ESD紧急停车系统的基本设计原则

1. ESD设计

1.1.遵循原则

安全度等级是设计的标准

　　在ESD的设计过程中，首先应该确定生产装置的安全度等级，依据此安全度等级，选择合适的安全系统技术和配置方式。

　　目前，我国对于生产装置的安全度等级的划分尚没有设计规范和标准，在应用中应该参照国际上的有关标准，参比同类装置已经采用的ESD运行情况，结合本企业的生产实际情况，来确定采用ESD的安全等级要求。根据经验，石化装置一般采用的ESD安全等级为SIL3，即TÜV的AK5或AK6。

紧急停车系统必须是故障安全型

　　故障安全指ESD系统在故障时使得生产装置按已知预定方式进入安全状态，从而可以避免由于ESD自身故障或因停电，停气而使生产装置处于危险状态。

紧急停车系统必须是容错系统

　　容错是指系统在一个或多个元件出现故障时，系统仍能继续运行的能力。一个容错系统应该具有以下的功能：

检测出发生故障的元件。

报告操作人员何处发生故障。

即使存在故障，系统依然能够持续正常运行。

检测出系统是否已被修理恢复常态。

1.2. ESD的冗余

ESD一定是有安全证书的PLC。

应该充分考虑系统扫描时间，1ms可运行1000个梯形逻辑。

系统必须易于组态并具有在线修改组态的功能。

系统必须易于维护和查找故障并具有自诊断功能。

系统必须可与DCS及其它计算机系统通讯。

系统必须有硬件和软件的权限人保护。

系统必须有提供第一次事故记录（SOE）的功能。

1.3.ESD组态

　　ESD系统组态的主要内容是系统参数设置、硬件配置和通讯通道的连接。控制程序的设计主要是利用硬件厂商提供的编程软件进行逻辑描述，只要拖、选中各种逻辑门或触发器，进行有机连接就可实现联锁功能。其一般步骤包括：

首先确定工艺正常时联锁输入、联锁输出采用常开触点，还是常闭触点。

依据控制方案信号逻辑关系，列出表达式，绘出逻辑图。

根据逻辑图，用编程软件进行逻辑图的描述，即进行离线程序的开发。

　　厂商提供的编程软件一般都要遵守可编程控制器的IEC1131-3国际标准，支持包括梯形图（LD）、顺序功能图（SFC）、功能块图（FBD）、结构化文本（ST）、指令表（IL）以及第三方编程器在内的多种编程语言和方法。由于LD简单明了且执行速度快，故一般采用此种方法进行ESD组态。

1.4. ESD调试

　　ESD在线的调试对于检验系统组态和控制程序的正确与否，起着关键的作用，其调试的具体内容包括：

联锁的再次确认

　　由工艺、设备和自控专业技术人员，讨论联锁设置是否正确，根据工艺设备的要求，再次对联锁条件进行确认。

　　对系统的输入、输出值进行检查核对

　　观察卡件诊断图上有无显示输入、输出开路的现象。如有，应检查输入、输出与现场仪表是否连接好，现场仪表接线是否正确。

联锁的调试

　　依据联锁图，人为操作使联锁条件逐个满足，激发联锁回路动作，检查联锁输出状态是否正确，检查现场各个执行机构动作是否灵敏，位置是否正确。

　　将可能出现的各种条件都予以考虑，形成各种条件组合，作为联锁激发条件，检查联锁回路动作是否正确。

联锁画面检查

　　由工艺专业技术人员仔细检查工艺流程有无错误，设备名称、工艺管线，物料等标注是否正确，联锁画面的翻页，切换和调用是否方便。

　　由自控专业技术人员检查联锁画面中的软开关和按钮动作是否正确，显示数据，图中的色变是否正确，设备的开停状态和电磁阀的开关状态显示是否正确。

检查第一事故记录（SOE）的功能

　　在调试过程中，可以人为改变DI或DO信号的逻辑值，然后在SOE程序中查看是否正确记录即可。

组态数据库的保存

　　在调试完成后，应该将控制器中的组态数据库文件及时进行转存，并标注转存时间，以便以后进行恢复或继续修改，避免因各种原因造成组态数据库文件丢失。

1.5.相关仪表的选型原则

独立设置原则

　　为使ESD免受其他关联设备的影响，现场仪表设计时应遵循“独立设置原则”，从检测元件到执行元件尽量采用专用设备或仪表。

中间环节最少原则

　　回路中仪表越多可靠性越差，典型情况是本安回路的应用。在石化装置中，防爆区域在0区的很少，因此可尽量采用隔爆型仪表，减少由于安全栅而产生的故障源，减少误停车。

故障安全原则

　　意味着现场仪表出现故障时，ESD能使装置处于安全状态。现场仪表采用何种故障安全配置回路，由发生的主要故障来决定的。