紧急停车系统ESD
紧急停车(esd)制度
紧急停车(esd)制度紧急停车（ESD）制度随着交通运输日益发达，为了保障道路安全和减少交通事故的发生，紧急停车制度（ESD）得以引入。
ESD是一种在紧急情况下实施的交通措施，可以迅速将车辆停在紧急停车带或安全区域，以确保行车安全。
本文将从背景、核心内容和推广潜力三个方面来探讨ESD制度。
背景在过去的几十年里，交通事故频发，给人民的生命财产安全带来了严重威胁。
大部分事故发生后，往往是由于车辆无法及时停下或无法找到安全区域，造成进一步的交通混乱和事故扩大。
为了解决这一问题，紧急停车制度应运而生。
核心内容1. 紧急停车带的规划和建设紧急停车带应该在高速公路等道路上规划和建设。
紧急停车带应具备足够的宽度，以便停下不同类型的车辆，并提供安全区域，避免对其他车辆和行人产生危险。
2. ESU（紧急停车单元）设施的安装为了能够及时制动和停下车辆，紧急停车单元（ESU）设施应安装在各种车辆中。
ESU可以通过车辆的GPS定位系统自动激活，当出现紧急情况时，车辆将自动刹车并停在最近的安全区域内，以保护乘客的安全。
3. 紧急停车制度的法律支持为了确保紧急停车制度的有效实施，必须有相应的法律支持。
相关法规和条例应明确规定ESD的实施标准和程序，并对违反ESD制度的行为进行处罚。
推广潜力紧急停车制度的推广具有广泛的潜力，可以在以下几个方面得到应用和发展。
1. 教育宣传通过车辆管理部门和交通安全机构的合作，可以针对驾驶员进行ESD的相关教育和宣传。
提高驾驶员对于ESD的认识和意识，使其在紧急情况下能够及时正确地操作。
2. 技术改进目前，许多汽车制造商已经开始研发和生产配备ESU设施的车辆。
这种技术改进能够提供更高的安全性，并给驾驶员提供更多的保护。
3. 国际合作不同国家之间可以进行ESD制度的经验交流和合作。
通过相互学习，可以共同提升国家的道路安全水平，减少交通事故的发生。
总结紧急停车制度（ESD）是一项有效的交通措施，可以保障道路安全和减少交通事故的发生。
DCS和ESD
DCS和ESDESD，即紧急停车系统（Emergency Shutdown System），是为生产过程的安全而设置的，它适用于高温、高压、易燃、易爆等连续性生产作业领域。
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，该系统能精确监测，并及时、准确地做出响应，使装置停在一定的安全水平上，确保装置和人身的安全。
ESD由检测元件，逻辑单元和执行元件组成。
1 ESD和DCS的关系ESD与DCS是完全分离的。
DCS主要用于过程工业参数指标的动态控制。
在正常情况下，DCS动态监控着生产过程的连续运行，保证能生产出符合要求的优良产品。
而ESD则是对于一些关键的工艺及设备参数进行连续的监测，在正常情况下ESD是“静止的”，不采取任何动作。
但是当参数发生异常波动或故障时，它会按照已定的程序采取相应的安全动作，使装置停在安全水平线上。
所以ESD和DCS在过程工业中所起的作用不同，既有分工，又成互补关系。
同时，ESD也不单是实现联锁关系，它应该凌驾于生产过程控制之上，具有独立性，这样降低了两者同时失效的概率，ESD的安全等级要高于DCS。
ESD与DCS的主要区别见对照表1。
表1 ESD与DCS的的主要区别2 ESD的设计此部分主要涉及ESD系统逻辑单元的设计，为了设计合适的ESD系统，应该遵循以下的原则：(1) 在紧急停车系统的设计中，安全度等级是设计的标准。
在ESD的设计过程中，首先应该确定生产装置的安全度等级，依据此安全度等级，选择合适的安全系统技术和配置方式。
目前，我国对于生产装置的安全度等级的划分尚没有设计规范和标准，在应用中应该参照国际上的有关标准，参比同类装置已经采用的ESD运行情况，结合本企业的生产实际情况，来确定采用ESD的安全等级要求。
根据经验，石化装置一般采用的ESD安全等级为SIL3，即TÜV的AK5或AK6。
(2) 紧急停车系统必须是故障安全型故障安全指ESD系统在故障时使得生产装置按已知预定方式进入安全状态，从而可以避免由于ESD自身故障或因停电，停气而使生产装置处于危险状态。
ESD系统(HIMA)的培训
HIMA系统的全部模件均按照相关国际标准制造，所有的模件都经过包括 高、低温老化实验的各种机械性能测试。
系统基本扫描周期为5 ms (非冗余结构) / 25ms（冗余结构），SOE分辨 率为ms级。
系统的SOE功能可对系统本身的故障或导致联锁停车的各种事件进行记 录。
（一）、过程循环扫描
四、 HIMA 的ESD系统
HIMA的 ESD主要包括H41q和 H51q 两个系列。 两个系列基于同样的硬件和软件， 它们是第三代经生产实践验证的 HIMA ESD系统，它可以更好和 更安全的控制生产过程装置。此 外，可以利用个人计算机进行用 户组态、监测和趋势记录。
HIMA的H41q/H51q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，每二个微处理器集成在一块CU模 件上， 再由2块同样的CU模件构成中央控制单元。一块CU模件已
经构成1oo2D结构，而HIMA的1oo2D结构产品可以满足AK6/SIL3
