TRICON三重冗余系统在加氢联合装置的应用

TRICON三重冗余系统在加氢联合装置的应用

伍锦荣

（中国石油化工股份有限公司广州公司仪控中心，广州黄埔，510726）

摘 要：TRICON是达到SIL3级标准并获得TüV AK6级标准认证的三重模块冗余（TMR）控制器，被广泛应用于石油、化工等行业的安全仪表系统（SIS）、机组控制系统（ITCC）及火灾报警和气体检测系统（FGS）中。介绍加氢联合装置的生产特点，并以加氢裂化装置为例，论述TRICON系统在联锁保护和机组控制中的应用，说明联锁保护和机组控制的技术方案、主要硬件软件配置和功能，并对应用效果作出总结。

关键词：TRICON 三重冗余 加氢联合装置 安全仪表系统 机组控制系统 应用

1．引言

加氢联合装置是广州分公司加工中东含硫原油及生产清洁燃料的配套建设装置， 包括：150万吨/年加氢裂化装置；210万吨/年加氢处理装置；200万吨/年加氢精制装置和100万吨/年航煤加氢装置。联合装置有多个加热炉、反应器、高低压分离器和气体压缩机群等，具有典型的高温、高压、临氢、易燃易爆和生产规模较大、流程长等特点，自动控制和联锁回路多，控制策略复杂。根据《石油化工安全仪表设计规范：SH/T3018》、IEC61508、IEC61511等国际标准，参照国内外同类和类似装置的安全完整性水平，采用达到SIL3级标准并获得TüV AK6级标准认证的TRICON三重模块冗余（TMR）控制器，作为加氢联合装置的安全仪表系统（SIS）和综合机组控制系统（ITCC）。

2．TRICON 系统概述

TRICON 系统是具有容错结构和能力的可编程逻辑和过程控制系统，硬件核心是基于三重模块（TMR）冗余容错控制器。TRICON 系统采用冗余电源、三个主处理器、三条完全隔离的内部总线，三个完全相同的分电路各自独立地执行控制并与其他主处理器并行工作。所有的数字式I/O 信号都由要经过硬件的三取二表决和诊断处理，模拟信号进行取中值处理，系统工作模式为3-2-1-0，单个部件硬件故障或内外部导致的瞬间故障都不会中断控制，且具有较强的诊断功能，在线更换操作简便，在保证了高可靠性的前提下具有较好的可用性和可维修性。TRICON控制器的三重化结构如图1所示:

2.1 TRICON系统的主要特点

TRICON系统具有完整的过程控制联锁、数据采集与监控功能、机组综合控制（ITCC）功能，能同时完成多套压缩机组的控制以及装置的联锁保护，主要特点有：

（1）主处理器和I/O 卡件完全三重化，安全性能高，达到SIL3级标准，并获得并获得TüV AK6级标准认证。

（2）单点故障不会造成系统的正确运行，系统诊断覆盖率高。

（3）采用3-2-1-0工作模式，独特的槽位设计使主处理器和I/O 模块更换方便，可用行性和可维护性高。

（4）提供完整的事件顺序记录（SOE）功能，有效进行系统维护和停车故障原因分析。

（5）提供强大的通讯功能，支持TCP/IP、ModBus等多种常用开放协议，可以和多种DCS、PLC以及智能仪表进行通讯。

（6）采用32 位高速CPU和协处理器，提供高达16M DRAM和32K SRAM内存；模拟卡件转换精确度高，并可以定期自动校验。

（7）系统规模可变，支持扩展机架和远程I/O机架。

（8）基于Windows的编程软件TriStation1131使用方便，软件的在线修改通过TüV AK6级认证，同时提供离线模拟测试。

2.2 系统构成

TRICON系统根据应用系统的大小，可配置规模可变的单机架和最多14个扩展或9个远程机架，最远距离可达12km，I/O点数最大达到4688个点，其中DI2048点、DO1024点、AI1024点、AO512点和PI80点。系统构成包括：机架、电源模块、主处理器模块、过程I/O 模块和配套系统软件。

