智能联锁（共7篇）
智能联锁 篇1
1 引言
随着工业自动化技术的发展, 各种功能的自动化仪表越来越多的被应用于工业生产, 以过程工业的典型代表——石油化工领域为例, 目前我国已经形成以智能芯片、控制技术、通信技术、信息技术为核心的各种类型的智能仪表、控制设备[1]。安全联锁系统 (Safety Instrumented System, 简称SIS) 正是其中一个重要子范畴, 它特指能够实现一个或多个安全功能的仪表联锁系统[2], 其基本结构分为传感器、逻辑运算、执行机构三大部分, 目的在于实现一定的安全功能从而控制风险。因此, 在当前石油化工等过程工业中装置规模大型化、过程控制复杂化、运行周期长期化的大背景下, 与生产安全、工艺稳定息息相关的安全联锁系统在工业中的地位便日益凸显。SIS系统的可靠性直接影响到装置生产的安全性及稳定性, 开展对SIS系统的可靠性评估也显得有必要。
2 仪表可靠性评估概况
目前我国开展的仪表设备可靠性研究工作主要集中于军工领域, 颁布了如《GJBJZ 299B-1998电子设各可靠性预计手册》, 《GJB JZ 27-1992电子设备可靠性热设计手册》, 《GJB JZ 34-1993电子产品定量环境应力筛选指南》等一批涉及电子产品可靠性相关的标准。但对以石油化工为代表的过程工业中的大量安全联锁系统的可靠性评估还处于起步阶段, 尤其是大量的传感器、阀门等仪表设备的可靠性数据主要依赖国外的数据库, 例如早在上个世纪国际几大石油企业便连同挪威科学技术研究院SINTEF开展海上石油平台OREDA数据库的编制;由世界著名的认证和可靠性专家组成的Exida公司编制的《安全设备可靠性手册》, 其提供的失效模式影响和诊断分析 (FMEDA) 方法为众多过程仪表厂商使用。此外, 随着IEC61508、IEC61511标准的推出, 国际上已经开展了仪表设备的SIL (安全完整性等级) 认证工作, 而国内仍为空白, 导致本土产品竞争力不足, 且在针对国产仪表系统的可靠性评估中数据支撑不足。
3 智能仪表可靠性的定量评估
3.1 仪表可靠性的具体影响
实际生产过程中大批老装置与新建装置并存, 安全联锁系统中也存在某些老旧仪表与新型智能仪表共存的情形, 成为制约装置长周期安全稳定运行的瓶颈之一, 安全联锁系统导致的装置非计划停车甚至是事故也屡见不鲜。仪表可靠性的影响主要表现在以下两个方面——
(1) 可靠性低导致安全不足
根据安全联锁仪表失效后是导致系统安全故障还是危险故障, 可以分为安全失效与危险失效。例如某些催化裂化装置中的两器滑阀常会因结焦导致阀门卡死, 此时滑阀的切断联锁将无法行使正常功能, 一旦发生串气将导致重大危险后果, 此时即表现为危险失效。
(2) 可靠性低导致误跳过多
由于仪表的运行原理及初始设置不同, 有的仪表元件更多地倾向于安全失效, 例如某些关键反应器上的温度传感器, 联锁逻辑常设置为任一温度传感器高高即发生联锁动作, 从而确保装置安全。此情况下, 若温度传感器较多或者可靠性过低, 则很容易引发误动作从而导致装置误跳停车。
因此有必要针对仪表失效的不同表现形式需进行具体分析, 以确定对装置运行的准确影响, 从而对系统的可靠性展开更为科学的评估。
3.2 评估模型及方法
仪表的可靠性主要通过一系列指标进行分析和评估, 常用指标有Reliability (可靠性) 、Availability (可用性) 、MTBF (平均无故障工作时间) 、MTTR (平均修复时间) 等。可靠性的基础数据通常源自实验和统计, 在此基础上建立仪器仪表的寿命分布模型, 并通过确定或估计其分布参数从而实现对可靠性的评估和预测。常用方法有FMEA (失效模式及影响分析) 、故障树分析、网格模型、马尔科夫模型以及蒙特卡洛仿真等[3]。
电子产品的寿命及可靠性通常采用威布尔分布作为适宜的分布类型, 其主要特征方程见式1~3, 可通过对形状系数β的调整而广泛适应于多种分布, 当β<1时故障率呈递减, 当β=1时故障率恒定, 当β>1时故障率呈递增[4]。
式中:
z——失效率
β——威布尔分布中的形状系数
η——威布尔分布中的特征寿命
t——时间
γ——威布尔分布中的位置参数;标准差
f (t) ——失效密度函数
R (t) ——可靠性函数
而诸如阀门等主体为机械结构的设备可靠性可根据浴盆曲线理论截取稳定区间即失效率保持恒定的寿命阶段作为评估数据, 浴盆曲线理论把设备失效分为早期失效期、恒定失效期 (亦称随机失效期) 、磨损失效期, 即设备刚投入使用时由于设备缺陷、安装错误等导致失效率处于较高水平;随后设备经过磨合进入正常工作期, 此阶段失效率基本恒定, 通常是由于设备过载等随机因素导致失效;最后当设备运行到寿命后期, 由于磨损、退化等因素导致失效率再次高企[4]。