的安全标准。采用双1oo2D结构，即2oo4D结构的目的是为用户 提供最大的实用性（可利用性），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。
H41q系列是由5 单元高(1单元高 =44mm)的机架构成的紧凑型系 统。它容纳了所有的组件，例如： 中央单元、电源供应、保险丝、 电源分配，还有I/O模件。
H51q系统是模块化结构，由中央 单元、扩展接口和电源供应模件 组成的5单元高的中央机架，和 最多可以连接16个4 单元高的 I/O子机架构成。
（二）、系统的安全性和可用性
HIMA 的ESD系统，既可达到AK6的安全等级要求（DIN V19250），又能满足非
紧急停车系统
紧急停车系统控制系统说明：紧急停车系统（ESD）1. ESD的概念紧急停车系统，简称ESD（Emergency Shutdown Device），是90年代发展起来的一种专用的安全保护系统，以它的高可靠性和灵活性而受到一致好评和广泛应用。
不同的厂商、不同的行业，对这一装置的叫法有所不同。
一般的叫法包括安全仪表系统（Safety Instrument System）、安全联锁系统（Safety Interlock System）、紧急跳闸系统（Emergency Trip System）、安全关联系统（Safety Related System）、仪表保护系统（Instrument Protective System）等。
ESD是一种专门的仪表保护系统，具有很高的可靠性和灵活性，当生产装置出现紧急情况时，保护系统能在允许的时间内做出响应，及时地发出保护联锁信号，对现场设备进行安全保护。
目前，国际上的知名DCS或PLC厂商都推出了针对安全的ESD系统，如YOKOGAWA的Prosafe、Honeywell 的FSC等等。
真正专门生产ESD的主要有HIMA和TRICONEX两家。
在国内，尚没有ESD设备研发生产厂家。
2. ESD和DCS的异同ESD系统和DCS系统虽然独立完成不同的功能，但服务的对象却是同一套装置，两者之间需要也应该建立数据联系，特别是ESD系统，其动作条件、联锁结果、保护措施等都需要在上位机通过各种方式在线监视。
ESD紧急停车系统按照安全独立原则要求，独立于DCS集散控制系统，其安全级别高于DCS。
在正常情况下，ESD系统是处于静态的，不需要人为干预。
作为安全保护系统，凌驾于生产过程控制之上，实时在线监测装置的安全性。
只有当生产装置出现紧急情况时，不需要经过DCS系统，而直接由ESD发出保护联锁信号，项目ESD DCS不同点当生产装置出现紧急情况时，直接发出保护联锁信号，对现场设备进行安全保护，避免危险扩散造成巨大损失。
紧急停车装置的相关标准
紧急停车装置的相关标准
一、装置设计标准
紧急停车装置（Emergency Stop Device，简称ESD）的设计应遵循以下标准：
1. 符合人机工程学原则，便于操作，降低误操作的可能性。
2. 结构紧凑，占用空间小，不影响其他设备的正常运行。
3. 设计应考虑到环境因素，如温度、湿度、振动等对装置性能的影响。
4. 外观简洁，符合工业美学要求。
5. 装置的材料选择应满足使用环境的要求，如耐腐蚀、耐磨损等。
二、机械性能标准
1. 响应时间：紧急停车装置的响应时间应符合设备安全要求，尽可能缩短停机时间。
2. 动作可靠性：在正常工作条件下，紧急停车装置应能可靠动作，防止设备意外事故的发生。
3. 复位性能：紧急停车装置动作后，应能自动复位或手动复位，确保设备重新投入正常运行。
4. 机械强度：紧急停车装置应能承受正常工作条件下的各种机械应力，不发生结构性破坏。
5. 耐久性：紧急停车装置应能在规定的使用寿命内保持其性能不变。
三、安全性能标准
1. 紧急停车装置应具备安全防护功能，防止误操作对人员和设备造成伤害。
2. 在动作过程中，紧急停车装置不应产生有害的副作用，如产生有害气体、液体等。
3. 紧急停车装置的动作应可逆，不会对设备造成不可逆的损害。
4. 应对紧急停车装置的动作设定明显的安全标识，提醒人员注意安全。
四、测试与验收标准
1. 紧急停车装置应按照相关标准进行测试，确保其性能符合要求。
2. 测试内容包括但不限于响应时间、动作可靠性、复位性能、机械强度和耐久性等。
什么是紧急停车系统
二、化工生产过程中在什么情况下需要 紧急停车？ 紧急停车？
在化工生产中停车的方法与停车前的状态有关， 不同的状态，停车的方法及停车后处理方法也就 不同。一般有以下三种方式：
1、正常停车
生产进行到一段时间后，设备需要检查或检 修进行的有计划的停车，称为正常停车。这种停 车，是逐步减少物料的加入，直至完全停止加入， 待所有物料反应完毕后，开始处理设备内剩
余的物料，处理完毕后，停止供汽、供水，降温 降压，最后停止转动设备的运转，使生产完全停 止。 停车后，对某些需要进行检修的设备，要用 盲板切断该设备上物料管线，以免可燃气体、液 体物料漏过而造成事故。检修设备动火或进入设 备内检查，要把其中的物料彻底清洗干净，并经 过安全分析合格后方可进行。
2、局部紧急停车
对于自动化程度较高的生产装置，在车间内 备有紧急停车按钮，并和关键阀门锁在一起。当 发生紧急停车时，操作人员一定要以最快的速度 去按这个按钮。为了防止全面紧急停车的发生， 一般的化工厂均有备用电源。当第一电源断电时， 第二电源应立即供电。
讲完了......
