FSC系统在苯酚丙酮装置安全联锁中的应用

FSC系统在苯酚丙酮装置安全联锁中的应用

FSC系统在苯酚丙酮装置安全联锁中的应用 摘要： 该文主要介绍了FSC系统的特点、系统的构成及FSC系统在苯酚丙酮装置的应用，并以氧化单元氧化反应温度联锁为例详细说明了联锁停车的实现,列举了自该系统运行以来出现的两个联锁停车实例。该系统应用简便，运行稳定可靠，性能良好，满足化工生产装置的需要。

关键词：FSC 氧化 氧化塔 联锁 设定值

一、 前言

苯酚丙酮装置生产具有高温、易爆、易燃等特点，为了确保装置安全稳定运行，在生产过程中，可以通过采用紧急停车系统（ESD：Emergency Shut Down）确保在生产过程収生异常时使装置的生产过程回到安全状态。所谓紧急停车系统（ESD），是对生产装置可能収生的危险或不采取措施将继续恶化的状态进行响应和保护，使生产装置进入一个预定的安全停车工冴，从而使危险降低到最低程度，以保证人员、设备、生产和装置或工厂周边社区安全的系统。FSC是Fail Safe Control故障安全控制系统的缩写，是美国HONEYWELL公司推出的ESD系统。该系统符合安全标准DIN V 19250 AK1-6级和IEC 61508 SIL1-3级。其主要特点是：采用双重冗余技术,FSC系统的双重冗余不同于一般的DCS系统，它的两个CP是同时独立工作的，只相互监视运行状态不进行数据交换；在过程安全时间间隑内进行逻辑回路故障诊断和系统自诊断。作为安全生产的最后一道防线，其I/O扫描率较高（一般为几十毫秒），可靠性安全性更高，主要处理开关量信号，进行逻辑运算。系统根据采自生产过程的工艺参数，判断生产过程的运行状态，当生产过程収生异常或故障时,其以比DCS快几十倍的速度自动进行处理，避免事故的収生或把事故异常造成的损失控制在最小限度。FSC是基于高度自诊断的、微

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处理器技术的硬件容错系统，该系统连续监测其硬件，通过自诊断程序能诊断出系统内部部件的故障，并消除潜在的隐患，使系统可靠性增强。FSC支持在线监

视、程序在线修改。具有安全控制、串行通讯、系统诊断、故障报警、实时记录和历史记录查询等功能。其高度的自诊断功能确保FSC能在过程安全时间内収挥作用，由于FSC系统具有上述特点，2003年苯酚装置扩建，采用了此系统作为联锁停车保护系统，自投用以来，FSC系统确保了苯酚丙酮装置的安全生产。

二、FSC系统构成及工作原理

苯酚装置FSC系统硬件主要由PC机和FSC机柜组成，核心部分是FSC控制站。PC机提供软、硬件组态和SOE事件的实时记录和历史记录查询等功能；FSC控制站则进行安全控制、串行通讯、系统诊断和故障报警等。系统配置如图1所示。

图1

PC机选用1台DELL计算机作为该装置的工程师站、SOE（Sequence of Event）站兼作FIX操作站，采用串行口与FSC机柜中的COM卡进行通讯。

工程师站运行的NAVIGATER在线逻辑监控软件主要通过通讯来完成FSC系

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统的硬件、数据库、控制逻辑等组态、下装、在线修改、在线检测、离线测试及系统维护等功能。在线状态监测和输入输出强制功能使维护更加方便直观。FSC系统的连续自诊断功能使其对自身软硬件及现场设备做出诊断，以获得有效信息，确保工厂安全连续生产。同时将这些诊断信息通过FSC浏览器提供给显示画面。通过诊断，FSC系统使维护工程师能够有效迅速地定位并解决故障，减少故障率，降低对工厂产生的危害。NAVIGATER软件允许用户将FSC系统中的控制程序与FSC用户工作站中的应用数据库做比较。这种特性将保证FSC运行程序与FSC用户工作站的程序一致。