针对现有装置中运行的仪表设备, 本文截取恒定失效期的失效概率作为可靠性评估的初始数据, 此数据通常源自国外诸如Exida等公司研究取得的数据, 然后采用蒙特卡洛仿真的方法对生产运行过程进行模拟, 最后得出某仪表设备或系统的定量可靠性。由于智能仪表通常具有可编程、能自我运算、能修正误差、能进行一定的自我诊断、可与计算机进行通信等特点[5], 因此在评估模型中还考虑了在线修复时间、系统重启时间的影响, 另外假如仪表存在冗余设置, 则还需要引入共因失效的因子。具体评估示例见下文。
3.3 智能仪表可靠性评估示例
以石化装置中常见的球阀为例, 根据Exida数据库选其可靠性数据为:
普通气动球阀:SD=0 FITS, SU=1650 FITS, DD=0FITS, DU=1350 FITS, SFF=55.0%;
智能型气动球阀 (可进行部分行程测试) :SD=1650 FITS, SU=0 FITS, DD=810 FITS, DU=540 FITS, SFF=82.0%;
电磁阀:SD=0 FITS, SU=750 FITS, DD=0 FITS, DU=750 FITS
可靠性的蒙特卡洛仿真结果见表1:
其中:
SD——可检测安全失效概率 (Safe-failure Detected, 缩写为SD) ;
SU——不可检测安全失效概率 (Safe-failure Undetected, 缩写为SU) ;
DD——可检测危险失效概率 (Dangerous-failure Detected, 缩写为DD) ;
DU——不可检测危险失效概率 (Dangerous-failure Undetected, 缩写为DU) ;
FITS——失效可能性为10-9次/小时;
PFDavg——平均危险失效可能性;
PFSavg——平均安全失效可能性;
T R——在线维修时间;
T S D——装置误跳重启时间;
上述蒙特卡洛仿真的误差公式见式4[6]:
其中 为真值G的估计值, σ为随机变量的均方差, xa取值与置信水平相关, 通常取xa为0.6745、1.96或3, 相应的置信水平分别为0.5、0.95或0.997。根据误差计算公式4可求得10万个样本的抽样误差ε<1.789E-3 (置信水平为0.95) 。最终得到不同阀门可靠性变化趋势对比图见图1。
假设某炼油装置的紧急泄压系统采用上述智能仪表, 则每3年, 此处的仪表系统误跳可能性将可降低68.0% (失效可能性从5.98E-02降低至1.93E-02) , 危险失效可能性将可降低38.0% (失效可能性从5.22E-02降低至3.25E-02) , 若每次误跳会导致损失200万元 (紧急泄压对装置冲击较大, 含停产重启、物料浪费等费用) 、紧急泄压阀门拒动作会导致约1000万元的损失, 则采用智能型仪表后折合当量收益为6.72万元/年 (误跳收益6.33万元/年+降风险收益0.39万元/年) , 仅此一项便可获得较大的收益。
4 结束语
综上所述, 智能仪表在可靠性上比传统仪表具有更大的优势, 智能仪表的出现对提高安全联锁系统的可靠性起到了重要作用, 在综合考虑经济成本、安装条件等多方面因素的基础上对其可靠性进行定量评估, 有助于科学合理地选取和使用仪表, 从而为装置长周期运行、企业创造效益提供更有力的保障。
参考文献
[1]杨金城.当代石油化工自动化仪表的性能评价和发展趋势[J].石油化工自动化, 2008, (3) :1.
[2]IEC61511, Functional safety Safety instrumented systems for the process industry sector[Z].2003, (1) :55-85.
[3]WILLIAM.Control Systems Safety Evaluation&Reliability, 2nd.Edition, [M].Goble, 1998
[4]Sam Mannan.Lees’Loss Prevention In The Process Industries[M].3rd.Edition.USA:Elsevier ButterworthHeinemann, 2005:7/11, 7/17.
[5]刘迎春等, 传感器原理设计与应用[M].长沙:国防科技大学出版社, 2000
[6]朱本仁.蒙特拉罗方法引论[M].第1版.山东:山东大学出版社1987.
