ESD紧急停车系统
紧急停车系统ESD
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、规范，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、规范及认证机构主要有：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》。
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
ESD紧急停车系统
ESD紧急停车系统ESD,是EmergencyShutdownDevice紧急停车装置系统的缩写。
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。
根据有关资料，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。
当然一般安全联锁保护功能也可由DCS或者PLC(可编程逻辑控制器)来实现。
那么为何要独立设置ESD系统呢？因为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或者PLC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或者PLC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或者PLC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。
紧急停车系统按照结构来分，可分为双重化冗余和三重化冗余，最新技术出现了四重冗余系统。
双重化冗余ESD系统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系统将CPU和I/O通道都实行三重化配置。
SIS与ESD的区别
个人认为他们的区别应该不是很大Esｄ(EmｅrｇencｙShutｄｏwｎDeviｃe)：紧急停车系统,多数应用于石油和化工系统,是一个独立于DCS系统的控制单元,在工艺发生危险状况时，对设备，环境等进行紧急的启挺,开关操作。
配置设备以高档的ＰＬＣ居多，多数处理DI／DO点，现在多数与DCS进行通讯。
ＳＩS（SIＳ,safeｔyｉnstrumｅnted systｅm）:安全仪表系统，主要用于汽轮机,压缩机等高速运转设备,对轴承的转速,震动，位移,温度等进行检测,对设备进行保护，原来设计多为模块组合,相当于与智能仪表的组合体。
SIS是安全仪表系统，ESＤ是紧急停车系统，ESD属于SIＳ的一部分。
SIＳ包括现场仪表、逻辑解决器、执行机构三部分,这三个部分都要是安全设计的，常规的EＳD系统只是SＩＳ的逻辑解决器这部分，当然也要是安全设计的。
随便举个例子，不一定合适，但是可以帮助理解这些概念。
西门子的ＰＣS7 系统。
包含了S7－４00Ｈ硬件,WｉnCC监控软件，Ｓimaticnet 通讯软件。
Sｔeｐ7编程软件。
PDM等智能仪表工具。
PCS７是一系列软件,硬件的组合体,是一个系统的概念。
SＩＳ基本上也是同样的道理。
从本质上来讲,SIＳ的硬件系统不光包括，SIS控制器及IO(例如Triconｅｘ，HＩMA,西门子400FH）。
还应包括所有跟控制器接口的其他输入部件，例如获得TUＶＳIL认证的传感器,变送器，检测装置;还应该包括所有输出部件,如获得TUV SIL认证的执行器（液压安全执行器,气动安全执行器，电动型安全执行器），还应该有获得认证的现场设备。
－-要求严格的现场，阀门本体也必须是有TUV 证书的。
例如核电厂的安全阀不光是锅炉与压力容器质检合格,还应该有核检证书,还应该有TUＶ的安规证书,明确标明是SIL几等级。
那么，我们现在再来理解这些概念，,, 安全型控制器（目前这个叫法最科学）仅仅是ＳIＳ系统硬件中的一环。
ESD紧急停车系统(共86张)
第11页，共86页。
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
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）。
SIS与ESD的区别
个人认为他们的区别应该不是很大Esd（Emergency Shutdown Device）:紧急停车系统，多数应用于石油和化工系统，是一个独立于DCS系统的控制单元，在工艺发生危险状况时，对设备，环境等进行紧急的启挺，开关操作。
配置设备以高档的PLC居多，多数处理DI/DO点，现在多数与DCS进行通讯。
SIS（SIS, safety instrumented system）:安全仪表系统，主要用于汽轮机，压缩机等高速运转设备，对轴承的转速，震动，位移，温度等进行检测，对设备进行保护，原来设计多为模块组合，相当于与智能仪表的组合体。
SIS是安全仪表系统，ESD是紧急停车系统，ESD属于SIS的一部分。