（1）机架

机架是放置各种模块的地方，主处理器模块所在机架为主机架，扩展机架用于扩展I/O模块，主机架和扩展机架采用三重化扩展电缆连接。当第一个机架到最后机架之间总线长度超过30米时可使用远程机架和现场安装。

（2）电源模块

每个机架有两个电源模块，以冗余方式工作，每个电源能独立承担机架中共有模块的供电。

（3）主处理器模块

每个主机架有三个处理器模块，每个处理器模块独立完成控制并与其他两个主处理器并行工作，完成包括I/O 处理、通讯、数据采集、逻辑控制和输出表决等。

（4）过程I/O 模块

过程I/O模块包括各种信号的模块，主要有数字输入输出模块（DI/DO）、模拟量输入输出模块（AI/AO）和脉冲输入模块（PI）等，所有模块都具有隔离功能，包括通道与通道间和电源之间隔离。过程信号通过标准端子板和专用连接电缆与过程I/O模块进行连接。

（5）系统软件

系统采用Windows操作平台，配置TRICON的TriStation1131编程软件、SOE软件，操作站人机界面软件采用Wondeware的Intouch。

3.加氢联合装置TRICON系统配置

3.1硬件配置

加氢联合装置TRICON系统分三个工作区共四套独立的控制器，装置联锁和综合机组控制系统公用一套控制器，分别用于加氢裂化装置、加氢处理装置、加氢精制装置以及航煤加氢装置。每个工作区配置1个工程师站和1个移动组态站，每套装置配置1个操作员站和1套辅助操作台。系统的主要配置如表1所示。

表1 系统主要配置表

装 置 控制器 机架 机柜 操作 员站 辅操台 工程师站 （SOE站） 打印机 加氢裂化 加氢处理 加氢精制 航煤加氢 1套 1套 1套 1套 3个 3个 3个 2个 2个 3个 2个 2个 1个 1个 1个 1个 1个 1个 1个 1个 1台 1台 1台 激光彩打1台 激光彩打1台 激光彩打1台 针式1台 各工作区配置的工程师站兼作SOE站，提供对系统的离线组态、离线编程、在线监视、在线程序修改下装等功能，同时可用于SOE 数据的收集、记录、打印等。工程师站还可兼做操作员站使用。控制器和操作员站、工程师站等的通讯网络完全是冗余方式。下面以加氢裂化装置系统为例进行说明，其系统结构图如图2所示，硬件配置如表2所示。

表2 加氢裂化装置系统硬件配置 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 说明 增强型TRICON 主处理器，50MHz， 16M SROM 高密度主机架 高密度扩展机架 I/O 总线扩展电缆，3 根 230V AC电源模块 I/O 空槽板 增强型智能通讯模块EICM 网络通讯模块NCM，802.3 BNC 接口 DI，24V AC/DC，32 点 DI， 端子板，24V AC/DC，16 点 DO，24V DC，16 点 DO， 端子板，24V DC，16 点 型号 3008 8110 8111 9000 8312 8105 4119A 4329 3503E 9563-810 3604E 9662-810 数量 3 1 2 2 6 23 2 2 10 20 5 5 13 14 15 16 17 18 AI，0-5V DC，32 点 AI 端子板，电流输入，16 点，用户组态 AO，4-20mA，8 点 AO 端子板，4-20mA 电流输出，8 点 脉冲输入PI，8 点 PI 端子板，8 点 3700A 9761-210 3805E 9853-610 3511 9753-110 1 2 1 1 2 2 3.2软件配置

TRICON 系统采用微软公司的Windows2000操作系统平台，TRICONEX公司的TriStation1131V3.12版编程组态软件和SOE事件记录软件，人机操作界面是Wonderware公司的IntouchV8.0。 3.3 主联锁实现

加氢裂化装置的主联锁逻辑以子系统逻辑块的形式联系在一起，装置共有十二个联锁子系统，包括：

(1) 装置事故2.1MPa/min 手动/自动紧急放空保护联锁系统；

(2) 装置事故0.7MPa/min手动/自动紧急放空保护联锁系统；

(3) 高压进料泵自动 …… 此处隐藏：1965字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……