智能联锁 篇2
1 计算机联锁系统的性能要求分析概述
计算机联锁系统由硬件设备和软件设备构成。硬件设备包括联锁计算机 (完成联锁功能和显示功能) 、安全检验计算机 (用以检验联锁计算机的运行情况, 发现故障可导向安全) 、彩色监视器、微型集中操纵台、安全继电输入输出接口柜、计算机联锁专用电源屏以及现场信号机、转辙机、轨道电路等室外设备。软件设备是实现进路、信号机和道岔相互制约的核心部分, 由两部分组成:一是参与联锁运算的车站数据库;二是进行联锁逻辑运算, 完成联锁功能的应用程序。车站数据库包括车站赋值表、车站联锁表、按钮进路表、车站显示数据等。应用程序由多个程序模块组成, 即系统管理程序模块、时钟中断管理程序模块、表示信息采集及信息处理程序模块、操作命令输入及分析程序模块、选路及转岔程序模块、信号开放程序模块、解锁程序模块和站场彩色监视器显示程序模块等。
计算机联锁的操作方法与继电联锁相似, 由于它实现了从有接点到无接点的变革, 操作人员办理进路时, 只需先按进路始端钮, 再按进路终端钮即可完成。此时计算机就执行操作输入程序和联锁处理程序。根据输入的按钮代码, 从进路矩阵中找出相应的进路, 然后检查是否符合选路条件, 只有完全满足选路条件后, 程序才能转入选路部分。之后, 先检查对应道岔是否在规定位置, 再将需要变换位置的道岔转换位置, 接着锁闭进路, 并建立对应的运行表区。
在执行信号开放程序中, 是根据运行表区内容, 连续不断地检查各项联锁条件, 条件满足后信号机才能开放。当列车进入信号机后方, 信号机即自动关闭, 随着列车的运行, 进路可顺序逐段解锁。
2 具体性能分析
2.1 计算机联锁系统的基本结构
计算机联锁系统是利用目前已有的工业控制计算机, 研制一套专用的硬件与软件系统实现信号、进路与道岔间的联锁关系, 因此它实质上是一个满足故障——安全信号原则的联锁逻辑运算系统, 计算机在系统中的作用是将操作命令与现场各种输入的表示信息读入, 再根据计算机内部状态等条件进行逻辑运算, 判断后输出控制信息至执行机构, 实现多变量数字输入和多变量数字输出这样一个复杂传递函数的变换。
2.2 实时性要求
系统有多种控制显示方式供选择, 如分离式控制台和屏幕显示, CRT或大屏幕投影显示等等, 也可选用先进的数字化仪控制CRT显示。联锁系统可以不失时机地采集到输入变量的变化情况, 及时刷新站场各类表示信息, 及时输出道岔和信号的控制命令, 而且对涉及安全 (危险侧) 的控制命令必须以具有故障—安全特征的形式输出。
2.3 可靠性与故障——安全性
信号联锁系统是一种实时控制系统, 它必须是高可靠的, 通常继电联锁系统在采取预防性维护措施的前提下其MTBF可达1.3×105h[2] (约15年) , 采用工业级的控制计算机与容错技术完全可以达到并超出这一指标。
采用主机、备机 (热备) 双套系统, 由主机控制现场信号, 备机只工作在联机同步状态, 不实现控制, 主、备机可相互替换, 大大提高系统的可靠性、安全性。
2.4 结构模块化与标准化
铁路站场的规模与作业需求不尽相同, 因而无论是硬件还是软件都必须具有模块化结构特征, 硬件模块化、软件真正实现程序、数据的有效分离。 软、硬件均采用模块化结构, 容易实现定型设计, 便于制造和装配, 减少了施工安装费用。在站场变更时, 不需作太大的修改。
2.5 经济性
计算机联锁系统取代继电联锁系统的另外一个重要原因是为了降低系统费用成本, 一般来说系统费用表现在设计、制作、施工、调试以及建筑费用上, 因此计算机联锁系统必须在以上若干方面充分显示其优势。
2.6 功能扩展
旧有的继电联锁系统只能提供基本联锁功能与操作界面, 新型计算机联锁系统除此之外, 还应具有故障诊断与分析、重演、远程通信及其他管理功能。而且系统功能便于扩充, 便利与调度集中、调度监督和信息处理系统相联, 可增加旅客向导, 调度作业单传输和处理功能。基本系统容量可实现对现场六百四十点信号的采集及二百五十六路的驱动输出。值得一提的是检错、诊断、储存记录、语音报警等功能, 储存数据可达24小时, 并可打印存盘。大大减轻信号值班员劳动强度, 提高车站运营的工作效率和质量。
3结论
计算机联锁是目前最先进的车站联锁设备, 具有运作速度快, 信息量大, 操作方便, 安全性高, 设备体积小、重量轻, 便于调试和维修的特点, 提高了自动化程度和作业效率。随着计算机技术的发展, 特别是对可靠性和冗余容错技术的深入研究, 车站信号联锁安全技术也正在不断地更新、发展, 必然取代电器集中联锁。
