TRICON紧急停车系统在聚甲醛工艺装置中的应用
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【摘要】ESD简称为紧急停车系统，适用于高温、高压、易燃、易爆等连续性生产装置的安全保护系统。在煤化工领域，主要用于联锁逻辑比较复杂的控制装置。用于实现事故状态联锁紧急停车以及各种开停车安全系统的逻辑控制，通过ESD的保护有效地实现了系统的安全稳定运行。聚甲醛生产装置工艺复杂工艺控制要求特别严格，tricon按照安全独立原则要求，独立于集散控制系统，安全级别高于DCS，响应速度非常快，有利于保护设备，避免事故的发生。
【关键词】聚甲醛；三重化；容错系统；Tricon
一、聚甲醛（POM）
聚甲醛（POM）是一种新兴的具有广泛用途和广阔发展前景的一种材料。外观是半透明或不透明粉料或粒料，与象牙相似。POM是五大通用工程塑料之一，广泛用于电子电气、汽车、轻工、机械、化工、建材以及军事等领域，由于它在各方面所表现出来的优良性能，它的应用已几乎涉及各种行业领域，特别是对许多新兴产业它是一种十分适用的材料
聚甲醛树脂在较大的温度范围内具有较高的弹性模数、硬度、刚性和机械性能，可在104℃以下长期使用，脆化温度-40℃，吸水性极小。摩擦系数低，动磨擦系数与静磨擦系数相同，自耐磨损性能优异。机械性能与金属类似，且比重小，广泛应用于替代钢铁、铜、锌、铝等金属材料和其它塑料，有“塑料中的金属”之称。
兖矿鲁南化工有限公司年产4万吨聚甲醛项目在技术上，引进韩国P&ID公司聚甲醛技术，韩国P&ID公司的聚甲醛技术以日本宇部、韩国LG公司聚甲醛技术为基础，并吸纳日本三菱、美国塞拉尼斯聚甲醛先进技术，同时研制开发出全部自有知识产权的聚甲醛工艺技术。韩国P&ID公司拥有众多聚甲醛牌号，其改性技术领先于其它聚甲醛厂商。
聚甲醛是以三聚甲醛为主要单体加入少量单体（如二氧戊环）共聚而成，其生产工艺为将纯三聚甲醛、二氧戊环和三氟化硼-乙醚络合物按一定比例混合后，置于一个具有强剪切和混合作用的连续捏合机或双螺杆反应器中，完成聚合反应后经氨水后处理，即得粒状共聚甲醛。本体聚合法的优势是工艺简单，操作简便，而且聚合不使用溶剂，转化率高，产品分子量分布均匀。因此，目前国内外厂商一般均采用本体聚合法。
二、安全系统介绍
1.SIS系统设计原则、设计规范
安全系统的定义：安全系统是设计为当工厂本身发生危险情况或如果不采取行动就会最终导致风险增加，在这些情况下，安全系统必须产生及时、正确的输出，来防止任何危险发生或减轻后果。
2.安全系统的两大评价指标
可靠性——不能拒动；
可用性——不能误动。
3.SIS与DCS区别
①SIS用于监视生产装置的运行状况，对出现异常工况迅速进行处理，使危害降到最低，使人员和生产装置处于安全状态；
②DCS是“动态”系统，它始终对过程变量连续进行检测、运算和控制，对生产过程进行动态控制，确保产品的质量和产量；
③SIS是“静态”系统，正常工况时，它始终监视生产装置的运行，系统输出不变，对生产过程不产生影响，非正常工况下时，它将按照预先的设计进行逻辑运算，使生产装置安全联锁或停车；
④SIS比DCS在可靠性、可用性上要求更严格，IEC61508、IEC61511、ISAS84.01、SH/T3018强烈推荐SIS与DCS硬件独立设置；
⑤DCS用于生产过程的连续测量、常规控制（连续、顺序、间歇等）、操作控制管理，保证生产装置的平稳运行。
三、Tricon系统简介