分输送物料，以免造成重大事故）。同时，立即 通知下步工序，停止生产或处于待开车状态。此 时，应积极抢修，排除故障。待停车原因消除后， 应按化工开车的程序恢复生产。
3、全面紧急停车
当生产过程中突然发生停电、停水、停汽或发 生重大事故时，则要全面紧急停车。这种停车事 前是不知道的，操作人员要尽力保护好设备，防 止事故的发生和扩大。对有危险的设备，如高压 设备应进行手动操作，以排出物料；对有凝固危 险的物料要进行人工搅拌（如聚合釜的搅拌器可 以人工推动，并使本岗位的阀门处于正常停车状 态）。
ESD、SIS系统简介
ESD——紧急停车系统ESD是英文Emergency Shutdown Device紧急停车系统的缩写。
这种专用的安全保护系统是90年代发展起来的，以它的高可靠性和灵活性而受到一致好评。
ESD紧急停车系统按照安全独立原则要求，独立于DCS集散控制系统，其安全级别高于DCS。
在正常情况下，ESD系统是处于静态的，不需要人为干预。
作为安全保护系统，凌驾于生产过程控制之上，实时在线监测装置的安全性。
只有当生产装置出现紧急情况时，不需要经过DCS系统，而直接由ESD发出保护联锁信号，对现场设备进行安全保护，避免危险扩散造成巨大损失。
据有关资料，当人在危险时刻的判断和操作往往是滞后的、不可靠的，当操作人员面临生命危险时，要在60s内作出反应，错误决策的概率高达99.9%。
因此设置独立于控制系统的安全联锁是十分有必要的，这是作好安全生产的重要准则。
该动则动，不该动则不动，这是ESD系统的一个显著特点。
ESD 控制系统CPU的扫描周期一般在几十毫秒，根据控制系统所扫描的控制点的数量，一般在50ms左右，所以ESD的响应时间是极为迅速的，现在国内比较流行的主流ESD系统为美国TRICONEX（由中国自动化集团-康吉森自动化代理）。
特点：为何要独立设置ESD系统呢？当然一般安全联锁保护功能也可由DCS来实现。
但是对于较大规模的紧急停车系统应按照安全独立原则与DCS分开设置，这样做主要有以下几方面原因：（1）降低控制功能和安全功能同时失效的概率，当维护DCS部分故障时也不会危及安全保护系统;（2）对于大型装置或旋转机械设备而言，紧急停车系统响应速度越快越好。
这有利于保护设备，避免事故扩大；并有利于分辨事故原因记录。
而DCS处理大量过程监测信息，因此其响应速度难以作得很快；（3）DCS系统是过程控制系统，是动态的，需要人工频繁的干预，这有可能引起人为误动作；而ESD是静态的，不需要人为干预，这样设置ESD可以避免人为误动作。
紧急停车系统ESD
— 蓓瓯ｉ 广
紧急停车系统 Ｅ Ｓ Ｄ
郭英才
中国化学工程第十一建设有限公 司 河南 开封
４ ７ ５ ０ ０ ２
摘
要
对 紧急停 车系统 Ｅ Ｓ Ｄ进行 了介绍 ， 并就 Ｅ Ｓ Ｄ设计 应遵循的原则 、 工艺过程风 险的评估及安 全度等级的评 定等 问
（ １ ） 降低控 制功 能和 安全 功 能 同时失 效的概 率 ，当维护
ＤＣ Ｓ部分故 障时也不 会危及安全保 护系统 ；
（ ２ ）对于 大型 装置或旋转 机械设 备而 言 ， 紧急停 车系统响 应速度越快越好 。这有 利于保护设备 ， 避免事故扩大 ， 并有利于 分辨事故 原因记录 。而 ＤＣ Ｓ处理 大量过程监测信息 ， 因此其 响
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图１ Ｅ Ｓ Ｄ的构 成
Ｅ Ｓ Ｄ紧急停车系统按照安全独立 原则要求 ， 独立 于 ＤＣ Ｓ集
称， 中文 的意思是 紧急停车系统 ， 它 用于监视 装置 的操 作 ， 如果
炉安全控制 ， 燃气轮机 、 透 平机 、 压缩机 的机组控制 ； 化学反应器 控制 ； 电站、 核 电站控制 ； 铁路、 地铁控制等领域 。
根据有关资料 ，当人在危险 时刻 的判 断和操作往往是滞后
１工 作原 理
Ｅ Ｓ Ｄ是一种经专 门机构认证 、 具有一定安全度等级 ， 用于 降
的、 不 可靠 的， 当操作人员 面临生命 危 险时 ， 要在 ６ ０ ｓ内做 出反 应， 错误 决策的概 率高达 ９ ９ ． ９ ％。因此设置独立于控制系统 的安
ESD紧急停车控制系统(以下简称ESD)的定义和构成
ESD紧急停车控制系统（以下简称ESD）的定义和构成ESD是Emergency Shutdown Device的简称，中文的意思是紧急停车控制系统，它是一种经专门机构认证、具有一定安全等级，用于降低生产过程风险的安全保护系统。
它不仅能够响应生产过程因超出安全极限而带来的危险，而且能检测和处理自身的故障，从而按预定的条件或程序，使生产过程处于安全状态，以确保人员、设备及工厂周边环境的安全。
ESD紧急停车控制系统基本组成大致可分为三部分：传感器单元、逻辑运算单元、最终执行单元。
（1）检测单元采用多台仪表或系统，将控制功能与安全联锁功能隔离，即检测单元分开独立配置的原则，做到ESD仪表系统与过程控制系统的实体分离。
（2）执行单元是ESD仪表系统中危险性最高的设备。
由于ESD仪表系统在正常工况时是静态的，如果ESD控制系统输出不变，则执行单元一直保持在原有的状态，很难确认执行单元是否有危险故障，所以执行单元仪表的安全度等级的选择十分重要。
（3）逻辑运算单元包括输入模块、控制模块、诊断回路、输出模块四部分，依据逻辑运算单元自动进行周期性故障诊断，基于自诊断测试的ESD仪表系统，系统具有特殊的硬件设计，借助于安全性诊断测试技术保证安全性。
