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HIMA ESD及ABB DCS在气化炉控制中联合应用探究摘要：在煤制甲醇的工序中，煤气化过程是其一个重要的环节，而煤气化的主要设备气化炉的控制就显得尤为重要。本文分别介绍了HIMA ESD在气化炉开停车以及处于紧急事故状态时保护的应用和ABB DCS在气化炉正常运行中过程控制的应用，并且研究了两个系统在气化炉控制中的一些联合应用情况。 关键词：ESD DCS 气化炉控制 中图分类号:F426 文献标识码：A 文章编号：1007-9416(2012)07-0016-01 1、引言 ESD是紧急停车系统(Emergency Shutdown Device)的缩写，是确保化工安全生产的关键设备，当生产过程出现意外波动或紧急情况需要采取某些动作或停车时，该系统能精确检测，并准确地做出响应将装置停在一定的安全水平上，确保装置及人身的安全。DCS主要用于过程工业指标的动态控制，主要监控生产过程的连续运行。作为安全保护系统的ESD应是独立于DCS的，并且是凌驾于生产过程控制之上。在气化炉的控制中，两个系统在各自负责的领域是独立的，但是在实现气化炉的安全稳定运行的逻辑中，必须结合两者的功能优势联合应用。 2、系统结构 2.1 ESD系统结构及其功能 我公司选用的ESD系统为德国HIMA公司的大型PES H51q-HS系统。HIMA的H51q-HS系统为CPU四重化结构（QMR），即系统的中央控制单元共有四个微处理器，采用双1oo2D结构，即2oo4D结构,其容错功能使系统中任何一个部件发生故障，均不影响系统的正常运行。 我公司50万吨/年甲醇项目气化装置共有三台德士古气化炉，ESD采用四套全冗余的H51q-HS系统分别用于3台气化炉及全厂联锁及气化炉公用部分。四套H51q-HS安全系统通过冗余的工业以太网互连。设置独立的工程师站和SOE站，工程师站和SOE站与四套H51q-HS系统通过工业以太网互连。工程师站用于系统组态、编程、故障诊断、状态监测，同时可以离线和在线修改、设置参数及系统维护。SOE站具备报警显示功能，能对过程变量报警任意分级、分组，能自动记录和打印报警信息，区别第一事故报警，记录报警顺序，时间精确到秒。 ESD主要实现的功能为气化炉开停车、氮气吹扫、氧气减压等的顺序逻辑控制，以及在工艺指标处于危险状态时对气化炉进行停车保护的功能，并在第一时间记录触发联锁保护的事件，便于工艺人员查找停车原因。 2.2 DCS系统结构及其功能 兖矿国宏50万吨/年甲醇气化装置采用的DCS为ABB的Industrial分散控制系统。该系统采用全局数据库编程技术以实现全局一体化编程。现场控制站采用符合AC800F控制器，S800 I/O站通过ProfiBus DP总线与现场控制站进行数据通信。 气化装置三套气化炉分别用使用三套AC800F冗余控制器控制，外加一台控制器专门处理DCS系统与ESD以及与现场其他设备如PLC等的通信。冗余配置的控制器以容错方式工作，任一个控制器中的模件故障，都不会影响其它控制器及其模件的运行。设有一个工程师站，工程师站使用工业以太网与四台过程站控制器AC800F及操作员站进行通信，可以实现硬件编辑、过程站编程、操作员站组态一体化编程及调试。 DCS负责气化炉在正常运行中的过程控制，包括气化炉激冷室液位、灰水流量、入口氧气流量、水煤浆流量、烧嘴冷却水流量、合成气出口温度、气化炉炉膛温度等的控制，以及气化炉的各种工艺运行数据的显示和锁斗系统的顺序控制。 3、ESD与DCS在气化炉控制中的联合应用 DCS系统本身也能够进行逻辑控制，但由于本身需要处理的数据量大，扫描周期长，使得其在反应速度上的性能大打折扣。ESD系统由于本身拥有着PLC血统，强大的逻辑运算功能，快速的事件响应能力，以及对绝对的安全性能，使得ESD系统对DCS的弱点进行了很好的弥补。以下结合气化炉的实际控制情况，阐述ESD系统与DCS系统在气化炉控制中的联合应用情况。 3.1 ESD与DCS的通信 在气化炉控制过程中很多阀门是不需要操作员手动操作的，气化炉运行过程中这些阀门一直保持开位或关位的状态，只是在系统开停车、氧气减压、氮气吹扫时在顺序逻辑的控制下实现开关，这些阀门的开关都是由ESD来控制，其开关位信号也要进入ESD。有些涉及到气化炉安全运行状态的现场仪表数据要进入到ESD中进行判断，由ESD来判断需不需要进行停车保护，这些现场的仪表数据点也都要进入ESD系统。由于这些数据点的重要性，操作工在DCS操作画面上也要监视这些数据点的状态，这就需要ESD与DCS之间要进行通讯。 ABB DCS系统配有一对用于通讯的冗余AC800F控制器，控制器配有MODBUS通信卡件以及Profibus通信