ESD系统在新型四喷嘴对置式水煤浆气化炉的应用

    兖矿国泰化工有限公司在一期24万t/a甲醇系统的原料气供给装置——四喷嘴对置式水煤浆气化炉中应用了ESD系统，该系统是整个项目控制系统的重要组成部分，独立于DCS控制系统，其安全级别高于DCS，安全等级已取得IEC61058 SIL3或TUV AK6级以上认证。ESD简称为紧急停车系统，适用于高温、高压、易燃、易爆等连续性生产装置的安全保护系统，主要用于气化炉运行发生危急现象时的紧急停车和开停车安全系统的逻辑控制，通过ESD的保护有效地实现了气化炉的自动开车和安全保护。

ESD系统采用的硬件为美国GE Fanuc自动化公司生产的90-70PLC、智能输入/输出模块（GENIUS I/O）和VersaMAX I/O构成三重冗余的GMR（Genius Modular Redundancy）系统，核心技术为GMR三重冗余容错控制。GMR的主要性能和先进性表现在以下方面：

1.控制灵活，可提供从输入到CPU控制器以及输出的各种冗余组合；

2.系统硬件采用物理上的无偶合设计和分离式结构电路保护；

3.能识别系统故障并对其自动补偿，同时允许在不中断系统运行的情况下对其实施维修和部件更换；

4.是1个“高可靠性”和“高可用性”的系统，具有高度自检和自诊断能力；

5.支持中央控制系统和分布控制系统，支持3-2-0、3-2-1-0表决以及单机系统配置。

根据实际生产，我公司的2台四喷嘴对置式气化炉的ESD系统采用了三重优化方案，系统由四大部分组成：上位机2台、总线、PLC控制器3套（GE Fanuc 90-70型PLC）、输入/输出模块。

       GMR表决策略分为2种，即3-2-0和3-2-1-0。输入信号在CPU里表决，输出信号在DO模块里表决。在每个PLC内部都有GMR系统软件控制开关量的输入表决。GMR模拟量输入表决与开关量的输入表决相同，只是表决结果为取最大值、最小值或中值，GMR软件比较每个通道的3个输入并取设定值。开关量输出表决与开关量输入表决相似，若3个PLC都在线时，按3选2输出进行表决；若3个PLC只有2个在线时，由Duplex代替故障那路参与3选2表决；只有1个PLC在线时，由好的PLC确定。

GMR系统可以监视表决输出，决定输出差异，但应用程序却不能使用表决的输出状态。

ESD系统所有画面（包括系统主画面、气化炉开停车画面、参数设置画面、全系统联锁、气化炉安全系统联锁1、气化炉安全系统联锁2）均按照设计的工艺及闭锁关系要求，结合设计院的设计要求和我公司经验制作。ESD联锁程序在PLC中通过梯形图逻辑程序实现，主要包括气化炉开停车时各个工艺参数的检测和安全系统各个阀门的顺序动作以及氧气阀和煤浆阀的气、电连锁控制。

GE 90-70没有SER（顺序事件记录）模块，没有SER（顺序事件记录）功能块，没有信号中断处理功能，CIMPLICITY也没有和PLC交互获取。为了实现SOE的记录及其长期保存功能，我们在PLC程序中用梯形图逻辑实现了事件及事件发生时间获取、相关信息暂存，同时在上位机监控软件中按照时间代号一一读出来，存储到数据库中，长期保存。