工業(yè)控制系統(tǒng)按照生產(chǎn)對象的不同分為過程控制系統(tǒng)、離散控制系統(tǒng);按照網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形式分為集中控制、分層控制、基于現(xiàn)場總線的網(wǎng)絡(luò)控制等;按照其用途分為監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集(SCADA)系統(tǒng)、分布式控制系統(tǒng)(DCS)、可編程邏輯控制器(PLC)、PC-BASED控制系統(tǒng)、ESD緊急停車控制系統(tǒng)等。
ESD緊急停車控制系統(tǒng)作為一套安全保護(hù)系統(tǒng),其責(zé)任和重要性不言而喻。一個好的安全聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)必須具有很高的可靠性、安全性和可用性。
ESD緊急停車控制系統(tǒng)按照安全獨(dú)立原則要求,獨(dú)立于DCS(集散控制系統(tǒng)),其安全級別高于DCS。在正常情況下,ESD系統(tǒng)是處于靜態(tài)的,不需要人為干預(yù)。作為安全保護(hù)系統(tǒng),凌駕于生產(chǎn)過程控制之上,實(shí)時在線監(jiān)測裝置的安全性。只有當(dāng)生產(chǎn)裝置出現(xiàn)緊急情況時,不需要經(jīng)過DCS系統(tǒng),而直接由ESD發(fā)出保護(hù)聯(lián)鎖信號,對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行安全保護(hù),避免危險擴(kuò)散造成巨大損失。
根據(jù)有關(guān)資料,當(dāng)人在危險時刻的判斷和操作往往是滯后的、不可靠的,當(dāng)操作人員面臨生命危險時,要在60s內(nèi)作出反應(yīng),錯誤決策的概率高達(dá)99.9%。因此設(shè)置獨(dú)立于控制系統(tǒng)的安全聯(lián)鎖是十分有必要的,這是作好安全生產(chǎn)的重要準(zhǔn)則。該動則動,不該動則不動,這是ESD系統(tǒng)的一個顯著特點(diǎn)。
當(dāng)然一般安全聯(lián)鎖保護(hù)功能也可由DCS或者PLC(可編程邏輯控制器)來實(shí)現(xiàn)。
那么為何要獨(dú)立設(shè)置ESD系統(tǒng)呢?因?yàn)橛谳^大規(guī)模的緊急停車系統(tǒng)應(yīng)按照安全獨(dú)立原則與DCS分開設(shè)置,這樣做主要有以下幾方面原因:
(1)降低控制功能和安全功能同時失效的概率,當(dāng)維護(hù)DCS或者PLC部分故障時也不會危及安全保護(hù)系統(tǒng);
(2)對于大型裝置或旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備而言,緊急停車系統(tǒng)響應(yīng)速度越快越好。這有利于保護(hù)設(shè)備,避免事故擴(kuò)大;并有利于分辨事故原因記錄。而DCS或者PLC處理大量過程監(jiān)測信息,因此其響應(yīng)速度難以作得很快;
(3)DCS或者PLC系統(tǒng)是過程控制系統(tǒng),是動態(tài)的,需要人工頻繁的干預(yù),這有可能引起人為誤動作;而ESD是靜態(tài)的,不需要人為干預(yù),這樣設(shè)置ESD可以避免人為誤動作。
緊急停車系統(tǒng)按照結(jié)構(gòu)來分,可分為雙重化冗余和三重化冗余,最新技術(shù)出現(xiàn)了四重冗余系統(tǒng)。雙重化冗余ESD系統(tǒng)其中一套處于工作狀態(tài),另一套則處于熱備狀態(tài)。
三重化冗余ESD系統(tǒng)將CPU和I/O通道都實(shí)行三重化配置。每次掃描后,用內(nèi)部的差錯分析程序判別輸入數(shù)據(jù),表決得出一個正確數(shù)據(jù),輸入到每個主處理器,主處理器執(zhí)行各種控制算法,并輸出值送到各輸出模件,在輸出模件中進(jìn)行輸出數(shù)據(jù)表決,這樣可以使數(shù)據(jù)盡可能與現(xiàn)場靠近,對三總線表決和驅(qū)動現(xiàn)場執(zhí)行元件的最終輸出之間可能產(chǎn)生的錯誤進(jìn)行檢測和補(bǔ)償。三重化系統(tǒng)的主要運(yùn)行模式有3-2-1-0或3-2-0兩種。3-2-1-0表示ESD系統(tǒng)有三個CPU,同時工作又相對獨(dú)立。當(dāng)一個CPU故障時,該CPU 被切除,切換到2-1-0工作方式,系統(tǒng)正常運(yùn)行;當(dāng)兩個CPU故障時,這兩個CPU 被切除,切換到1-0工作方式,系統(tǒng)正常運(yùn)行;如果檢測到三個CPU故障,系統(tǒng)則停車。3-2-0是指系統(tǒng)正常工作時有三個CPU正常工作。當(dāng)三個CPU中有一個運(yùn)算結(jié)果與其他兩個不同時,說明該CPU出現(xiàn)了故障,其余兩個CPU工作正常,系統(tǒng)也能正常工作。若其余兩個CPU的運(yùn)算結(jié)果也不相同,則系統(tǒng)停車。
ESD緊急停車裝置,在石化行業(yè)以及大型鋼廠及電廠和鐵路系統(tǒng)中都有著廣泛的應(yīng)用。實(shí)際上它也是通過高速運(yùn)算PLC來實(shí)現(xiàn)控制的,它與PLC的本質(zhì)區(qū)別在于它的輸入輸出卡件上,應(yīng)為一切為了安全考慮,所以在硬件保護(hù)上做得較為完善,而且他要考慮到在事故狀態(tài)下,現(xiàn)場控制閥位及各個開關(guān)的位置。
目前,世界上比較知名的緊急停車系統(tǒng)公司有:Triconex, GE,HIMA,Honeywell,HIMA , EMERSON,SIEMENS, 橫河等。
“當(dāng)人在危險時刻的判斷和操作往往是滯后的、不可靠的,當(dāng)操作人員面臨生命危險時,要在60s內(nèi)作出反應(yīng),錯誤決策的概率高達(dá)99.9%。”如果沒有緊急停車系統(tǒng),安全是不可想象的。如果沒有責(zé)任感,我們的國家更是不可想象的。所以說ESD緊急停車控制系統(tǒng)在我們工業(yè)生產(chǎn)中著非常重要的作用。