宁夏中卫润夏公司的15万吨/年浓硝酸项目是国内首套拥有完全自主知识产权的工业自动化领域SIL3级安全仪表系统——Hia Guard SIS系统。作为一名仪表工, 对于能够使用达到国际安全标准的国产安全仪表系统, 内心感到十分骄傲。安全仪表系统, Safety instrumentation System, 简称SIS;又称为安全联锁系统 (Safety interlocking System) 。主要为工厂控制系统中报警和联锁部分, 对控制系统中检测的结果实施报警动作或调节或停机控制, 是工厂企业自动控制中的重要组成部分。在公司合成氨厂也有安全仪表系统的应用。
1 Hia Guard概述
Hia Guard是和利时集团面向工业自动化安全应用开发的一套安全仪表系统 (SIS) , 是国内首套拥有完全自主知识产权的工业自动化领域SIL3级安全系统。该系统通过TÜV Rheinland Industrie Service Gmb H认证, 满足IEC61508/IEC61511中定义的SC3系统能力等级和SIL3安全完整性等级。在本项目中, Hia Guard应用于紧急停车系统ESD。
1.1 Hia Guar系统组成和结构
现场传感器信号通过输入端子模块将信号分配到三重化的输入通道;
每系输入通道通过I/O总线将本系输入数据发送给本系控制器;
三系控制器通过CPU总线交换输入数据, 每系控制器得到三份输入数据;
每系控制器表决三份输入数据, 用表决结果运行用户组态逻辑, 得到本系输出数据;
三系控制器通过CPU总线交换输出数据, 每系控制器得到三份输出数据;
每系控制器表决三份输出数据, 得到表决后的输出数据;
每系控制器通过I/O总线发送输出数据到本系的输出通道;
每系输出通道通过2oo3硬件表决电路得到输出到输出端子模块的信号;
输出信号通过输出端子板输出到现场执行器。
1.2 系统特点
根据Hia Guard原理设计、技术性能以及安全性等多方面的考虑, 其特点有:作为保护系统, 适用于低操作模式, 平均要求危险失效概率 (PFDAV) 可低至整个安全回路的10%以下, 便于安全回路其他部件的选择。通讯模块支持冗余配置, 可以提高系统可用性;同时通讯模块可以阻止外部网络风暴和病毒对安全回路的影响, 通讯模块失效安全回路的安全性不受影响。控制器采用2oo3D架构, 三系控制器在物理上相互独立, 最大限度减少共因失效。单IO模块可达到SIL3, 为了实现更高的可用性IO模块允许冗余配置。机笼供电采用1+1冗余方式, 冗余在每个模块内部实现, 减少了共因环节, 提高了安全性与可用性。
1.3 系统与第三方设备通讯
本系统与第三方厂商设备通讯时, 可以采用MODBUS-RTU接口进行通讯, 通讯模块上的MODBUS接口作为从站。
2 组态工具
Safe-Auto Think (简称AT) 是Hia Guard系统的组态软件, 运行于工程师站上, 作为T3工具通过了SIL3认证。安全编程语言, Safe-Auto Think提供功能块图 (FBD) 和梯形图 (LD) 两种编程语言, 符合IEC61131-3标准要求。工程管理树形结构, 结构清晰支持任务组态、POU组态、SOE组态和Modbus组态反编译验证功能, 通过反编译的方式验证下装代码的正确性, 确保运行程序与用户意图的一致性, 确保安全。同时支持用户查看反编译结果。支持在线仿真功能, 方便工程人员验证逻辑的正确性, 减少了现场调试的工作量。
3 项目联锁算法组态举例
根据生产工艺要求, 首先要满足危险状况下可以通过拍下紧停按钮进行手动紧急停车的动作, 为此设计三个手动按钮PB_1100, PB_1101, PB_1105可以手动拍下跳车。氨氧化反应器通过一个三选二的设计实现当有两个温度指示高于设定值时产生跳车信号AM007.BOOL。而当气氨过热器出口温度TE_1113小于设定值;冷凝分离漂白器温度TE_1139B大于设定值;氨空比FFISA_1105B大于设定值;汽包液位开关LS_1118接点断开;蒸发水循环泵出口流量FT_1132B小于设定值;氨蒸发器A液位开关LS_1101A接点断开;氨蒸发器B液位开关LS_1101B接点断开等条件中的任何一条满足时都将触发联锁产生跳车信号AM007.BOOL。
跳车信号AM007.BOOL产生后, 或者手动拍下停车按钮PB_1100, PB_1101时, 联锁逻辑控制气氨过热器出口压力调节阀PSOV_1105电磁阀失电关闭;氨空混合器前氨事故阀XV_1101失电切断停止氨进气;气氨放空阀HSOV_1102失电全开放空。通过这个联锁设计使氧化炉在跳车后处在安全状态, 起到保护的作用。
摘要：宁夏润夏15万吨/年浓硝酸项目, 采用了国内首套拥有完全自主知识产权的工业自动化领域SIL3级安全仪表系统--安全仪表系统主要为工厂控制系统中报警和联锁部分, 对控制系统中检测的结果实施报警动作或调节或停机控制, 是工厂企业自动控制中的重要组成部分。
关键词：宁夏润夏,HiaGuard,SIS,图形化编程和安全联锁