二、ESD的配置方案1、我公司使用的ESD系统，设备采用Honeywell生产的SM系统，系统具有以下特点：（1）系统独立设置（含检测和执行单元）；（2）中间环节最少；（3）为故障安全型；故障安全原则是指当外部或内部原因使ESD紧急停车控制系统失效时，被保护的对象应按预定的顺序安全停车，自动转入安全状态。
具体内容如下①现场开关仪表选用常闭触点，工艺生产正常时，触点闭合，达到报警或联锁极限时触点断开，触发联锁或报警动作。
为了提高安全性可以采用“二选一” 、“二选二” 、“三选二”配置。
②电磁阀采用正常励磁，报警或联锁没有动作时，电磁阀线圈带电，触点闭合；报警或联锁动作时，电磁阀线圈失电，触点断开。
ESDPLCDCS三大控制系统介绍
05
三大控制系统比较
性能比较
01
响应速度
ESD系统具有最快的响应速度，能够在毫秒级别内完成控制动作，而
PLC和DCS系统的响应速度通常在秒级别。
02
控制精度
DCS系统的控制精度最高，能够实现精确的模拟量控制，而ESD和PLC
系统的控制精度相对较低，主要用于开关量控制。
03
可靠性
PLC系统的可靠性最高，因为其结构简单，且对环境要求较低，而ESD
3
PLC系统适用于对设备自动化程度要求较高的场 合，如智能制造、交通、仓储等领域，能够实现 设备的自动化控制。
优缺点比较
ESD系统的优点是响应速度快，能够迅速切断危险源，避免事故发生；缺点是过于敏感，可能会因为 误动作而导致生产过程受到影响。
DCS系统的优点是控制精度高，能够实现整个生产流程的精确控制；缺点是结构复杂，维护成本较高。
ESD系统可以根据特定工艺和安全要求进行定制， 适应不同的控制需求。
ESD系统应用场景
01
02
03
化工行业
在化工生产过程中，ESD 系统用于监控压力、温度、 液位等关键参数，确保安 全生产的需要。
制药行业
制药生产线上的ESD系统 用于确保在异常情况下迅 速停车，避免对产品和环 境造成损害。
食品加工
02
它通常由传感器、逻辑控制器和 执行机构组成，用于监控生产过 程中的关键参数，并在异常情况 下触发紧急停车。
ESD系统特点
快速响应
ESD系统能够在几毫秒内对紧急情况作出反应， 迅速停车设备以防止事故扩大。
安全可靠
ESD系统通常采用冗余设计，确保在单个组件故 障时仍能可靠地执行紧急停车操作。
灵活性高
什么是紧急停车系统(ESD)
什么是紧急停车系统(ESD)
紧急停车系统(EmergencyShutDownSystem , ESD),也称安全联锁系统(SafetyInterlockingSystem, SIS),是对石油化工等生产装置可能发生的危险或不采取措施将继续恶化的状态进行自动响应和干预，从而保障生产安全，避免造成重大人身伤害及重大财产损失的控制系统。
紧急停车系统按照结构来分，可分为双重化冗余和三重化冗余两种。
双重化冗余ESD系统从I/O模件到CPU、通信模件都是双重化配置的。
其中一套处于工作状态，另一套则处于热备状态三重化冗余ESD系统与双重化冗余ESD系统最大的区别是三重化冗余ESD系统的三重化设备同时处于工作状态，因此它需要有更强大的硬件诊断功能，在检测到某一通道的硬件有故障时，立即发出系统报警并适当地调整相应通道的选择运算方式，但系统仍能安全地运行，所以三重化系统也被叫做〃冗余容错〃系统。
紧急停车系统有哪些特点？
(1)系统的最终目标都是为了确保工艺生产的安全，保护生产设备和操作人员不受伤害；
(2)开关量输入检出元件选择正常状态下闭合，线路断开等同于联锁动作，即系统为故障安全型；
(3)输出电磁阀或继电器选择为正常励磁，只有当输出线路发生故障时才产生动作；
(4)当无论何种原因使生产装置停车(Shutdown)时，ESD系统所控制的目标元
件所处的状态都要确保生产安全。
ESD紧急停车系统
ESD紧急停车系统ESD系统为满足系统要求设置的，当工艺过程中出现异常情况时，将自动关闭各种设备或由操作人员进行手动紧急停车。
每套站控系统中为原油和成品油各设置一套独立的ESD系统，安全度等级为SIL3。
ESD设备与以下设备连接：可燃气/火灾检测报警系统系统监控设备异常超压就地ESD按钮现场仪表，包括变送器、开关、电磁阀及电动阀等工艺设备等火灾紧急停车信号通过硬线信号由可燃气/火灾检测报警系统传到ESD系统。
ESD系统：ESD设备具有TVU认证。
ESD系统软件具有TVU认证。
ESD能接受所有与输油站状态相关的信号，并按照每一个逻辑功能要求进行动作。
ESD系统采用模块化设计，易于扩展，卡件可在线热插拔，易于维护。
ESD系统具有高度、全面的智能化自诊断功能，通过诊断信息可减少故障处理时间。
系统具有在线组态，在线修改的能力。
具有远程诊断和组态功能。
ESD系统具有良好的开放和安全性的网络通讯能力。
ESD具有执行逻辑功能。
在运行逻辑方面，ESD设计成为失效安全型。
ESD的输入在报警或不正常条件下应移向开路位置。
在正常状态下，逻辑电路输出应保持带电状态，在任何输入变成开路时将导致相应的输出电路关电。
开路和短路不会造成损害性停车。
所有的数字输出模板提供与跳闸点和输出状况有关的输入状态的可视显示。
所有的输出卡都能显示输出信号的状态。
ESD输入和输出继电器取得和ESD设备相同的SIL等级认证。
多个逻辑回路的每个回路均能单独组态和维护，当一个回路组态或维护时，不会影响其它回路。
ESD有足够的设备满足不同数量的I/O逻辑要求。
ESD的运行循环时间最大为150m，处理器响应时间小于10m。
在运行在ESD系统中提供事件顺序记录。
1.1故障安全控制系统S7-400FH概述SIMATICS7-400F/FH是SIMATICS7系列产品之一,是基于S7-400H冗余容错技术的故障安全控制系统。
