李 政（中石化集团北京燕山分公司，北京 102500）

1 前言

燕山石化橡胶装置生产工艺复杂，设计年生产能力为3万吨。生产过程中如控制出现问题易有副反应发生，并且物料中有溴、焦亚硫酸氢钠等有毒有害物质，为保证生产安全，除了采用DCS控制系统对生产过程进行监控外，还必须有一套独立于DCS系统之外的紧急停车系统。为了达到上述目的，本装置采用了Honeywell公司的推出的SM（Safety Manager）安全管理系统，对生产过程及生产设备起到了良好的监控和保护作用。

2 系统简介

2.1 系统简介

①HONEYWELL SM系统能够扩展4个系统机柜，35个I/O子机架，每个I/O子机架可容纳18个I/O模块，最大可以处理630个I/O模块。

②SM采用FLD功能逻辑图进行编程。采用符号库生成有关逻辑，简单方便，避免了编程可能导致的错误。

③通过PC工作站可存取所有的系统变量。输入输出的强制（force）功能，可改变输入输出的状态，输入输出的变化过程及强制状态都被记录下来。

④系统高度的自诊断功能，确保能随时检测出系统硬件、软件及操作所发生的故障，报警并记录下来，提醒维护工程师及时处理；所有新更换的硬件被系统CPU测试通过后才被接收，测试出的错误信息及过程变量可通过SOE功能存档；输入输出强制功能方便及时处理现场出现的各种故障；FLD及回路状态的在线监测科方便及时了解过程状态信息。

⑤SM系统的输入输出电路都有短路保护功能，任何外部的短路都可被系统诊断出来，并且外部短路不会导致I/O卡件损坏。

⑥SOE时间记录功能，能完整记录系统本身及生产过程出现的工艺参数状态改变，可通过打印机在线打印或者存储在PC机硬盘供日后事故分析。

2.2 系统结构

SM系统在溴化丁基装置中由1个系统机柜，1个辅助机柜，1台工程师站以及其他辅助配件构成。系统结构如图1所示。

图1 系统结构

图2 网络组态

SM系统的硬件由冗余控制器、I/O输入卡组成。

3 Safety Manager系统组态

SM应用Safety Builder进行组态，组态分为off-line离线组态和on-line在线监测两种模式，在Configuration中组完态，Application Compiler无误下装后，可以在On-line 中Application Viewer在线监测逻辑功能的实现与否，如有逻辑修改则回到Configuration更改，再进行下装程序。可以根据不同的情况选择在线下装或离线下装。在On-Line状态下，可以对相应逻辑进行强制等。系统组态包括网络组态、硬件组态、I/O点组态和逻辑组态。

3.1 网络组态

Network Configurator 可提供物理视窗（physical view）和逻辑视窗（logical view）两种显示模式，其中physical view用来创建SM控制器和其它组件之间的物理连接，logic view用来创建SM控制器和其他组件的逻辑连接。通过Network Configurator可以对整个工程进行备份和恢复功能。

如图2所示为物理视窗，其中yanshan相当于整个工程，在工程中包括PKS服务器（Experion Server）和Safety Builder两部分，其中PKS服务器同SM控制器（SM Controller）通过FTE网进行通讯。

3.2 硬件组态

通过硬件组态可实现定义SM系统需要的系统机柜、分配控制器、分配冗余和非冗余的I/O通道、分配I/O卡等功能。组态需注意以下几点：

①系统机柜最少一个最多四个，通过组态可以对其进行命名。

②每个非冗余或者一对冗余控制器最多可以有四个IO BUS，每个IO BUS最多可以连接10个IO Chassis。

③通常第一个添加的Classis一定是控制器Chassis，添加冗余的IO Chassis需要冗余的IO BUS，添加非冗余的IO Chassis需要非冗余的IO BUS。

系统主要硬件：控制器（QPP）、通讯卡件（USI）、电源卡件（PSU）设计为双重化。

④添加Controller Chassis后，控制器等卡件就被自动添加。每个IO Chassis从左到右18个槽位可用于安装I/O卡件，每个槽位可以安装不同类型的IO。

3.3 I/O点组态

在左浏览工具条中的图标打开Point Configurator窗口，进入点组态画面。进而进行组态，下面以PT-16530B为例对点组态内容进行介绍，点组态描述见表1。