SIS包括现场仪表、逻辑解决器、执行机构三部分，这三个部分都要是安全设计的，常规的ESD系统只是SIS 的逻辑解决器这部分，当然也要是安全设计的。
随便举个例子，不一定合适，但是可以帮助理解这些概念。
西门子的PCS7 系统。
包含了S7-400H 硬件，WinCC 监控软件，Simaticnet 通讯软件。
Step7编程软件。
PDM等智能仪表工具。
PCS7 是一系列软件，硬件的组合体，是一个系统的概念。
SIS 基本上也是同样的道理。
从本质上来讲，SIS 的硬件系统不光包括，SIS控制器及IO（例如Triconex，HIMA，西门子400FH）。
还应包括所有跟控制器接口的其他输入部件，例如获得TUV SIL认证的传感器，变送器，检测装置；还应该包括所有输出部件，如获得TUV SIL认证的执行器（液压安全执行器，气动安全执行器，电动型安全执行器），还应该有获得认证的现场设备。
－－要求严格的现场，阀门本体也必须是有TUV 证书的。
例如核电厂的安全阀不光是锅炉与压力容器质检合格，还应该有核检证书，还应该有TUV 的安规证书，明确标明是SIL几等级。
那么，我们现在再来理解这些概念，，，安全型控制器（目前这个叫法最科学）仅仅是SIS 系统硬件中的一环。
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。
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。
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。
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
LT-213A/B/C(1/2/3),LT-217A/B/C(1/2/3),PT-265A/B/C(1/2/3)，PT-273
气化炉炉膛：PT-264A/B/C(1/2/3),PDT-209,PDT-213,PDT-214
仪表空气：PT-506,PT-507,PT-508,（PT-68H-213，TSHH-215，TSHH-226三选二，有旁路。
14、PDSH-209，PDSH-213，PDSH-214三选二，有旁路。
15、PSLL-506，PSLL-507，PSLL-508三选二，现场为PT-6801A/B，PT9961。
16、FSLL-211，PSHH233，TSHH-203，三选二，有旁路。
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。
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。
蒸汽吹扫管线：YV-204（ZSL-209，ZSH-209）,YV-209（ZSL-216，ZSH-216），其中，YV-210,YV-209吹扫氧管线，YV-205,YV-204吹扫煤浆管线。
安全仪表系统(ESD)
安全仪表系统（SIS，Safety Instrumented System）是指包括传感器、逻辑控制器和最终执行元件，按照一定的整体性安全度等级（SIL, Safety Integrity Level）来实现一个或多个安全功能的系统，也被称作紧急停车系统（ESD, Emergency Shut Down System），是对石油化工生产装置可能发生的危险（超出安全限定）及不采取措施将继续恶化的状态进行及时地响应和干预，使装置进入一个预定的安全停车状态，从而使危险降低到可接受的最低程度，以保证人员、设备、生产和装置的安全，避免造成重大人身伤害及重大财产损失的控制系统。
由于现代化石化企业装置规模大、工艺过程复杂、易燃、易爆，对设备的安全性、可靠性和有效性的要求比较高。
安全仪表系统（SIS）在避免装置灾难、减少事故损失、安全停车方面等起到了积极而重要的作用。
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。
石油化工紧急停车及安全联锁系统设计导则
石油化工紧急停车及安全联锁系统设计导则在石油化工领域，生产过程中往往涉及高温、高压、易燃、易爆、有毒等危险因素，为了保障人员生命安全、设备正常运行以及避免环境污染等重大事故的发生，紧急停车及安全联锁系统的设计至关重要。
本文将详细阐述石油化工紧急停车及安全联锁系统的设计导则，以帮助相关工程技术人员更好地理解和应用。
一、紧急停车及安全联锁系统的定义与作用紧急停车系统（Emergency Shutdown System，简称 ESD）是指在生产过程中，当出现可能导致严重事故的异常情况时，能够迅速采取措施使生产装置停止运行，以保护人员、设备和环境的安全。
安全联锁系统（Safety Interlock System）则是通过一系列的逻辑关系和控制措施，确保生产过程在安全的条件下进行，防止误操作和危险情况的发生。
其主要作用包括：1、迅速响应异常情况，如压力过高、温度超限、流量异常等，及时停止生产过程，避免事故的扩大。