Tricon ESD系统是一个高效的全面综合的安全保护系统，具备三重化冗余功能，它的部件都采用了完全三重化（TMR）的电路，达到最佳的TMR容错水平，硬件实现容错（HIFT）技术，所有部件对在I/O模块和处理器层面处理的所有数据提供3取2（2oo3）表决制，采用安全运行模式3-3-2-0容错技术，达到最高的可用性和可靠性，确保Tricon ESD系统可达到100%的运行时间，并允许在线更换系统部件。
1.Tricon系统的主要特点
①Tricon TMR容错控制系统
识别并补偿控制系统的错误，并允许在不影响正常生产的情况下在线维修。
②高安全性和高可用性
它是通过三重模件冗余结构（TMR）提供容错能力的。此系统由三个完全相同的系统通道组成，自诊断以及在线维修。
③高可用性
消除因硬件故障造成的误停车。
④TMR高可利用率
三重化组件提供正确的控制，即使存在任何单一故障也不影响整体效果。停车前的主处理机工作模式为3-2-1。在线维护，提供更换故障组件的能力，且不影响控制（不停车）。降低因硬件错误而导致停车的次数。提供连续控制、顺序控制、逻辑控制的能力。
2.Tricon TMR系统与其它PLC的比较
①诊断系统-在系统发生危险之前抓住隐患！（瞬态和稳态）。
②在线维护-故障硬件可以被再线更换！
③无单点故障–采用隔离技术，每一通道内部的三重电路都是独立的。
④自诊断内置于Tricon的硬件内，不需要用户编写应用程序。
3.一些重要的性质
冗余：三重化主处理器、每一I/O模块都有三条独立的分电路、双重电源供给、双重通讯模块。
隔离：三重独立的主处理机、每个组件箱内都配备两重冗余电源、在I/O组件内部，没有共享部件、系统与现场之间隔离。
在线维护：无需系统停车即可在线更换I/O组件、无需系统停车即可在线更换主处理机、卡件故障时可自动切换到热备卡件、无需系统停车即可在线更改系统组态、在线软件下载。
故障检测：在DO和AO组件内都具有反馈电路、三重化的输入数据比较、（每一主处理机都具有：独立CPU和独立寄存器、浮点运算单元、三重化通讯总线、通讯微处理器）、每一主处理机都具有错误信息指示灯。
硬件表决：通过三重化总线对数字量输入信号进行表决，在DO组件内实现数字量输出表决，在AO组件内实现模拟量输出选择表决。
软件表决：模拟量输入信号，选择中值；诊断数据保存在I/O组件内。
四、Tricon系统构成
1.Tricon主系统机柜（机架）
1个主机架，最多14个扩展机架。
两种形式的扩展机架：
①扩展机架与主机架的距离30米；
②远程机架与主机架的距离12公里。
连接电缆：#9000和#9001。
2.主机架KEY SWITCH位置状态
Remote（远程）：允许外部上位机修改操作变量，但不能修改逻辑，不可做Download All或Download Change。
Run（运行）：不可对操作变量进行修改，应用程序处于只读状态，也不可做Download All或Download Change。
Program：可写入变量，可做Download All或Download Change。
Stop：停止读入输入值，对于输出，若有保留值，则保持；无保留值，则保持输出值全部回“0”。（可通过软件来屏蔽该位置）。
3.Tricon主机架上的后备电池
用来保存用户程序和自诊断信息，可以连续使用6个月或者不使用状态保持5年。
工程师/SOE站
操作站
辅助操作台
报警器
通讯外设
五、运行结果
通过开车前的调试试验Tricon紧急停车系统在兖矿鲁南化工有限公司聚甲醛装置中得到成功的应用，进一步验证了Tricon紧急停车系统高度的稳定性和安全性。系统对控制器及I/O模块采用三重冗余设计，在技术上充分保证了系统的高度可靠性，安全的在线下载功能，既有效降低了投运期间的工作量，又保障了正常生产期间的安全。此外，完善的联锁保护控制，保证了系统的运行安全和现场设备的稳定可靠。