1 西二线首站ESD系统配置
1.1 硬件配置:
处理器:采用QMR四重冗余结构。每一个QPP含两个处理器, 一主一备;两个处理器同时执行相同的程序, 它们将比较所运行过程数据的一致性, 并做自我测试, 实现1oo2D, 采用冗余控制器配置, 这样就构成了2oo4D的表决机制。[1]
通信卡:负责SM系统与第三方设备的通信, 其A和B接口用作高速以太网通讯, C和D接接口用作串行RS~232或RS~485通讯。
电源模块:将24V DC转5V DC, 主要给处理器、系统故障诊断和看门狗供电。
I/O卡件:采用SDI~1624卡、SDO~0824卡和SAI~1620m卡。
1.2 软件配置及动作逻辑
Safety Builder R131.5是SM控制系统的配套组态编程软件。需要注意的是, 在网络组态时, SM与AB PLC通信协议为Modbus协议;在硬件组态时, 西二线SM系统的IO卡件为非冗余IO配置, 在控制器属性窗口IO中进行相关设置即可。SM系统的控制程序是通过FLD来编写的, 即通过逻辑功能块来连接输入信号与输出信号。
西二线首站设置有单独ESD系统, 分为三级保护:第一级为站控ESD联锁保护压缩机停车逻辑, 第二级为站控ESD系统紧急停机组保护逻辑, 第三级站控ESD系统全站ESD逻辑。关键同源连锁信号采用3选2方式, 基于同样的故障不会同时同地发生的理论, 降低系统误动作的可能性。
2 西三线首站ESD系统配置
2.1 硬件配置
ESD系统为Rock Well Contorl Logix系列。16.56
处理器:版本16.56, 采用双冗余方式。
通信卡:对内通信用1756~CNBR/E;对外通信用1756~EN-BT/A。
输入输出模块:按功能分为DI卡、DO卡、AI卡和AO卡四种。
2.2 软件配置及动作逻辑
采用AB配套RSLogix5000软件进行组态及编程。包括硬件组态、程序编辑、程序编译、程序下载和程序上载。程序编写采用梯形图编程语言, 具有形象、直观、实用等特点, 并支持在线修改程序。
动作逻辑与西二线类似, 也是分为三级, 即单机组ESD、全部压缩机组ESD、全站ESD逻辑。关键同源连锁信号采用3选2方式。
3 西二线与西三线ESD系统整合
3.1 ESD整合原理
鉴于西三线霍尔果斯首站与西二线霍尔果斯首站合建后, 两座场站生产区域交错布置, 无法实现完全隔断, 故其中一座压气站出现事故工况而紧急停运后, 合建场站中另一座压气站以及伊霍末站和伊宁分输也应该进行紧急停运动作, 联锁控制原理如下:
西三线单压缩机ESD和压缩机组ESD触发时, 执行西三ESD动作, 西二线工艺设备无ESD联锁动作;
西二线单压缩机ESD和压缩机组ESD触发时, 执行西二ESD动作, 西三线工艺设备无ESD联锁动作;
西三线场站ESD触发时, 执行全站ESD动作, 同时向西二线ESD系统发出联锁信号, 西二线场站执行全站ESD动作;
西二线场站ESD触发时, 执行全站ESD动作, 同时向西三线ESD系统发出联锁信号, 西三线执行全站ESD动作。
3.2 ESD整合后功能
站控室ESD按钮按下后西三线、西二线同时收到ESD触发命令;工艺区ESD按钮按下或由火焰探测器报警触发ESD时, 本站在执行ESD同时, 向对方场站发出ESD触发信号;ESD复位按钮可对西三线、西二线分别进行复位;可对西三线、西二线ESD系统分别进行休眠。ESD执行, 当区域条件满足时, 即区域进出口截断阀门及联络阀门关到位, 执行区域放空, 所有区域放空在十分钟内完成时, 合建站场ESD执行成功, 最后切断非消防电源。ESD误触发时, 先执行ESD休眠, 再执行ESD复位, 最后处理故障, 最大限度减少损失。因为信号是通过RS触发器与锁存输出的, 当故障信号存在时, 直接复位无效。
4 通信实现
4.1 ESD系统内部通信及触发条件
a西二线首站SM系统内部通信协议为Safe Net Protocol。bESDCIP Protocol
b西三线首站ESD系统内部通信协议为CIP Protocol。c ESD ESD
c触发条件:现场ESD按钮触发、机柜间ESD按钮触发、站控室ESD按钮触发、厂房周围ESD按钮触发、厂房可燃气体探头触发、厂房火焰探头触发、调控中心远程触发指令。
4.2 两套ESD系统及其与站控和调控中心之间通信
由于两套ESD系统均独立运行, 且分属不同厂家, 经综合比选, 采用成熟的Modbus通信协议进行通信。站控及调控中心ESD触发及复位命令通过RCI下发至二三线。当西二线或西三线触发ESD时, 均会向对方发送一个ESD触发信号, 该信号采用硬线输出方式作为对方的输入信号, 触发对方的ESD系统动作, 实现联动功能。
4.3 ESD与第三方设备进行通信
通过硬线与第三方设备进行通信。如与Marke VIe控制系统的通信, 压缩机组状态反馈输入信号DI、压缩机组启停输出命令DO均是通过硬接线与ESD系统进行连接, 减少了中间环节并采用正逻辑来提高系统的可靠性。
5 结语
ESD系统独立于站场控制系统, 是针对关键设备和关键流程安全运行而设计的控制系统, 其在系统动作的可靠性与容错能力方面进行了综合考虑, 值得深思与学习, 本文由于篇幅所限, 未能将ESD通信方面完全展开, 且是站在ESD系统整合的角度进行阐述的, 未涉及ESD系统与上位机通信及上位机整合相关内容, 具有一定的局限性。
摘要：本文着重对西气东输二线 (以下简称西二线) 首站和西气东输三线 (以下简称西三线) 首站两套ESD系统的配置、整合及通信方面进行分析, 厘清双方关系及其与整个SCADA系统各部分的关系, 为日后的输气生产提供指导。
关键词：西气东输,ESD,SCADA,整合,通信