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浅谈PIC与FSD系统工作方式
发布时间:2019-12-13浏览次数:34返回列表

付迁

(尧化门烷基苯厂机动处,江苏南京210046)

【摘要】介绍烷基苯装置PLC 与ESD 控制系统的工作方式,分析两种系统不同的特点。

【关键词】PLC;ESD;循环扫描;三重化

金陵石化烷基苯厂烷基苯装置在近年的装置大修改造中,新上4 套Unity Quantum PLC,四套PLC 分别控制4 套回转阀,[来自wwW.lw5U.com]功能单一,每套各有DI 与DO 点共7 个,未配置特殊功能卡件,是装置重要设备的专用控制系统。ESD 更换为ICS Triplextrusted 系统,I/O 点数共计506 点,其特点为采用三重化技术,是一个高安全性的紧急停车系统。

一、PLC 循环扫描方式

PLC 的典型工作方式为循环扫描,在外部信号送入输入模块,输入信号的状态被存入输入映像区,CPU 从输入映像区读取输入信号的状态,执行用户程序,CPU 将程序执行结果输入到输出映像区中并保存,直到扫描周期的输出刷新阶段,输出结果被送入到寄存输出状态的输出锁存器中,再被送到输出端子。这种循环扫描方式工作,在每个扫描周期都按顺序把每项任务处理一次,并集中进行I/O 处理,有两个主要的优点:一是每项任务在每个扫描周期中均可获得一次服务,从而保证每项任务都具有一定的实时性;二是这种工作方式本身具有较好的抗干扰能力,可靠性很高。PLC 的这种特点,在关键设备的专门控制上,相比于别的系统,具备明显的优势。

响应滞后与信号丢失。正是由于采用循环扫描的工作方式,PLC 也存在自身的缺陷。PLC 的扫描周期一般由5 个部分组成:自诊断,通讯,输入采样,程序执行,输出刷新,如图1:

当某个输入点的脉冲宽度小于一个扫描周期,如果这个输入点的跳变没有在输入采样期被扫描到,下个周期同样可能采集不到,特别对于脉宽较小的脉冲信号,很容易出现信号丢失现象。对于PLC 来说,其工作方式的特点决定了输出响应对输入有一定的滞后,滞后时间为几个方面组成:一是输入信号处理(滤波等),二是扫描周期长度。输入信号处理时间与PLC 的硬件品质有关,而扫描周期长度除硬件本身外,还与程序的编写情况有关,一个最优化的程序,会大大减少达到控制目的的时间。对于回转阀来说,其活塞杆定位的误差除机械惯性外,PLC 控制器所产生的偏差=I/O 响应时间* 活塞杆运动速度。由[来自wwW.Lw5u.com]于控制程序短,响应时间比较快,活塞杆运动速度较慢,装置自去年开车以来,回转阀运转正常。

二、ESD 的三重化技术

ESD 紧急停车系统按照安全独立原则要求,独立于DCS,且安全级别高于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。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。该动则动,不该动则不动,这是ESD 系统的一个显著特点。烷基苯装置采用的ICS Triplex Trusted 系统在2011 年10 月上电运行,由北京天时盈达公司进行系统集成。ICS 系统的工作方式也是与PLC 一致,但作为安全系统是按照特定用途进行设计,最大特点是三重化设计。过程状态数据由输入模块检测,然后被保存在输入模块缓存中,然后信号被传送到三重化冗余的内部总线上,经过一次三取二表决后的值进入到也是三重化冗余的处理器表决总线上的一个通道,再进行一次三取二表决,之后被Trusted 处理器模块的3 个独立的CPU 分别采用,这三个CPU同步的执行应用程序,产生的输出信号被送回到三重化的内部总线,输出模块接收信号并进行一次三取二表决,对表决后的信号进行必要的转换工作后,送出系统驱动现场执行单元。由于这种三重化的设计,Trusted 系统是一种“容错”系统,当产生单个故障,控制系统继续运行,这是一种“容错”运行的状态,系统会一直运行直到故障模块被更换并且系统恢复到正常运行状态。Trusted 系统连续、高速地进行数据处理,如果内部发生了一个故障,该故障将通过表决器被限制。系统中广泛分布的表决芯片确保系统中的任何内部故障都不会传递到程序处理过程中去,能够准确地指示出系统内部故障的位置,每个寄存器和程序控制器都以相同方式进行表决,确保系统中的单点故障不会造成系统误停车,符合石化行业对紧急停车系统高可靠性以及高安全性的要求。

参考文献

[1]邱公伟,巫淑萍.PLC 逻辑控制系统循环扫描时间的设计[J]. 自动化仪表.1999(8)

[2]朱善君,翁樟,邓丽曼,周卓伦. 可编程序控制系统原理[M]. 北京:清华大学出版社,1992

[3]侯大宇,田东. ICS Triplex T6300 系统在四合一机组控制系统上的应用[J]

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