2、防止人为误操作，通过联锁逻辑限制不允许的操作顺序和条件。
3、保护关键设备，如压缩机、反应器等，避免因异常工况而损坏。
二、设计原则1、可靠性原则系统必须具备高度的可靠性，能够在恶劣的工业环境下长期稳定运行。
采用冗余技术，包括硬件冗余（如传感器、控制器、执行器等）和软件冗余，以提高系统的容错能力。
2、安全性原则系统的设计应遵循相关的安全标准和规范，确保在任何情况下都能优先保障人员和环境的安全。
安全等级应根据风险评估结果确定，并采取相应的安全措施。
3、独立性原则紧急停车及安全联锁系统应独立于基本过程控制系统，以避免受到其他系统故障的影响。
同时，其电源、通信、控制回路等也应相互独立。
4、易操作性原则系统的操作界面应简洁明了，易于操作人员理解和使用。
在紧急情况下，能够迅速采取正确的操作。
5、可维护性原则系统应具备良好的可维护性，便于故障诊断、维修和更换部件。
同时，应提供完善的技术文档和培训资料，以便维护人员进行维护工作。
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。
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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150ms，处理器响应时间小于10ms。
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SIMATIC S7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。
故障安全性卡件和标准卡件都能和S7-400F/FH控制器连接使用,对于一个即需要安全相关控制又需要一般性控制的装置来说,现在就可以通过建立起一套完全一体化的控制系统,使用相同的标准软件工具,对整个装置进行组态和编程。
这表明,SIMATICS7-400F/FH除用于传统的过程紧急停车系统,火气保护系统外,还可用于锅炉管理系统,转机及透平的控制和保护的一体化控制。
1.2产品主要特点：∙S7-400F/FH是西门子安全一体化(SAFETY INTEGRATED)解决方案的一个组成部分。
西门子安全一体化(SAFETYINTEGRATED)是西门子为工业应用领域制定的安全规划,通过安全一体化(SAFETY INTEGRATED)解决方案,可以完全彻底的解决过程工业及制造业的安全生产问题。
∙采用基于PROFIbus的PROFIsafe标准故障安全通信协议PROFIsafe标准故障安全通信协议是目前世界上唯一通过德国BIA-联邦劳动安全研究所和TÜV-德国技术监督联合会认证的故障安全通信协议标准。
以SIEMENS为首的二十五家世界知名企业参予了PROFIsafe应用行规的制订和产品开发。
PROFIsafe的诞生标志着故障安全通信技术的标准化和开放化的历史性进展,为不同厂家的故障安全产品(包括:控制系统,总线设备,现场仪表和执行机构等)提供了相同的通信平台。
∙通过PROFIsafe实现故障安全通信,可满足IEC61508 SIL3(TUV AK6)的安全等级要求。
∙西门子独有的反编码技术故障安全CPU,PROFIsafe通信,内置双处理器的智能故障安全I/O模件使得由单个CPU,单路总线和单路I/O模件构成的单系统即可满足IEC61508 SIL3(TUV AK6)的安全等级要求。
∙少通道分布式远程智能I/O模件设计如:24通道DI模件,8通道AI模件,10通道DO模件等使系统即能更好的避免集中控制的风险,又增加了灵活方便的应用。
若选用完全的冗余容错结构配置,便可提供最大限度的可应用性。
即系统任何的一个单一故障,均不会造成系统停车。
系统可以进行在线下装和模件的带电热插拔,,从而大大的减少了系统的维护量。
∙可如同DCS系统一样配置系统操作员站,生成安全控制的人机友好接面,如流程图显示画面,报警画面等。
是传统的故障安全系统操作界面-按钮开关/报警灯屏功能的完善和补充。
可进行报警,报表,数据归档系统和顺序事件记录处理(SOE)等。
∙系统响应时间及扫描速度小于100mS,可做到毫秒级事件的记录。
∙主控制器配有后备电池,数据保持时间为2年∙可根据用户要求,通过PROFIBUS,工业以太网,OPC以及MODBUS等多种方式与其它控制系统通信。
∙提供多种灵活多样的组态工具供用户选择,使用户的组态工作更加灵活快捷。
S7-400F/FH采用STEP7故障安全软件包组态编程,已可使用IEC1131标准中八种编程语言中的六种(STL,LAD,FBD,CFC,SFC和SCL)进行编程。
1.3 S7-400F/FH的系统结构图S7-400FH 冗余容错故障安全控制系统▪S7-400F▪PROFIBUS-DP▪故障安全I/O 模件▪SIL 3, AK6▪Redundant S7-400FH ▪Redundant PROFIBUS-DP ▪故障安全I/O 模件▪SIL3, AK6基于PROFIBUS的PROFIsafe最高通信速度为12Mbps。