参考文献
[1]6502电气集中电路.中国铁道出版,
[2]微机联锁技术.中国铁道出版社,
高速泵油压联锁保护改进 篇3
关键词：高速泵,联锁保护,DCS,改进
高速部分流泵 (简称高速泵) 在小流量、高扬程范围内 (低比转速下) 性能优良、可靠性高和寿命长, 广泛应用在石油、化工行业。高速泵高速运行时, 若短时间内润滑油量减少或无润滑油, 泵将严重损坏, 因此高速泵启动前的联锁保护和油压过低保护是确保高速泵安全运行的重要措施。
1.存在的问题
浙江江山化工股份有限公司有机胺装置使用多台中国航天科技集团公司第十一研究所、浙江天德泵业有限公司生产的高速泵 (表1) , 各泵的辅助油泵均采用手摇方式。高速泵上的油压控制开关接入DCS, 在DCS设置当泵处于运行状态而油压<0.1MPa时, 立即联锁保护停泵。
高速泵多次发生在启动过程或刚开始运行不久即烧坏轴承, 影响生产, 分析主要原因如下。
(1) 操作人员未按操作规程操作, 未手摇辅助油泵即直接启动高速泵或只手摇辅助油泵一两次, 在润滑未充分的情况下启动高速泵。
(2) 操作人员未及时发现手摇辅助油泵故障, 启动高速泵。
(3) 未设置高速泵从停止状态到准备启动时的油压联锁保护。实际生产中, 一般只有一名操作人员操作, 手摇辅助油泵手柄后必须快速跑到控制按钮前启动高速泵, 此时由于停止手摇操作, 油压无法保持。
2.改进措施
完善高速泵联锁保护程序, 主要是在DCS增加对高速泵在停止状态“允许启动条件”的判断程序, 实现对高速泵启动控制和保护。允许启动条件: (1) 连续2min内, 油压控制开关动作≥5次 (即手摇辅助油泵达到5次而且每次油压力≥0.1MPa) ; (2) 油压始终保持≥0.1MPa。 (1) 和 (2) 是或的逻辑关系。下面以有机胺装置中编号为P0107A、GSB-L1型高速泵为例, 介绍控制程序 (图1) , 程序中有关变量见表2。
当高速泵处于停止状态准备启动时, 首先使用DCS连续功能图 (CFC) 判断手摇次数 (图1a) 。手摇辅助油泵使油压控制开关动作时, 计数一次, 只有在连续2min内计数≥5次, 则P0107A4为真。2min后对手摇计数清零, 同时P0107A4恢复原值;利用梯形图 (LD) 作一个具备手摇操作次数或油压始终保持≥0.1MPa的条件判断, 当任一条件成立, 则US0107A2为真 (图1b) ;将US0107A2以或的逻辑关系增加到停泵的联锁保护程序梯形图 (图1c) , 若允许启动条件不成立将输出停泵信号, 此时电气启动回路断开, 高速泵不能启动, 实现联锁保护。
信号联锁教学系统研究 篇4
1 教学培训系统组成
教学培训系统主要由3大部分组成:室内计算机联锁系统、室外模拟沙盘系统和电源系统。
1.1 室内计算机联锁系统
计算机联锁机系统采用铁科院的TYJL—II双机热备型计算机联锁系统, 设备包含联锁系统操作表示机、联锁机、采集、输出电路和电务维修机。联锁控制操作机通过对信号联锁逻辑关系集中判断, 实现对车站信号、道岔、进路的控制和操作等功能。主要完成列车进路和调车进路的排列;列车占用实现三点检查解锁;进行进路的取消、人工延时解锁和区段故障解锁;实现进路引导和咽喉总锁闭引导;实现道岔的单锁、单解和单操 (定位、反位) ;区间实现三灯四显示自动闭塞;实现道口接近式自动通知;具有道岔故障和信号机灯丝断丝 (列车信号) 故障报警;能够和其他系统进行连接。
系统控制显示机及电务维修机显示器采用29寸液晶宽屏显示器, 显示分辨率大于1280*1024。系统预留与微机监测系统接口, 同时预留与列控和分散自律调度集中接口。系统电务维修机预留远程诊断接口。接口柜采用符合铁路计算机联锁系统设计规范的机柜。
1.2 室外模拟沙盘系统
室外模拟沙盘系统以现场实物按1∶45的比例微缩而成, 线路采用底宽5mm, 上宽3mm, 高7mm的模型用铜质特制轨、特制的轨道基板、轨道垫板和轨道固定件等组成。轨道电路采用DC5V供电, 同时作为电力机车供电回路 (DC12V) 。信号机采用发光二极管组成, 外形与显示内容同实际现场。转辙机采用5V驱动, 与实际现场表示相符, 可以进行定位和反位操作。绝缘节与实物相似, 采用酚醛板制作, 直接反映了现场的实际情况。沙盘模拟的是铁路信号教材上的典型车站。
1.2.1 轨道电路的设计原理
