點

    ①系統機柜最少一個最多四個，通過組態可以對其進行命名。

    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。

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

    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

    在左瀏覽工具條中的圖標打開Point Configurator窗口，進入點組態畫面。進而進行組態，下面以PT-16530B為例對點組態內容進行介紹，

                                   表1 點組態描述  

                      

    建立好點后可以通過導入和導出功能，實現SM數據庫和Excel數據庫的點導入和導出實現批量修改
  
                 
                                          圖3 Excel數據庫  

    若需要刪除點則需要輸入DELETE，存盤后重新導入即可。

    SM系統可以采用通訊的方式實現與DCS系統的數據交換，溴化丁基裝置使用HONEYWELL的EPKS DCS系統，兩套系統共用FTE網絡，在系統通訊點數允許的情況下，可以互相進行無縫通訊連接。在SM組態當中，若進行與DCS通訊組態Communication allocation時，需要在建點時為該點分配通訊地址，其他組態與普通I/O點組態相同，同時在DCS QUICK BUILDER中建立相應的點，通訊地址與SM系統中該點的通訊地址保持一致，即可在DCS中調用該點的數據。

    3.4 邏輯組態

    聯鎖邏輯圖在SM Application Editor中對故障安全控制系統的應用程序通過功能邏輯圖來實現，功能邏輯圖簡稱FLD，系統提供大量的邏輯、算術、計時、計數、PID等運算模塊，可根據設計需要，選擇相應的I/O符號，直接使用與、或、非的邏輯圖的方式實現用戶的邏輯功能，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用，實現較為復雜的邏輯控制。

    以膠粒水沉降聯鎖控制方案為例，工藝要求，當沉降罐SA-1606液位LDT-16122低于報警設定值3.37%時，需關閉泄放調節閥LV-16125。

    由于該閥門是氣開閥，為實現該功能，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。具體邏輯關系為， LDT-16122檢測值與報警設定值（3.37%）進行比較，當大于報警設定值時，處于正常狀態，調節閥電磁閥LSY-16125帶電，可以在DCS進行正常操作。當低于報警設定值時，聯鎖發生，電磁閥失電，調節閥關閉，同時產生液位低低報警到SOE進行記錄，工藝人員無法對該閥門進行操作。當液位恢復到正常值后，需通過復位按鈕RS-16009手動對該聯鎖邏輯進行復位，電磁閥帶電，調節閥可重新投入使用。

    此外為了實現旁路功能，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系統可針對系統中的某一點進行強制，強制方法為右鍵點擊需要強制的點，數字量選項分別為”LOW”、“HIGH“、“CLEAR”,分別對應“0“、“1”和解除強制；模擬量點在強制時可直接輸入設定值，從而實現強制功能，強制后，點輸出端顯示當前實際值，邏輯塊輸入端顯示當前強制值。

    在線狀態下可以通過選擇view all force查看所有強制點，并對系統所有強制點進行整體解除強制。此外通過復位開關到OFF可以清除所有強制，并且不能任何強制。
   
                   
                                        圖5 系統強制

    5 遇到問題及解決方法

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

    (2) 程序修改無法進行在線下裝，經查報警信息，發現一卡件通道故障，經更換后解決。

    (3) 當修改內容較多時，在下裝時系統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內容進行恢復，并投入正常使用。

    6 結語

    本裝置的SM系統目前已完成軟件組態、設備調試階段，該系統的特點是操作比較簡單、組態較為方便、系統可靠性高。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系統在化工生產中的應用 [J]. 海峽科學2009.．7(45-46)．

    作者簡介：李政（1987-），男，助理工程師，畢業于北京化工大學自動化專業，現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