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安全仪表系统在芳烃联合装置联锁系统改造中的应用

文档作者：金斌任洪喜文档来源：中国石油辽阳石化公司产业结构调整项目部		点击数：	更新时间： 2021年01月05日
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第5O卷第6期
2014年12月
石油化工自动化
AUToMAT10N IN P rR0一CHEMICAL INDUSTRY
Vo1．50，No．6
December，2014
安全仪表系统在芳烃联合装置
联锁系统改造中的应用
金斌，任洪喜
(中国石油辽阳石化公司产业结构调整项目部，辽宁辽阳111003)
摘要：针对控制系统运行年限增长，逐渐进入故障高发期，系统运行风险不断加大的问题，采用先进可靠技术对控制系统进行
改造。针对芳烃联合装置仪表联锁系统存在的问题，采用安全仪表系统升级改造方案并解决了多项实际问题，确保了芳烃联合
装置联锁系统的稳定、可靠运行。
关键词：安全仪表系统冗余容错接地SOE 联锁生命周期
中图分类号：TP273 文献标志码：B 文章编号：1007—7324(2014)06—0073—02
随着现代化炼油化工装置复杂性和危险程度
的逐步增加，对安全和控制的要求越来越高。中国
石油辽阳石化公司运行了2O a左右的Honeywell
LM仪表联锁控制系统已经进入了故障的高发期，
伴随着系统备件购买难度的增加及技术服务能力的
欠缺，控制系统运行的风险不断加大，该公司根据生
产实际的需要积极探索控制系统的改造。笔者从改
造的角度探讨安全仪表系统(SIS)的应用技术。
1 芳烃联合装置流程及联锁系统概述
芳烃联合装置包括预加氢、连续重整和再生、
芳烃抽提、芳烃分流、甲苯歧化、吸附分流、异构化、
公用工程及中间罐区等单元，主要含有石脑油、氢
气、苯、甲苯、燃料油及C6一C9芳烃混合物的可
燃、有毒介质。整个装置联锁包含20多个联锁逻
辑单元，联锁控制系统采用LM 系统，控制器为冗
余配置，I／O卡为单配置，系统作为UCN网上的
一个节点，硬件组态通过DCS工程师站进行，软件
采用梯形图，通过编程器进行编程。原联锁系统的
AI点为68点，DI点为90点，DO点为68点。
随着联锁系统逐渐进入了老化期，特别是电源
模板、通信模板、控制器模板和I／O模板相继都出
现过故障。使控制系统运行的风险不断加大，这些
都为联锁系统的稳定运行带来极大的隐患，采用新
技术对其进行改造已成为必然的选择。
新采用的SIS为Honeywell的SM 系统，采用
四取二诊断(2oo4D)配置，冗余的中央控制器，冗
余的I／O，按照DIN19250标准，系统配置符合
TuV AK6级及IEC 61508 SIL3标准安全认证。
四重化处理器模块(QPM)是SM 系统的心脏，每
个QPM模块有2个微处理器和2个内存。处理
器的每次读写指令都先对硬件和逻辑运算进行比
较，另外对硬件的诊断测试使QPM模块的诊断覆
盖率可高于99 9／6，因而在一个QPM模块运行的情
况下仍可以保证系统的安全等级达到AK6级。同
时为了SIS的整体安全性，电源系统、通信系统、
I／O卡件等为冗余配置，稳压电源经过TnV认证，
I／O卡件为光电隔离型，支持无源和有源输入，系
统还包含一个24 V(DC)的漏电检测器(ELD)，
ELD将检测漏地故障并发出报警信号。
2 控制系统的改造方案
2．1 中央处理器的冗余方式
随着流程工业用户对于IEC 61508，IEC
61511的认知和接受，安全意识不断加强，特别是
流程工业企业更加关注生命周期安全的问题。系
统改造时充分考虑对SIS硬件和软件高可靠性、高
安全性、高可用性和性能价格比的需求；同时对计
算机技术、通信技术、自诊断技术、冗余容错技术也
进行了充分考虑，最终选取了经过TnV安全认证
的“2oo4D”架构的SM 系统逻辑控制器。
2．2 检测信号和执行信号的处理
检测信号和执行信号的可靠性也直接影响到
SIS的安全性，为减小现场信号的故障概率，系统
改造时充分考虑了原LM 系统的信号处理方式。
按照SIS设计规范关于安全仪表的构成应使中间
环节最少的原则，原LM 系统中，现场来的4～
20 mA信号经过报警门限开关转为开关量进入系
统，改造后，4～2O mA信号直接进入SM 系统；对
稿件收到日期：2014—08—21。
作者简介：金斌(1968 )，男，2003年毕业于辽宁石油化工大学计
算机科学与技术专业，获学士学位，现工作于中国石油辽阳石化公