因沙盘轨道电路无法直接采用闭路式轨道电路, 故采用JRXC-13微型继电器与室内JZXC-480继电器进行转接。原理如下:无车时, 480继电器利用微型继电器的11-13接点构通电路;有车时, 利用机车轮对短路, 使微型继电器吸取, 微型继电器吸取后, 使480继电器落下。图1是轨道电路原理图。
电源使用:480继电器采用GJZ12V、GJF12交流电源, 在分线盘上将轨道电路每个区段的一根线封连在一起, 接入GJZ12V电源, 每个区段的另一根线分别接入相应区段的微型继电器接点。沙盘一根钢轨接入GZ12V直流电源, 另一根钢轨分区段分别接入相应的微型继电器线包, 微型继电器另一个线包接入GF12V直流电源。
1.2.2 信号机
全站沙盘信号机配线, 组合架经分线盘至点灯电路板 (将2个电阻并联电路集中设在一个电路板上。并安装在分线盘上方, 方便走线和维护) 再至沙盘。信号机内部配线采用每个发光二极管用2根线。回线是共用一根并用作发光二极管负极。以调车信号机为例, 如图2所示。
两方向及以上出发信号机模型做1个进路表示器, 配线只配红灯下方一个进路表示器的线, 其余不设灯位和配线。
1.2.3 沙盘上道岔控制电路
道岔控制电路对应每组道岔各设一套, 由启动电路和表示电路两部分组成。启动电路在原定型电路的基础上, 1DQJ采用缓放型继电器, 将1DQJ前线圈1、2短接, 利用1DQJ3—4线圈从励磁转为落下的缓放时间使道岔转换到位。由于1DQJ3—4线圈缓放时间大于0.4s, 电动转辙机 (电磁铁) 动作时间小于0.2s, 故可满足道岔转换的要求以保证道岔转换到位。
将电磁铁并接在X1、X2、X4上, 利用2DQJ的前接点接通道岔的定位转换电路, 使道岔转向定位;利用2DQJ的后接点接通道岔的反位转换电路, 使道岔转向反位。
将道岔动作电源由原直流220V改为直流24V。电磁铁共用线必须为正电源, 所以须将道岔动作的电源正负极性互换。
1) 道岔启动电路动作原理
以单动道岔启动电路为例分析其动作原理。如图3所示为道岔在定位状态, 当将该道岔选至反位时FCJ吸起检查进路解锁后, 由FCJ第六组前接点将1DQJ的励磁电路接通。1DQJ的励磁电路是:
KZ—CA61—63—SJ81—82—1DQJ3—4—2DQJ141—142—CAJ11—13—FCJ61—62—KF。
2) 道岔启动电路
1DQJ励磁后, 用其前接点构成2DQJ的转极, 转极后用2DQJ第四组接点切断1DQJ的励磁电路。2DQJ转极电路是:
KZ—1DQJ41—42—2DQJ2—1—CAJ11—13—FCJ61—62—KF。
由于1DQJ吸起和2DQJ转极, 电磁铁通电将道岔从定位转至反位, 0.4s后自动切断道岔动作电源, 1DQJ落下接通道岔反位表示电路。电磁铁供电电路为:
DF24V—RD1—1DQJ1—2短接—1DQJ12—11—2DQJ111—113——外线X2—电磁铁—外线X4—1DQJ21—22—2DQJ121—123—DZ24V。
若要再将道岔转回定位, 只需选路时DCJ吸起, 则1DQJ又励磁, 2DQJ的3—4线圈接通又转极, 电磁铁X1、X4通电将道岔转至定位, 1DQJ落下接通道岔定位表示电路。
单独操纵道岔时启动电路的动作原理。单独操纵道岔时, 启动电路的动作与进路操纵时一样, 只是负电源为条件电源, 由CAJ前接点将其接入1DQJ和2DQJ电路中, 使它们励磁、转极, 并启动道岔转换。
表示电路中为了检查室外 (模拟沙盘) 道岔密贴、开通位置情况。在沙盘道岔连接杆上增加一组接点, 使其能检查室外的条件 (密贴、四开位置、人为的扳动及挤岔) 。单动道岔表示电路单独从道岔组合引出2根线接到接点上 (表示二极管放置在组合中, 定、反位各安装一个二极管) ;双动道岔将一动和二动两组接点串联起来再接至组合中二极管端子上。从而使信号模拟沙盘与现场实际更相符。达到了实践性教学的目的。
1.3 电源及防雷系统
电源采用鼎汉的智能电源屏, 将道岔电源改为24V模块电源。防雷采用符合铁路计算机联锁系统设计规范的机柜和防雷单元。也就是室内的电源和联锁系统均和现场实物一致, 沙盘模拟的仅仅是现场的室外部分。
2 结束语
教学培训系统的显示界面与操作方法, 与现实实际设备一致, 使操作人员如同亲临现场, 除能够满足城市轨道交通专业与铁道通信信号专业学生对计算机联锁设备的设计、施工、维护、检修等方面的技能训练需求外, 同时还要能够满足铁道交通运营管理专业和城市轨道交通运营管理专业学生在运营操作技能训练方面的要求。
参考文献
[1]陈杰.基于仿真技术的铁路计算机联锁培训系统的研究[J].微型电脑应用, 2003, 19 (5) :11-13.