一旦工艺安全联锁条件具备或任何系统内部故障发生时,S7-400F/FH就立即进入一种安全工作状态,即保持在一种安全工作模式上,从而保证操作人员、设备、环境和生产过程处于安全状态。
紧急停车系统ESD与SIS安全仪表系统的不同
紧急停车系统ESD
1引言紧急停车系统ESD( Emergency Shutdown Device)是90年代发展起来的一种专用的安全保护设备，是独立于生产过程控制系统的用于大型装置的安全联锁保护系统。
在正常情况下,实时在线监测装置的安全;当装置出现紧急情况时,直接发出保护联锁信号对工艺流程实行联锁保护或紧急停车,以避免危险扩散造成巨大损失。
ESD一般应用于安全控制要求较高的重要生产工艺场合。
尤其在石油化工生产中，装置大都具有高温、高压、易燃、易爆、工艺连续性强、复杂性高、安全要求高等特点,所以，近年来ESD在石化企业被广泛地推广应用。
由于ESD设计技术要求高，国内还没有生产厂家，现在国内应用的ESD都是引进产品。
引进的ESD如何结合实际生产装置进行硬件、软件组态是ESD应用的关键问题。
本文结合茂名石油化工股份有限公司多套装置配置应用ESD 的情况,对石化企业ESD 系统组态进行初步探讨。
由于石化企业实际生产装置各有特点，工艺情况千变万化，ESD系统组态时，要从系统的独立性、本质安全、快速响应等基本要求和结合有关设计联锁系统的标准、规则出发，综合考虑多方面因素，才能使ESD系统满足设计要求，真正发挥出应有的安全保护作用，最大程度的确保生产安全。
同时因为生产工艺情况复杂多变，人为的误操作可能多种多样，系统组态时除了按工艺要求实现其正常的操作功能外，还应尽可能地考虑到所有的可能性。
完全满足设计要求是ESD组态最基本的要求，最大程度的确保安全生产、方便工艺操作是ESD 组态的目标。
ESD系统组态的基本内容包括：系统配置、硬件组态、逻辑组态、操作界面组态、SOE组态和与其他系统通讯的组态等。
下面着重介绍ESD在组态时的技术细节及注意事项。
2系统配置及硬件组态系统配置和硬件组态是ESD组态最基础的工作。
它决定整个系统能否正常运行和系统一些功能能否全面地实现。
一个ESD系统的基本配置一般包括：控制站、工程师站、操作站、SOE站、辅助操作台、辅助仪表盘及打印机。
紧急停车(esd)制度
紧急停车（Emergency Stop Device，简称ESD）制度是一种用于汽车和其他交通工具的紧急停车装置，旨在增加道路安全并防止事故的发生。
ESD通常包括以下要素：
1. 设备安装：车辆需要安装ESD设备，通常是一个紧急停车按钮或开关，该按钮或开关通常位于驾驶员可轻松到达的位置，以便在紧急情况下操作。
2. 功能特性：ESD设备具有紧急停车的功能，通过按下按钮或切换开关，可以迅速切断车辆的动力源或减速器，使车辆能够迅速停下来。
3. 系统响应：一旦ESD被触发，车辆的引擎动力将被切断，或者车辆的减速器将被激活，使车辆减速至安全停止。
4. 警示信号：ESD触发时，车辆通常会发出声音或闪烁的警示灯，以向周围的车辆和行人发出紧急停车的信号，提醒他们注意。
ESD制度的目标是在紧急情况下迅速停止车辆，以避免事故的发生或减少事故的严重程度。
该制度对于提高道路安全性，特别是对于商用车辆和公共交通工具，具有重要意义。
在紧急情况下，驾驶员可以迅速采取行动，触发ESD装置，使车辆能够安全停下来，以减少潜在的人员伤亡和财产损失。
ESD系统概述
ESD系统概述⼀、概述ESD是Emergency Shutdown System简称，中⽂意思是紧急停车系统，⽤于监控装置或者独⽴单元的操作，若超出安全操作范围，可以使其进⼊安全状态，确保装置或者独⽴单元具有⼀定的安全度。
我⼚ESD系统所体现出来的作⽤主要为：⽓化炉投料、⽓化炉跳车保护、保障烧嘴冷却⽔及全⼚⼤联锁。
我⼚⽤美国Tricon三重化冗余控制器，是北京康吉森公司代理。
提问：什么是Tricon？答：Tricon是⼀种具有⾼容错能⼒的可编程逻辑及过程控制技术。
硬件⽅⾯，容量上有118个卡，⼀个机架，15对插槽，每对冗余，⼀对插槽预留通讯。
118×32个点。
卡件主要有主处理器3008（MP卡，三块，三重化冗余），EICM卡C119（智能通讯模块，⽀持Moldbus协议，负责系统之间通讯），DI卡3503E，DO卡，NCM卡4329（⽹络通讯卡，⽹络化通讯模式，与上位机数据单纯传递），32通道的AI卡。
软件⽅⾯，操作软件是Tristation1131，编程语⾔是功能块图。
⼆、三重化冗余结构原理Tricon三重化冗余容错控制器是通过三重模件冗余结构（TMR）来实现容错的。
不论是部件的硬件故障，还是内部或外部的瞬时故障，Tricon控制器都能做到⽆差错，不会中断控制。
Tricon控制器三重化结构图如Figure 6。
每个I/O模件内部都包容有三个独⽴的分电路。
输⼊模件上的每⼀分电路读取过程数据并将这些信息传送给它相应的主处理器。
三个主处理器通过⼀个专⽤的被称作TriBus 的⾼速总线系统通讯。
每扫描⼀次，主处理器都通过TriBus 与其相邻的主处理器进⾏通讯，达到同步。
TriBus 表决数字输⼊数据、⽐较输出数据、并将模拟输⼊数据拷贝⾄各个主处理器。
主处理器执⾏控制程序并把由控制程序所产⽣的输出送给输出模件。
除了对输⼊数据作表决之外，Tricon 在离现场最近的输出模件上完成输出数据的表决，使其尽可能地与现场靠近，以便检测出任何错误并予以修复。
SSS、ESD、F&G、ITCC系统简介