最大通讯距离：采用双绞线时为9.6km、采用光缆时为28km。
1 S7-400FH故障安全控制系统的冗余2.1故障安全控制系统的冗余S7-400FH可以提供全系统的冗余。
S7-400FH系统的冗余功能主要包括:中央控制器的冗余,热插拔I/O,通讯模块冗余,电源冗余,网络冗余。
2.2 冗余的故障安全中央控制器S7-400FH控制站的冗余控制器采用西门子公司专利技术－事件同步技术设计，它由2套互为热备的中央控制器组成。
它们预装有冗余软件，并通过两个通讯接口实现相互连接。
在系统正常的运行中，当某个中央控制器出现故障时，另一个中央控制器能自动接管所有的工作，保证了系统继续正常运行。
因此S7－400FH中央控制器具有很好的冗余性能。
2.3 ET200M故障安全分布式I/O站所有模块具有带电热插拔功能本自控系统现场控制站的ET200M分布式I/O站除了具有可靠性高、组态灵活、使用方便、分布安装及性能价格比高等特点外，更重要的是，它选用了专用的有源背板总线，使得ET200M分布式I/O站的所有模块都能够在系统运行过程中可以进行带电热插拔。
因此，它具有很好的在线维护性。
2.4 电源冗余系统供电:通过冗余的CPU上配置的冗余电源完成系统供电,当其中某一台电源发生故障时，不必停机就可更换已坏的电源。
现场设备供电：西门子SITOP直流电源可采用冗余设计原则。
直流电源允许并联使用，将所有配置的直流电源并联后再通过ET200M分布式I/O模件向现场供电。
在系统运行过程中，当其中某一台直流电源发生故障时，并联的直流电源还能保证足够的功率输出，而且不必停机就可更换已坏的直流电源。
2.5网络冗余PROFIBUS现场总线作为S7-400FH的现场通讯网络，采用双介质冗余。
保证控制站能够可靠的访问现场设备。
3系统详细性能描述3.1标准和规范3.2环境要求3.3故障安全控制站AS414FH/AS417FHAS414/FH/AS417H采用冗余设计，它由2套互为热备的S7－400414/FH417FH型中央控制器组成。
它们预装有冗余软件，并通过通讯接口实现相互连接。
在系统正常的运行中，当某个中央控制器出现故障时，另一个中央控制器能自动接管所有的工作,CPU切换时间小于30mS，保证了系统正常继续运行。
3.3.1机架结构特点：电气分段（用于冗余系统）插槽数：9＋9总线：数据总线及控制总线尺寸：（WXHXD）：482.5X290X27.5重量：3kg3.3.2电源模块规格型号：PS407额定输入电压：230VAC输入电压范围：170～264VAC额定电源频率：50Hz电源频率范围：47～63Hz额定输入电流：0.31A最大启动电流：15×额定输入电流电源掉电缓冲：>4.5ms±0.5ms额定输出电压：5VDC和24VDC输出电压误差：5VDC：＋2%/-0.5%，24VDC：±5%额定输出电流：5VDC：10A，24VDC：0.5A短路保护功能：有光电隔离功能：有保护等级: 有保护导体,符合IEC536,VDE0106,Part1工作环境：温度：0～＋60℃，湿度：10～95％尺寸：50×290×210m重量：0.8Kg3.3.3 CPU模块规格型号：CPU414FH执行时间：位操作/字运算/定点：0.03us本机集成RAM： 1.4M字节,可扩充最大20M字节装载存储器：256KRAM可扩充最大64M字节数字量I/O总数：8K通道模拟量I/O总数：4096通道定时器/计数器：256/256实时时钟：有MPI接口：有MPI接口波特率：187.5Kbit/sPROFIBUS-DP接口：有PROFIBUS-DP波特率：12Mbit/s电流消耗：5VDC：2.0A，24VDC：0.3A保护等级：IP20工作环境：温度：0～＋60℃，湿度：10～95％尺寸：50×290×219mm重量： 1.07Kg3.3.4通讯模块规格型号：CP443以太网通讯协议：工业以太网TCP/IP以太网通讯接口: 15针Sub-D插座（支持AUI、ITP、RJ45）以太网通讯波特率：10-100Mbit/s自动适应电流消耗：5VDC：1A，24VDC：0.45A保护等级：IP20工作环境：温度：0～＋60℃，湿度：10～95％尺寸：15×290×210mm重量：0.75Kg规格型号：CP341MODBUS通讯协议：MODBUS以太网通讯接口: 15针Sub-D插座（支持RS422/485）通讯波特率：最大19200bit/s电流消耗：24VDC：0.24A保护等级：IP20工作环境：温度：0～＋60℃，湿度：10～95％尺寸：40×125×120mm重量：0.3Kg3.4 I/O站ET200M分布式I/O站主要由以下几部分组成：DIN安装导轨BM总线模板IM153-2通讯接口模块高可靠的I/O信号接口模块由于ET－200M分布式I/O站的IM153－2通讯接口模块或SM系列I/O信号接口块都安装在一个配有有源总线模板的机架上，有源总线模板具有“插入/取出”特性，使得ET200M分布式I/O站的每个模块能够在系统运行过程中带电热插拔更换。