氯化苄联锁系统的应用 篇5
1化工工艺简介
氯化苄生产过程主要包括甲苯精制、氯化、甲苯回收、精馏、尾气吸收5个部分:
1) 甲苯精制主要是将粗甲苯打入精馏塔中 (途径预热器预热) , 加热形成稳定的回流;
2) 精制后的甲苯打入氯化釜中, 通入蒸气加热, 接着根据温度的高低, 由气控阀来控制氯气的通入量, 并且在光的催化下进行亲电取代反应, 生成氯化苄和氯化氢 (HCL进入吸收系统) ;
3) 由于甲苯沸点较低, 加热后由塔顶蒸出, 再进入氯化釜参加氯化反应, 回收利用;
4) 氯化苄和二氯苄的沸点不同, 氯化苄由塔顶蒸出, 二氯苄由塔底进入收集槽, 采用了连续进料法。
2 ECS-100系统基础上的化工联锁设计
在DCS系统选择中, 为了系统应用的可靠性, 先进性及易维护性等各方面因素, 我们选择了国产的浙大中控的ECS-100系统作为硬件基础及软件开发的平台。
ECS-100为工业自动化提出了新的概念, 基于Web on Field结构的公共通讯环境和信息流传送, 简化了工业自动化的体系结构, 增强了过程控制的功能和效率, 提高了工厂自动化的整体性和稳定性, 最终节省了企业为工业自动化而作出的投资。ECS-100基于网络技术设计, 真正实现了工业自动化系统的网络化、智能化、数字化。
1) 在控制台面板, 设红色应急开关 (EMER.STOP) 一个, 按下为应急状态, 钥匙复位。
当开关被按下, 应急阀XV2102, XV2206, XV2207关断;泵PP101A/B, PP2102A/B停车;反应灯EY2201A/B/C/D/E/F/G/H熄灭。该开关被复位前, 上述设备不能被重新启动。
XV2201控制:
对应XV2201, 在“全景”“状态”菜单中, 或“装定”“应急阀”菜单中设软开关一个, 软开关有“OPEN”、“CLOSE”两个位置。
2) 反应灯EY2201A/B/C/D/E/F/G/H同时有2盏灯以上发生故障或未工作。
XV2201处于“OPEN”状态。
在上述未被排除前, XV2206不能作“OPEN”操作。
XV2207控制
对应XV2207, 在“全景”“状态”菜单中, 或“装定”“应急阀”菜单中设软开关一个, 软开关有“OPEN”、“CLOSE”两个位置。
3) 当下列事件之一未发生时, XV2207可以作“OPEN”、“CLOSE”操作。
反应灯EY2201 A/B/C/D/E/F/G/H同时有2盏灯以上发生故障或未工作。
XV2201处于“OPEN”状态。
XV2206处于“CLOSE”状态。
4) 当上述事件之一发生时, XV2207被无条件关断, 且不能作“OPEN”操作。
XV2214, XV2265控制
对应上述2个应急阀, 在“全景”“状态”菜单中, 或“装定”“应急阀”菜单中设软开关一个, 软开关有“OPEN”、“CLOSE”两个位置。在“全景”“状态”菜单中, 另设有公用的旁路开关一个。
5) V2109真空度PSH2214高于设定值。
XV2262A/B控制
对应XV2262A/B, 在“全景”“状态”菜单中, 或“装定”“应急阀”菜单中设软开关一个, 软开关有“OPEN”、“CLOSE”两个位置。在“全景”“状态”菜单中, 另设有旁路开关一个。
6) V2113A/B真空度PSH2262A/B高于设定值。
XV2601控制:
对应XV2601, 在“全景”“状态”菜单中, 或“装定”“应急阀”菜单中设软开关一个, 软开关有“OPEN”、“CLOSE”两个位置。
7) 调节阀FV2201控制
正常情况下, PLC根据现场传感器FIC2201采集的流量信号, 调节FV2201, 使该处流量符合工艺要求。当下列事件之一发生时, PLC迅速关断FV2201的气源, 从而关断FV2201。
反应灯EY2201 A/B/C/D/E/F/G/H同时有2盏灯以上发生故障或未工作。
8) 泵的控制
除PP101A/B, PP2102A/B在控制台面板“EMER.STOP”开关被按下时, 无条件停车外, 其余各泵不能由本系统操控。在控制台面板“EMER.STOP”开关未复位前, 上述各泵不能被启动。
9) 反应灯EY2201 A/B/C/D/E/F/G/H控制
本控制系统对反应灯EY2201A/B/C/D/E/F/G/H不能作启动操作, 而只能作关闭操作。
当下列事件之一发生时, EY2201A/B/C/D/E/F/G/H由本控制系统控制关闭。
下面针对对联锁框架图的设计、实现作一个详细的解说:
在联锁画面中, 点击联锁输出图标, 则弹出以下窗口 (图2) 在该窗口中可进行联锁输出的操作, 在联锁解除状态下, 操作员可对联锁输出进行手动操作;在联锁投入状态下, 则输出完全根据联锁条件来决定, 无法进行手动操作。
根据特点2, 要求屏蔽短暂的超范围波动, 我们在每个输入信号上增添了一个延时开关, 对这种短暂波动信号采取忽略措施, 只保证对正常信号的监控。对于联锁特点3, 现场无法改动, 只有在DCS上进行处理。阀门的控制如图3是通过电磁阀和阀门定位器来控制的。
摘要：本文介绍了结合运用浙大中控的WebField ECS-100系统工控软件, 将联锁程序设计运用到化工生产装置上。经实践证明, 联锁程序在化工自动化过程中, 能提高化工生产的安全性, 减少了环境污染, 并且获得了良好的经济效益。
关键词：联锁,安全,ECS-100系统,自动控制
参考文献
[1]浙大中控技术有限公司.浙大中控ECS-100控制系统使用手册 (控制组态) , 2000.
[2]浙大中控技术有限公司.浙大中控ECS-100控制系统使用手册 (实时监控) , 2000.
[3]浙大中控技术有限公司.浙大中控ECS-100控制系统使用手册 (硬件配置) , 2000.
[4]常州新东化工氯化苄生产技术说明书.
[5]奚家成;董景辰, 全球DCS (分散型数字控制系统) 制造商争夺中国市场.