大型机组在生产过程中起到心脏的作用，为此许多厂家对生产装置大 型机组重要性的认识逐年提高。为避免事故的发生，多数厂家已经采 用三重化冗余综合控制系统。目前在石油、化工、冶金等应用广泛的 大型机组综合控制系统有 ICS TRIPLEX、CCC、TRICON、WOODWARD MICRONET、GE GMR 控制系统等综合控制系统。机组综合控制系统包 括：机组联锁 ESD、SOE 事件顺序记录、机组控制 PID（例如：防喘 振控制及调速控制等）及常规指示记录功能、故障诊断功能。
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F&G(Fire & Gas)火气系统主要完成油气区的可燃气体、毒性气体的 检测和消防。消防系统由现场安装的火焰探头、毒气探头、可燃气体 探头、烟雾探头；手动报警站、声/光报警器；水喷淋，泡沫喷淋和 CO2 喷射装置，就地单元控制器及控制系统构成。F&G 系统的基本
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1、 ; U! V7 k: g& Y
三重化冗余综合控制系统概念 ( c- B1 e. D# R+ l" D
三重化模块冗余：系统采用三重化技术，就是说：所有重要电路
都实现三重化，三重化的每个部分是独立的，但三个部分的功能又完 全相同，三重化电路的输出信号在成为系统输出之前，经过一个三取 二的表决芯片。当三个电路中有一路发生故障，输出错误信号，经过 三取二表决后该错误信号被屏蔽掉，系统仍然输出正确的信号（电压、 电流或开关状态）。系统不会因为内部故障而对过程产生影响。 冗余：系统能在线更换模块是三重化技术的必然要求。在线更换 必须达到冗余要求，就是在不中断正常运行的条件下，系统自动将发 生故障模块（主）切换到备用模块，实现冗余功能。控制权交给备用 模块之后，发生故障的模块可以在线拔出，对故障模块进行维护。
ESD紧急停车控制系统
ESD紧急停车控制系统一、ESD紧急停车控制系统（以下简称ESD）的定义和构成1、定义ESD是Emergency Shutdown Device的简称，中文的意思是紧急停车控制系统，也可以称为安全仪表系统（Safety-Instrument System---SIS）、安全联锁系统（Safety Interlock System----SIS ）、安全关联系统（Safety Related System---SRS）、仪表保护系统（Instrument Protective System-----IPS）等。
它是一种经专门机构认证、具有一定安全等级，用于降低生产过程风险的安全保护系统。
它不仅能够响应生产过程因超出安全极限而带来的危险，而且能检测和处理自身的故障，从而按预定的条件或程序，使生产过程处于安全状态，以确保人员、设备及工厂周边环境的安全。
2、构成随着计算机技术、控制技术、通信技术的发展，ESD紧急停车控制系统的设备配置也不断更新换代，由简单到复杂，由低级到高级。
但不管怎么变化其基本组成大致可分为三部分：传感器单元、逻辑运算单元、最终执行单元。
如图1（1）检测单元采用多台仪表或系统，将控制功能与安全联锁功能隔离，即检测单元分开独立配置的原则，做到ESD仪表系统与过程控制系统的实体分离。
（2）执行单元是ESD仪表系统中危险性最高的设备。
由于ESD仪表系统在正常工况时是静态的，如果ESD控制系统输出不变，则执行单元一直保持在原有的状态，很难确认执行单元是否有危险故障，所以执行单元仪表的安全度等级的选择十分重要。
（3）逻辑运算单元包括输入模块、控制模块、诊断回路、输出模块四部分，依据逻辑运算单元自动进行周期性故障诊断，基于自诊断测试的ESD仪表系统，系统具有特殊的硬件设计，借助于安全性诊断测试技术保证安全性。
二、ESD的配置方案1、ESD设计应遵循的原则（1）原则上应独立设置（含检测和执行单元）；（2）中间环节最少；（3）应为故障安全型；（4）采用冗余容错结构；2、ESD的故障安全原则故障安全原则是指当外部或内部原因使ESD紧急停车控制系统失效时，被保护的对象应按预定的顺序安全停车，自动转入安全状态。
ESD紧急停车系统(共86张)
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ESD —— 第一(dìyī)讲 概述
ESD可靠性和可用度
其中平均故障修复时间又是平均确定故障位置
的时间(MTDL)、平均更换故障元件时间(MTFR)与平 均使系统恢复可操作条件时间(MTRO)之和。
MTTR=MTDL+MTFR+MTRO
单个模件平均停车时间可以结合制造厂提供的 MTBF数值和可用度的值得到。对故障安全故障(FTS),
3 正 正 运 计划中的生产过程 常常行
4 正 故 运 分两种配置来讨论:1)若系统是冗余配置,其中的一个系统出现了故 常 障 行 障,虽未导致停车,但整个系统仍能执行紧急停车功能,则说明该系统 具有容错能力,系统可用性高。系统发生的故障可能是安全故障,也 有可能是危险故障。2)若系统为非冗余配置,则说明系统所发生的 故障是危险故障,系统已丧失作为一个紧急停车系统的功能。这对 于按故障安全原则设计的系统是小概率事件,对于未按故障安全原 则设计的系统是高概率事件,有导致本表第2种情况的潜在可能
电源设备。
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ESD —— 第二讲 设计及应用原则
中间环节最少原则(yuánzé)