表1 点组态描述

建立好点后可以通过导入和导出功能，实现SM数据库和Excel数据库之间点导入和导出的批量修改。

图3 Excel数据库

若需要删除点则需要输入DELETE，存盘后重新导入即可。

SM系统可以采用通讯的方式实现与DCS系统的数据交换，溴化丁基装置使用HONEYWELL的EPKS DCS系统，两套系统共用FTE网络，在系统通讯点数允许的情况下，可以互相进行无缝通讯连接。在SM组态当中，若进行与DCS通讯组态Communication allocation时，需要在建点时为该点分配通讯地址，其他组态与普通I/O点组态相同，同时在DCS QUICK BUILDER中建立相应的点，通讯地址与SM系统中该点的通讯地址保持一致，即可在DCS中调用该点的数据。

3.4 逻辑组态

联锁逻辑图在SM Application Editor中对故障安全控制系统的应用程序通过功能逻辑图来实现，功能逻辑图简称FLD，系统提供大量的逻辑、算术、计时、计数、PID等运算模块，可根据设计需要，选择相应的I/O符号，直接使用与、或、非的逻辑图的方式实现用户的逻辑功能，此外，还可以用Function Block模块定义需要的功能块，以子程序形式在其他程序中调用，实现较为复杂的逻辑控制。

以胶粒水沉降联锁控制方案为例，工艺要求，当沉降罐SA-1606液位LDT-16122低于报警设定值3.37%时，需关闭泄放调节阀LV-16125。

由于该阀门是气开阀，为实现该功能，可通过控制电磁阀LSY-16125带电（失电），进而控制气源开闭从而控制阀门。具体逻辑关系为， LDT-16122检测值与报警设定值（3.37%）进行比较，当大于报警设定值时，处于正常状态，调节阀电磁阀LSY-16125带电，可以在DCS进行正常操作。当低于报警设定值时，联锁发生，电磁阀失电，调节阀关闭，同时产生液位低报警到SOE进行记录，工艺人员无法对该阀门进行操作。当液位恢复到正常值后，需通过复位按钮RS-16009手动对该联锁逻辑进行复位，电磁阀带电，调节阀可重新投入使用。

此外为了实现旁路功能，添加旁路按钮，旁路按钮输出与比较块输出进行“或”逻辑运算，如工艺条件需要可以通过BYPASS1613进行旁路。

胶粒水沉降连锁FLD如图4所示。

4 强制操作

SM系统可针对系统中的某一点进行强制，强制方法为右键点击需要强制的点，数字量选项分别为“LOW”、“HIGH”、“CLEAR”,分别对应“0”、“1”和强制；模拟量点在强制时可直接输入设定值，从而实现强制功能，强制后，点输出端显示当前实际值，逻辑块输入端显示当前强制值。

图4 胶粒水沉降FLD

图5 系统强制

在线状态下可以通过选择view all force查看所有强制点，并对系统所有强制点进行整体解除强制。此外通过复位开关到OFF可以清除所有强制，并且不能任何强制。

5 遇到问题及解决方法

（1）打印逻辑图时候，会出现BUG，最后一幅图随机覆盖前面一幅图。解决方法，目前需要重新导入备份的工程文件，进行在线下装，即可恢复。

（2）程序修改无法进行在线下装，经查报警信息，发现一卡件通道故障，经更换后解决。

（3）当修改内容较多时，在下装时系统会提示无法进行再线下装，必须进行离线下装。遇到此种情况，如无法进行离线下装，可点击“restore”按钮，对CPU内容进行恢复，并投入正常使用。

6 结语

本装置的SM系统目前已完成软件组态、设备调试阶段，该系统的特点是操作比较简单、组态较为方便、系统可靠性高。它将为溴化丁基装置的安全、可靠运行提供重要的保障。

[1] 霍尼韦尔自动化学院. Safety Manager中文参考手册 [M]. Honeywell.

[2] EP-SM.MAN-6404-EU. Safety Manager Implementation Training Reference[M]. Release131, 3 July 2008.

[3] 王接焕. SIS系统在化工生产中的应用 [J]. 海峡科学, 2009. 7(45-46).