基于HIMA PLC的ESD在多元料浆气化炉的应用探讨摘要：本文根据作者多年参与多元料浆气化炉esd控制系统的设计、审核、选型以及调试、开车和维护经验，从hima esd在本厂气化炉的配置和常见故障停车的原因和排除展开阐述，硬、软件两方面有针对性地提出一些改进和预防此类故障发生的方法和措施。

关键词：plc esd 故障误停车应对措施
esd紧急停车系统，是专门用于危险场所（如：煤化工和石油化工装置）紧急事故停车的控制系统。

esd是故障安全型的，是独立于dcs而另外设置的。

正常情况下esd处于静止状态，不需要人为干预。

当出现紧急情况时，不经过dcs系统，直接由esd发出联锁信号，先于人的反应，让现场各化工设备按照预先设定的停车次序顺次停车，确保化工生产过程不发生着火、爆炸等重大事故，避免对装置和人员的伤害以及对环境的影响。

我厂采用西北化工研究院的多元料浆气化炉生产原料气。

共四套气化炉，三开一备。

esd采用基于hima plc的h51q-hrs系统。

下面就hima esd在本厂气化炉的配置和常见故障停车原因和排除展开阐述，并有针对性地提出一些改进和预防此类故障发生的方法和措施，以供同行借鉴和参考。

一、hima esd在我厂气化炉的配置
1.整体配置
针对我厂四台气化炉，hima esd在气化就地机柜间共配置四套
h51q-hrs系统，每台气化炉一套。

四套系统分别工作，互不影响。

这样，将危险分散，不至于出现一台气化炉故障导致所有气化炉停车甚至全厂停车的事故发生。

另在中控室配置一套远程esd系统（h41q-hs），用于操作工紧急手动停车。

下面介绍以h51q-hrs为主。

2.具体配置
h51q-hrs的cpu结构为四重化结构（qmr），系统的中央处理单元共由四个微处理器构成。

四个处理器同时工作，每两个微处理器安装在一个cpu卡上，中央处理单元共有2块cpu卡，一块卡就构成1oo2d结构（满足ak6/sil3的安全标准），整体为2oo4d结构，其安全级别更高。

hima四个cpu分成两对，同时工作又相互独立，两个处理器单元通过高速双重ram接口（dpr）通讯。

当其中一对cpu诊断出故障时，则该对cpu切除，切换到2-0工作模式，剩余一对cpu以1oo2d 继续工作，这对独立的cpu仍能满足ak6/sil3安全等级要求。

当这对cpu其中再有一个故障时，系统停车。

故没有故障修复时间限制。

hima所有i/o卡件、通讯卡件、watchdog卡件和电源模块均为双重冗余配置。

物理上完全分离的冗余结构，消除了由于部分故障导致整个esd瘫痪的致命风险；并列运行的冗余方式避免了卡件切换时可能引起的扰动，实现了真正意义的“热插拔”。

二、基于hima plc的esd常见故障原因和应对措施
1.硬件故障导致的误停车原因及应对措施
1.1接触不良导致工艺误停车
当使用时间较长或产品质量较次，容易造成继电器、按钮等靠紧密接触工作的元件不能良好接触，而导致工艺误停车。

由于设备的振动等原因可能导致接线螺丝松动，进而引发esd
误停车。

应对措施：选用质量好、可靠性高的继电器、按钮等元器件定期更换；停车检修时，认真检查现场振动设备上的螺丝接线，最好逐一紧固。

1.2一次检测元件损坏导致工艺误停车
一次检测元件，如：变送器和压力开关等突然损坏，可能造成误停车。

应对措施：针对一些重要工艺参数，采取“三选二”方式。

即：选用三个元件测量，至少两个元件满足停车条件才会导致停车。

如：我厂气化炉的气源压力、煤浆流量和氧气流量等均采用该方法。

1.3由于环境因素导致的esd误停车
工艺现场往往灰尘较多，尤其是煤化工现场。

由于灰尘积累，容易造成电路元件短路；空气潮湿，也极易引起电弧，导致电气元件短路甚至烧毁。

应对措施：加装保护箱，制作防雨棚，及时清灰。

1.4干扰造成的误停车
1.4.1仪表本身测量原理带来的干扰我厂煤浆流量采用电磁流
量计测量。

煤浆碰到电磁流量计电极会被反弹，导致瞬时流量偏小，氧煤比偏高，造成工艺误停车。

在开车时，曾经碰到过这样的情况。

应对措施：设置阻尼时间，开启仪表本身的3秒求平均功能，可有效避免由于测量原理本身带来的“波动”干扰。

1.4.2雷电和静电造成的干扰
应对措施：防雷电仪表采用金属保护箱，桥架采用金属桥架，并保证保护箱、穿线管和桥架等均良好接地。

防静电 plc i/o端并接电容以释放静电积累。

进入esd控制室内，穿防静电工作服。

hima esd机柜装有防静电护腕，带此护腕操作可有效避免静电对hima esd的影响。

1.4.3变频器电磁干扰造成esd误停车
由于变频器会产生高次谐波，所以在plc的i/o端可能出现干扰，造成esd误停车。

应对措施：plc i/o端加隔离卡，可有效阻断干扰信号；仪表和电气电缆分开敷设；对变频器做全屏蔽。

1.5plc本身硬件故障造成误停车
plc本身由于其卡件损坏或与dcs的通讯故障，会导致误停车。

1.5.1 应对措施：①cpu卡、i/o卡和通信卡均采用双冗余方式。

hima cpu的4-2-0模式比ge三选二表决更可靠。

1.5.2 尽量少用通讯口通讯的方式传递联锁信号，所有dcs和esd之间通讯的停车联锁信号均采用硬线连接。

1.5.3来自现场的停车触发信号经安全栅或信号分配器一分为
二，一路进dcs显示报警，一路进esd联锁停车。

2. 软件抗干扰措施
2.1加软延时器
plc设计中常用软延时器屏蔽现场信号的“抖动”。

plc加软延时可屏蔽掉频率较高的干扰（如尖刺状干扰）。

2.2加软开关
例如：a1、a2（常开触点、正常得电闭合）均可导致a产生停车触发信号（断电断开）而停车。

但由于干扰， a1、a2未动作，a 仍动作，导致误停车。

应对措施： esd内加软开关。

将a1、a2串联和a并联，可有效屏蔽这种干扰信号。

2.3 两位阀限位开关干扰误停车两个限位开关esd软件加互锁抗干扰。

三、结束语
化工生产中，安全是第一位的。

esd紧急停车系统的任何故障（包括干扰）都可能导致系统非正常停车，从而对企业造成严重的经济损失和安全隐患。

而排除这类故障，更非一朝一夕之功，需要平时的细心观察和长期的经验积累。

我们仪表从业人员应养成精益求精、一丝不苟的工作习惯，绝不放过任何潜在隐患。

参考文献
[1]张万忠. 刘明芹．电器与plc控制技术．化学工业出版社，2005.
[2]廖常初．s7-300/400 plc应用技术．机械工业出版社，2008.。