司产业结构调整项目部，任仪表专业负责人、高级工程师、公司仪
表专项技术专家。
74 石油化工自动化 第5O卷
于要求既进入DCS又进入SIS的4～20 mA信号，
则采用“一进二出”的满足SII 标准的安全栅来实
现，改变原来信号在DCS FTA端子板的并联分配
方式，减小信号的故障概率；SIS和电气马达控制
中心电动机、电加热器运行显示和启停信号，现场
电磁阀信号之间采用24 V(DC)，8 A的继电器进
行隔离，保证SIS的DI，DO输入是干接点信号，避
免干扰信号的窜入，保证系统的安全性。
2．3 过程控制方案的集成
增压机西门子S5～115U控制系统运行约20 a，
系统硬件故障频发，系统和DCS的通信故障由于硬
件的原因已无法解决，厂家的技术服务已无法满足
系统安全稳定运行的要求。在符合设计规范的基础
上，在SIS升级时，把增压机控制系统的功能集成在
SIS里面，彻底解决了机组控制存在的风险和隐患。
2．4 和原DCS的通信
由于DCS与SIS采用不同的硬件结构、控制
网络和人机界面，两种系统使用不同的工程组态工
具。系统升级改造时，SIS通过RS一485 Modbus
RTU协议方式与DcS通信，DCS为主站，SIS为
从站。DCS通过SI卡，软件组态时通过建立数组
点和CL语言编程读取SIS数据并进行相应工程
转换，通过DCS的动态链接在操作站上进行显示。
3 系统改造方案
根据现场多年的运行经验和曾产生的问题，系
统技术改造过程中，对所有问题进行了详细考虑和
探讨，并得以实施，使原系统存在的问题得到了根
本解决。
3．1 工程师站和操作站的配置
目前的工程师站一般为服务器类型，操作站的
数据读取均来自工程师站，在选配工程师站时应考
虑冗余配置，这样一旦其中1台工程师站出现问题
不会影响操作站的操作。工程师站的配置为镜像
双硬盘，和SIS的通信方式为双网卡的通信方式，
确保系统硬件可靠运行。
3．2 系统SOE站
系统SOE应充分考虑硬件和软件的配置，
SOE站建议独立配置，SOE事件在软件组态时应
考虑全面，否则会影响将来的故障查找。
3．3 干扰信号的防范
干扰信号的防范应充分考虑以下几个方面：
系统的的双路220 V(AC)供电建议均取自UPS，
不应一路取自UPS，一路取自市电，这样减少市电
对系统产生干扰，使系统工作更稳定；接地电阻和
接地连接电阻应满足系统和规范的要求，保护地和
工作地接地排不应混接；应考虑正确敷设电缆，确
保动力线和仪表信号分开铺设，避免产生干扰。
4 结束语
升级后的SIS解决了原系统存在的隐患和问
题，系统更加开放，安全性、可靠性更加提高；改造
后的系统运行稳定，对装置的长周期安全稳定运行
起到了保驾护航的作用，也为其他系统的技术升级
改造积累了经验。
参考文献：
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[5] 马科斌．安全仪表系统在汽油加氢装置的应用与安全性分
析EJ]．化工自动化及仪表，2013，40(01)：94—95．
台达推出多功能电力监测仪表
近日，台达推出多功能电力监测仪表DPM—C530A，针对工业、公共设施、楼宇等电力监控与节能需求而设计，可精确
测量各种电力参数，进行越限报警和数据记录，提供强大的通信及监控功能，特别适用于对电力质量、设备精密度要求较高
的场合。
该仪表利用网络将所有用电信息及时、准确地反馈到控制中心，便于用户管控用电量，降低用电成本，随时监控了解系
统各个环节的情况。最高支持31阶谐波、总谐波成分、电流电压不平衡度等电力参数测量；储存空间最多可记录500笔事
件，最高可记录2个月的数据，方便用户分析历史状态，并且可依据内建29种报警事件前端即时进行LED灯闪烁预警，后
端警示信息通知、时间标记的警告事件记录。而内建的2组独立时问区间实功、虚功电能统计暂存器，可搭配DI输入或通
信控制，统计某设定时间区间内实功电能的数值。
该仪表的电流／电压测量精度达±0．2 ，功率、电能、功率因数及测量精度为士0．5 ，谐波含有率测量精度为±1 。
最大功耗为4．6 W，可在一2O～7O℃的环境中运行，存储温度范围为一30-80℃ ，符合IEC 61000电磁兼容标准，辐射干扰
及传导干扰达到EN 55011A级，安全性符合欧洲CE，IEC61010标准，前面板为IP52级防护，接线灵活，拆装便利。能够满
足不同领域电量测量的需求，可广泛应用于工厂自动化，能源管理系统，中低压配电盘，建筑自动化等行业。(中达电通股
份有限公司)

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