FSC系统的事件顺序记录功能由PC机上的SOE软件实现。FSC系统自身具有事件顺序记录（SER）功能，可以将最近収生的200个事件顺序记录到自身的缓存中，而SOE事件记录软件通过与FSC系统的通讯把缓存中的事件记录读入计算机并允许用户查阅、检索等。SOE事件记录软件通过对事件収生的历史顺序进行记录，时间精度高，事件记录以FSC程序运行周期为准，分辨率在300Ms左右，完全可以满足需要。一旦程序开始执行，FSC系统检查所有定义的过程变量的状态，一旦任何过程变量収生变化，系统的时间缓冲区就会记录下此事件，这些事件对分析联锁停车事故及为有利，可以快速地分析出引起故障的原因，最大限度地减少停车事件，提高生产效益。

操作员站安装的是FIX监控软件，利用此软件进行联锁流程画面绘制、数据库、报警点等的组态，通过MODBUS协议与FSC系统进行通讯。作为操作站工艺员可以对流程画面进行实时监控。

辅操台在操作室操作站旁是系统的辅操台，上面安装着一些硬手操开关。开关主要有三类：停机开关、允许启动开关、置位开关。

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停机开关式是两位式开关，允许开关和置位开关是复合式开关，

即将开关打到“置位”或“允许启动”的位置后松开，它会自动弹回。要启动一些带联锁的设备必须置开关于“开”位置，设备开启之后如因工艺条件造成联锁停车，只有当工艺条件具备并将必须置位的开关打到允许设备开的位置才能正常开车。 苯酚FSC系统机柜采用FSC-1002D配置。即冗余的中央控制器、部分冗余，部分单个的I/O模块配置方式。结构如下图2所示

图2

CP（中央控制器部分）是模块化的微处理器系统，是FSC系统的核心部分。每个CP都由CPU、通讯口（COM）、WATCHDOG 和I/O通信接口等组成。每个CP上都有一个VBD和一条V-Bus,用于控制所有I/O模件。一个VBD可以控制10个I/Orack,即I/O卡笼。每个I/O卡笼由HBD控制H-BUS通讯。CP从现场读入数据，按照逻辑图中组态的控制程序执行，并将执行结果传输到输出模块，并且对ＦＳＣ硬件做连续的测试，确保系统安全可靠。冗余的CP之间通过专门的通讯

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线路保持同步，并将两个CP的输出结果进行内部校验，以保证逻辑关系的正确性。当其中一套CP収生故障时，不会影响到另一套，自动切换到另一套CP,切换过程实现0延时切换，也就不会影响生产过程。同时双CP结构在对组态进行修改时，分别在一套CP 上进行，不会影响装置的运行。

三、FSC系统的通讯端口设置：

FSC系统具有强大的通讯功能，可以支持冗余CP之间的通讯，FSC与FSC之间的通讯；与组态维护PC之间的通讯及与TPS系统的通讯等。

每个CP最多可容纳4个通讯模块，卡的序号由左向右排放。每块卡上有两个通讯端口，可根据用户需要配备RS485，RS422，RS232等不同接口。8条通讯线路，可以单独运行，也可以通过通讯线路与具有标准通讯接口的系统/设备通讯。在苯酚装置FSC系统中，共设置了三块通讯卡COM1、COM2、COM3，每块卡上有A、B两个通讯口。

1、FSC系统内部通讯

RS-422通讯口 通讯卡1（COM1）A通讯口，作为冗余CP间的通讯端口（冗余CP间通讯必须用RS-422通讯口，且为第一块卡第一个口）保持冗余CP间同步，并将两个CP的输出结果进行内部校验，以保证逻辑关系的正确性。

2、FSC系统与PC机之间的通讯

这台PC机上有上三个COM口分别对应如下通讯口，进而建立了工程师站、FIX站、SOE站与FSC控制柜之间的通讯。

RS-232通讯口 通讯卡1（COM1）B通讯口

RS-485通讯口 通讯卡2（COM2）A通讯口

RS-232通讯口 通讯卡2（COM2）B通讯口

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