一些工厂对ESS的可靠性十分重视,不惜投资购买高可靠性的 逻辑单元设备,而对ESS系统中两端单元及连接各单元的中间环节
的重视程度相对差些,可是现场许多误动作往往是由这些部位故 障引起的。因此,应给予检测端和执行端仪表及中间连接环节的 设计同样的重视。
ESD —— 第二讲 设计及应用原则
执行器独立设置
为确保ESS系统准确可靠地动作,对重要的执行单
元应独立设置,不可用普通调节阀一阀两用来代替。 自保阀的电磁阀电源也应按以下原则设置:若系统
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第一讲 ESD紧急停车系统1名称、作用、构成紧急停车系统（Emergency ShutDown system –ESD）亦称为安全仪表系统（Safety –Instrument System –SIS）、安全联锁系统（Safety Interlock System –SIS）、安全关联系统（Safety Related System –SRS）、仪表保护系统（Instrument Protective System – IPS）等。
以下统称ESD。
大多石油和化工生产过程具有高温、高压、易燃、易爆、有毒等危险。
当某些工艺参数超出安全极限，未及时处理或处理不当时，便有可能造成人员伤亡、设备损坏、周边环境污染等恶性事故。
这就是说，从安全的角度出发，石油和化工生产过程自身存在着固有的风险。
ESD是一种经专门机构认证、具有一定安全度等级，用于降低生产过程风险的安全保护系统。
它不仅能响应生产过程因超出安全极限而带来的危险，而且能检测和处理自身的故障，从而按预定的条件或程序使生产过程处于安全状态，以确保人员、设备及工厂周边环境的安全。
ESD由检测单元（如各类开关、变送器等）、控制单元和执行单元（如电磁阀、电动门等）组成，其核心部分是控制单元。
从ESD 的发展过程看，其控制单元部分经历了电气继电器（Electrical）、电子固态电路（Electronic）和可编程电子系统（Programmable Electronic System），即E/E/PES三个阶段。
图1为由PES构成的ESD。
图1 ESD的构成2ESD的相关标准及认证机构鉴于ESD涉及到人员、设备、环境的安全，因此各国均制定了相关的标准、规，使得ESD的设计、制造、使用均有章可循。
并有权威的认证机构对产品能达到的安全等级进行确认。
这些标准、规及认证机构主要有：①我国石化集团制定的行业标准SHB-Z06-1999《石油化工紧急停车及安全联锁系统设计导则》。
②国际电工委员会1997年制定的IEC 61508/61511标准，对用机电设备（继电器）、固态电子设备、可编程电子设备（PLC）构成的安全联锁系统的硬件、软件及应用作出了明确规定。
③美国仪表学会制定的ISA-S84.01-1996《安全仪表系统在过程工业中的应用》。
④美国化学工程学会制定的AICHE（ccps）-1993，《化学过程的安全自动化导则》。
⑤英国健康与安全执行委员会制定的HSE PES-1987，《可编程电子系统在安全领域的应用》。
⑥德国国家标准中有安全系统制造厂商标准-DIN V VDE 0801、过程操作用户标准-DIN V 19250和DINV 19251、燃烧管理系统标准-DIN VDE 0116等。
⑦德国技术监督协会（TÜV）是一个独立的、权威的认证机构，它按照德国国家标准（DIN），将ESD所达到的安全等级分为AK1～AK8，AK8安全级别最高。
其中AK4、AK5、AK6为适用于石油和化学工业应用要求的等级。
3ESD和DCS的比较DCS与由PES构成的ESD的主要区别有：WORD ..4ESD设计应遵循的原则①原则上应独立设置（含检测和执行单元）；②中间环节最少；③应为故障安全型；④采用冗余容错结构。
5故障安全原则组成ESD的各环节自身出现故障的概率不可能为零，且供电、供气中断亦可能发生。
当部或外部原因使ESD失效时，被保护的对象（装置）应按预定的顺序安全停车，自动转入安全状态（Fault to Safety），这就是故障安全原则。
具体体现：①现场开关仪表选用常闭接点，工艺正常时，触点闭合，达到安全极限时触点断开，触发联锁动作，必要时采用“二选一”、“二选二”或“三选二”配置。
②电磁阀采用正常励磁，联锁未动作时，电磁阀线圈带电，联锁动作时断电。
③送往电气配电室用以开/停电机的接点用中间继电器隔离，其励磁电路应为故障安全型。
④作为控制装置（如PLC）“故障安全”意味着当其自身出现故障而不是工艺或设备超过极限工作围时，至少应该联锁动作，以便按预定的顺序安全停车（这对工艺和设备而言是安全的）；进而应通过硬件和软件的冗余和容错技术，在过程安全时间（PST-Process Safety Time）检测到故障，自动执行纠错程序，排除故障。
6隐故障与显故障①隐故障（Covert Fault）：不对危险产生报警，允许危险发展的故障，是故障危险故障（SHB-Z06-1999）。
Covert Fault：Fault that can be classified as hidden， concealed， undetected， unrevealed，latent， ect. （ISA-S84.01-1996）②显故障（Overt Fault）：能显示出故障自身存在的故障，是故障安全故障（SHB-Z06-1999）。