铁路信号设备联锁安全预控管理 篇6
在联锁安全管理中可以实现分段管理, 并由所有联锁工程师、技术人员、段领导、安全生产负责人等工作人员组成专门的联锁安全管理组。一方面, 管理组的工作责任主要包括:定期或随时进行车间联锁管理检查工作;不断完善电务段联锁管理的细节工作;加强和检查本单位的工作完全情况;在每个季度和年度进行信号联锁关系检查试验等。同时可以建立相关的专门工作组, 比如:专业管理工作组、专项设备工作组以及是地区工作指导组等。另一方面, 为了不断增强安全生产指挥中心技术力量, 可以安排两名管理干部和五名技术骨干专门负责与上级部门进行信息的分享和工作的交流, 当出现重大联锁失效事件的时候, 便在第一时间向上级汇报。全面收集路局专业处室反馈的各种信息, 进行全面的调查与核实, 最后进行有效的分类管理。在紧急情况下, 启动联锁安全管理应急预案程序, 以避免信息倒流现象的出现。
2 构建信号新设备联锁安全预控体系
2.1 完善相关的规章制度
在铁路信号新设备联锁安全预控管理中, 可以制定相关的《施工管理方案》、《应急处置预案》、《客运专线铁路技术管理方案》等规章制度, 使管理工作更加系统化、科学化、现代化。
2.2 使调试程序更加规范化
在安全预控管理中, 采取统筹兼顾的工作方式, 遵循铁路质量管理项目建设标准, 合理使用各项功能, 首先拟定相关的联锁试验方案。使各子系统试验、集成试验以及综合试验更具有计划性与有序性。最重要是针对系统间的接口关系, 要进行全面合理的评估, 在发现联锁安全问题的时候, 必须在第一时间采取综合治理方案, 以提高各系统设备性能的有效性。
2.3 拓展监控措施
在联锁安全预控管理中, 首先可以先建立立体控制网, 使施工流程与控制时间保持紧密的联系。在每个工作岗位, 设置控制轴, 在每项施工的时段与安全点都可以实行三维坐标方式。其次是形成异体监督网, 针对施工申请项目、地点与月度计划对照、施工机具撤出限界、开通命令、防护设置等方面采取及时的监控措施。最后是采取分级与分层监控操作, 使每个车间、班组都可以明确预控重点与职责。
3 从源头上控制联锁安全预控管理质量
3.1 落实图纸校核工作
首先是严格控制设计图纸的反复核对工作, 积极开展设计、选型和前期施工验收等方面的工作, 在源头上控制联锁安全预控管理质量。无论是结构比较复杂多样的电路, 或者是具有难度的中心项目, 都需要组织相关的工作组到实地进行勘察, 并共同研究图纸中存在的各项联锁的错漏点, 及时向设计单位反馈。
3.2 完成项目审查工作
在进行施工之前, 联锁工程师可以提前到施工现场进行勘察, 根据施工设计图纸, 全面调查设备状态、施工进展以及开通条件等方面, 并保证收集信息的准确性和完整性。针对联锁试验, 并制定有效的方案, 正确经过联锁安全管理委员会的审查和确认。最后是提升责任体系和记录反馈体系水平, 使联锁试验方案更具有执行力度。
3.3 控制施工验收工作
施工验收最重要的是按图验收, 在整个核对过程中, 需要设计单位、施工单位、生产厂家等方面进行验收联锁问题。在验收工作中认真执行国家制定的安装质量验收标准。加强对运行设备的看护、检查和维修;进行常规巡视, 对异常现象要及时处理, 对已发生过事故的设备要增加巡视次数, 有故障的设备要及时维修, 消除设备的事故隐患。
4 健全联锁安全预控保障机制
4.1 使联锁安全应急管理流程更加常态化
根据日常工作中出现的各种障碍处理方案, 并总结出在长期工作实践中得出的联锁安全管理经验和做法。常态化工作流程的步骤具有体现如下:风险识别、系统评估、卡控措施以及反馈信息等。在出现信号设备的障碍后, 各级联锁管理人员在第一时间赶到现场, 遵循制定的工作流程, 并找出故障原因, 采取及时的修复措施。明确联锁试验范围、名称以及项目等, 在处理完故障后, 并将相关的表格上报上级部门。
4.2 与科研机构供应商达成互赢合作机制
为了提高硬件设备方面的规范性与通用性。针对计算机联锁车站区段故障解锁中所应用到的各种解决方式, 电务段将操作程序打印在一张纸上发给车站值班员及信号工, 对各家厂家上道设备, 积极配合积极协助路局业务部门的工作, 使设备制式保持一致, 实现接口、界面、操作等方面的统一。
5 建立联锁安全教育培训机制
5.1 加强工作人员的专业素质
首先进行相关的培训项目, 提高工作人员的主动性, 从事故中总结与落实各项管理制度, 操作人员要认真执行铁路信号运行管理制度, 学习掌握处理各种事故的能力, 缩短处理事故的时间, 以确保信号设备运行的安全, 避免事故的发生。
5.2 落实规章制度和安全生产责任
加强培训操作人员的思想教育, 进行安全教育, 使工作人员更加注重安全操作;同时, 制定完善的可实施的安全生产责任制度及优胜劣汰的奖罚制度, 将制度落实到每个人与每个工作组中, 使每项工作都有专人负责, 激发运行人员的安全工作责任心。
5.3 完善技术管理
经常组织员工进行技术岗位培训, 有计划的进行操作规程学习, 学习新技术、新方法。重点学习安全生产法、营业线施工安全管理办法、联锁试验标准等。使操作人员能够熟练掌握设备的具体构造、工作原理、位置、故障处理、操作程序、保养日期等;积极开展快速抢修突发事故的训练, 用以提高工作人员处理事故的应变能力。
6 结束语
总而言之, 在铁路信号设备安全预控管理中, 可以综合采取健全和完善联锁安全管理组织、构建信号新设备联锁安全预控体系、从源头上控制联锁安全预控管理质量、健全联锁安全预控保障机制、建立联锁安全教育培训机制等各种措施, 以强化现场预防控制为重点, 不断健全和完善联锁管理的规章制度, 使得铁路信号设备保持正常高效的工作状态, 能满足高速列车正常运行的要求, 从而促进我国经济的可持续发展。
参考文献
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[2]胡昌华, 许化龙.控制系统故障诊断与容错控制的分析和设计[M].北京:国防工业出版社, 2011, 12 (2) :172-175.