Overt Fault：Fault that can be classified as announced，detected，revealed，ect.（ISA-S84.01-1996）7安全性及响应失效率当工艺条件达到或超过安全极限值时，ESD本应引导工艺过程停车，但由于其自身存在隐故障（危险故障）而不能响应此要求，即该停车而拒停，降低了安全性。
衡量安全性的指标为响应失效率或称要求的故障率（PFD：Probability of Failure on Demand）。
它是安全联锁系统按要求执行指定功能的故障概率。
是度量安全联锁系统按要求模式工作故障率的目标值（SHB-Z06-1999）。
不同的工业过程（如生产规模、原料和产品的种类、工艺和设备的复杂程度等）对安全的要不同的。
上述的国际标准将其划分为若干安全度等级（SIL：Safety Integrity Level）。
SIL和PFD的对应关系见表1：- 6 -WORD ..表18 可用性及可用度工艺条件并未达到安全极限值，ESD 不应引导工艺过程停车，但由于其自身存在显故障（安全故障）而导致工艺过程停车，即不该停车而误停，降低了可用性。
可用度（A ：Availability ）是指系统可使用工作时间的概率，用百分数计算：MDTMTBF MTBFA +=（SHB-Z06-1999）MTBF ：平均故障间隔时间（Mean Time Between Failures ） MDT ：平均停车时间（Mean Downtime ）9 冗余和容错冗余（Redundant ）：具有指定的独立的N ：1重元件，并且可以自动地检测故障，切换到后备设备上。
（SHB – Z06 – 1999）冗余系统（Redundant System ）：并行地使用多个系统部件，以提供错误检测和错误校正能力的系统。
（SHB – Z06 – 1999）。
容错（Fault Tolerant ）：具有部冗余的并行元件和集成逻辑，当硬件或软件部分故障时，能够识别故障并使故障旁路，进而继续执行指定的功能。
或在硬件和软件发生故障的情况下，系统仍具有继续运行的能力。
它往往包括三方面的功能：第一是约束故障，即限制过程或进程的动作，以防止在错误被检测出来之前继续扩大；第二是检测故障，即对信息和过程或进程的动作进行动态检测；第三是故障恢复即更换或修正失效的部件。
（SHB – Z06 – 1999）容错系统（Fault Tolerant System ）：具有容错结构的硬件与软件系统。
（SHB – Z06 – 1999） 总之，通过冗余和故障屏蔽的结合来实现容错。
容错系统一定是冗余系统，冗余系统不一定是容错系统。
容错系统的冗余形式有双重、三重、四重等。
图2和图3A.B 分别表示CPU 冗余（双机热备）和三重化冗余容错系统。
现场设备图2 CPU 冗余（双机热备）- 6 -输出端子图3三重位号冗余容错系统图3A 三重模块冗余容错系统图3B 三重信号冗余容错系统10 冗余逻辑的表决方法及其与安全性、可用性的关系WORD ..以上可见：①隐故障（危险故障）使ESD该动而拒动，隐故障概率越高，安全性越差。
②显故障（安全故障）使ESD不该动而误动，显故障概率越高，可用性越差。
③1oo2（二选一）安全性最好，但可用性最差；2oo2（二选二）可用性最好，但安全性最差；2oo3（三选二）可兼顾安全性和可用性，但结构复杂，成本高。
11普通PLC和安全PLC的区别普通PLC和可以作为ESD控制部分的安全PLC的主要区别是：普通PLC不是按故障安全型设计的，当系统部元件出现短路故障时，它并不能检测到，因此其输出状态不能保证系统回到预定的安全状态。
这种PLC 只能用于安全度等级要求低的场合。
现以输出电路为例予以说明。
图4是普通图4 普通PLC DO卡示意图当1、2两点短路时，来自PLC的控制信号将不起作用（失效），电磁阀将一直处于带电（励磁）状态，即需要联锁动作（电磁阀释电停车）时，由于此故障的存在而拒动，其输出不能保证处于安全停车状态。
这就是违背了故障安全（Fault to Safety）的原则。
当1、2两点开路时，将导致误动作而停车，同样会带来损失。
可见，这种普通PLC的DO卡输出电路的安全性和可用性都是不高的。
图5所示为一种带有安全性单容错的DO卡示意图（它是Honeywell SMS FSC-101型输出示意图）。
图5 安全性单容错DO卡示意图这里，中央处理器不仅向串联的场效应管（FET）发出控制信号，而且还接受来自场效应管的状态反馈信号，以便对其输出进行全面测试。
当测得某管输出发生短路时，中央处理器即启动纠错动作，隔离相关的故障。
看门狗（Watch Dog）是个多通道的计时器电路。
它由中央处理器和存等周期性地触发，如果两个触发之间的时间小于某设定值或者大于某最大值，则看门狗的输出将失效。
同时看门狗还能监视部工作电压，使之在正常的电压围。
以上仅是DO卡上的差别。
作为安全PLC，至少应具备以下几点：①满足相关安全标准规要求，且经过权威机构认证，取得了相应安全等级证书；②在硬件和软件上采用冗余、容错措施，具有完善的测试手段，当检测到系统故障，特别是危险故障时能使系统回到安全状态；③能进行系统故障报警，指示故障原因、故障位置，便于在线维护；④能与DCS或其它设备进行通讯。
12取得TÜV认证的ESD产品①FSC（Fail Safe Control）由荷兰P＆F（Pepperl & Fuchs）公司开发，1994年被Honeywell公司收购。
安全等级可达AK6。
②Regent Trusted美国ICS利用宇航技术开发的安全系统。
安全等级 AK4～AK6。
③Tricon、Trident美国Triconex公司开发，用于压缩机综合控制（ITCC）和紧急停车系统。