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计算机联锁电路试验方法 篇7
一、电路模拟联锁试验
1)在施工前,必须由具有相应联锁试验资格的专业人员对计算机联锁电路的软件进行仿真试验。根据提前制定好的仿真试验表格对每条进路进行彻底试验,站场与图表核实。
2)在室内设备安装完后,首先根据图纸对室内设备控制台、电源屏、机柜、组合等的型号、规格进行核对。然后对厂家原始配线进行核对和导通,另外对现场施工的配线也要进行核对和导通,尤其注意电源屏380V输入电源,要核对其相位正确。以上核对良好后,电源屏供电,合上液压断路器,测试各类电源良好。计算机机柜电源为净化电源,要保证其接线正确。模拟联锁试验前必须做好信号机、道岔及轨道电路等模拟条件,既在室内通过技术办法达到模拟室外设备状态。
3)电源正确后,对计算机进行上电启动,逐一核对联锁机表示灯与设备实际状态与控制台显示器显示信息一一对应。双机热备计算机联锁设备,两台联锁机可以进行人工或自动相互切换。二乘二取二计算机联锁设备,可以实现两重系同步和切换。根据站场平面图核对控制台显示器显示设备信息内容正确与否。进行计算机单驱、单采试验,核对继电器状态,与传达的命令一致。接口柜是计算机机柜与室内继电器组合柜分割点,它们之间微机联系线的正确及焊接质量,直接关系到联锁关系的正确性,一定要作为重点核查。
4)依据《铁路信号联锁试验暂行办法》进行基本联锁关系试验,根据联锁图表逐条进路进行试验,如下表:
5)站内电码化联锁关系试验。根据《铁路信号联锁试验暂行办法》进行相应项目试验,及时填写表格。
二、现场设备连接试验
现场实际设备联锁试验是信号设备开通使用前的最关键的一次联锁试验。将室内模拟条件拆除后,并将分线盘处室外电缆逐条连接,分别对信号机、道岔、轨道电路进行试验。
(一)信号机试验
每架信号机的每个灯光显示,灯光配列位置正确;信号机方向正确;发车进路表示器纳入灯丝继电器检查条件;开放各灯位,其它灯位不亮;信号机方向正确,显示良好;灯丝转换良好,灯丝报警正确;灯丝双断时改点定位灯光;距绝缘节距离符合标准并记录;测量高柱信号机距接触网(≥2m)回流线(≥1 m)距离并记录;营业线改造站场确认信号机无效标、挡灯光、高柱向外扭机构45°。注意:新设信号机可提前试验,开通时只检查机构正,紧固良好,挡片拆除。各种信号机灯光及其显示,与室内D J继电器状态、控制台显示器的显示应一致。
(二)道岔试验
核对道岔位置、断表示试验、断遮断器试验、断启动保险试验、扳住付机后动接点使主机到副付机没到位时启动线正确、4mm不锁闭、2mm锁闭试验。注意:新设道岔可提前试验,开通时只核对位置、4mm及2mm。室外道岔的位置与室内2D Q J继电器状态、控制台显示器的显示一致。
(三)轨道电路试验
分路试验、残压测试、一送多受区段分别断受电端空开对应二元二位继电器落下,显示红光带。对照双线图确认绝缘安装位置正确。对照双线图检查站场中心连接板、回流线、吸上线位置,确认回流畅通且无绕环现象。检查轨道电路变压器变比、电阻阻值、空扼流补偿器等使用。轨道电路的分路、调整状态与室内G J复示继电器状态、控制台显示器的显示一致。
以上是对计算机联锁电路联锁试验的分析,只有充分的联锁试验,才能确保顺利开通及安全使用。但好的试验方法必须在安全的前提下进行,联锁试验必须制定措施,组织周密、分工明确、责任到人。防止联锁试验不彻底造成联锁失效,联锁安全无小事,我们必须将施工联锁安全牢记于心,要有联锁思想,联锁意识,认真做好联锁试验,使计算机联锁设备能够更加安全、高效的服务于铁路运输。
参考文献
[1]阮振铎.大站电气集中设计与施工.中国铁道出版社,1999.
[2]林瑜筠等.铁道信号新技术概论.中国铁道出版社,2007.
[3]徐洪泽,岳强等.车站信号计算机联锁控制系统原理及应用.中国铁道出版社,2008.