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　　隨著安全標準的推出和企業(yè)對安全系統(tǒng)重視度的不斷升級，根據裝置高溫高壓連續(xù)性的特點和電工組織IEC提出的STI3級標準的要求，公司在新建的化工裝置中選用了美國HoneWell公司的故障安全控制FSC（failsafecontrol）系統(tǒng)。電工組織IEC安全要求等級分為4級，安全性能由低到高依次為SILl、SIL2、SIL3、SIL4。SIL3級標準是指每年故障危險的平均概率為0.1‰~1‰。
　　
　　FSC系統(tǒng)具有符合MODBUS/RTU通信協(xié)議的標準通信接口，符合通信標準，可與任何具有同樣通信接口的設備進行通信。包括各大公司的Dcs（如HoneywellTPS、FoxboroIASeries、RosemountRS3、YokogawaCentumnXL/uXL/CS、BaileyControlsFisherProvoxCL6921、SiemensPKE3964R），同時FSC系統(tǒng)還可通過SMM（safetymanagementmodel）卡或以太網卡與霍尼韋爾的TPS及PKS系統(tǒng)實現點對點通信，通信接口冗余配置并帶自診斷功能，從而實現SOE功能、報警功能、操作界面的集成以及HM歷史數據共享等功能。
　　
　　故障安全控制系統(tǒng)是基于獨立原則設計的系統(tǒng)中，所有的I/0點都是獨立于DCS控制系統(tǒng)，甚至在一些非常重要的點會采用三選二或四選二聯鎖控制方案。但聯鎖點通常也是重要的控制點，所以在Dcs系統(tǒng)中有基于同一工藝位置的控制點，甚至為了可和安全性還會增加1~2個指示點。而通過系統(tǒng)的通信，就可以在Dcs或工廠管理系統(tǒng)中顯示數據，可以降低成本和更好地進行控制。
　　
　　一、故障安全控制系統(tǒng)配置
　　
　　故障安全控制系統(tǒng)硬件主要由PC機和FSC組成，核心部分是FSC。系統(tǒng)配置如圖1所示。　　
　　SOE站/工程師站采用PC機，系統(tǒng)軟件和SOE（件可在Windowsg5/98/NT/2000的環(huán)境下運行。RS-232/RS-485的通信接口，可實現系統(tǒng)軟件的庫和邏輯圖組態(tài)、修改和下載安裝;I/0賦值功能；系統(tǒng)狀態(tài)在線監(jiān)測;SOE的報警和事件記錄;SOE的報表打印以及組態(tài)的在線打印等。SOE事故記錄功能能完整記錄系統(tǒng)本身及生產過程出現的各種問題，分辨率為10ms級，可通過打印機在線打印和存儲，供日后事故分析。
　　
　　FSC控制站的硬件模塊可分為CP中央控制模塊、I/0輸入/輸出模塊、FTA現場接線端子模塊三部分。CP中央控制模塊包括CPU、COM（通信卡）、WD（系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)視卡或稱看門狗卡）、DBM（診斷和電池卡）以及VBD（豎向總線驅動卡）。UO卡件包括DI卡、DO卡、AI卡以及AO卡。
　　
　　中央控制單元通過冗余輸入卡從現場讀入數據，并按照邏輯圖（FLD）中組態(tài)的控制程序執(zhí)行?？刂瞥绦驅?zhí)行結果傳輸到冗余輸出端口。在具有冗余CP的FSC配置中，CP將操作結果通過一個專門的通信線路與冗余的CP同步?？刂铺幚砥鲗SC硬件進行連續(xù)的測試，以確保對現場的安全控制。
　　
　　冗余的中央控制器及冗余的I/O模塊，這種2套獨立并行運行的控制器*冗余的控制器具有單套系統(tǒng)冗錯的功能。即任何一套中央部分或I/O卡件的故障都不會停止生產過程。當系統(tǒng)自診斷發(fā)現一個模塊發(fā)生故障時，CPU將強制其失效，確保其輸出的正確性。同時，安全輸出模塊中的SMOD功能（輔助去磁方法）確保在兩套系統(tǒng)同時發(fā)生故障或電源故障時，系統(tǒng)輸出一個故障安全信號。這樣確保了系統(tǒng)的高可靠性、高安全性及高可用性。按照DINVl9250標準，FSC-20044D配置符合TüVAK6級及IECl61508SIL3級標準安全認證。
　　
　　為了方便操作，輔操臺放于內操室，上面安裝著一些硬手操開關及報警指示燈。開關主要是切換聯鎖的投用和解除，以及進行一些閥門的強開、強關，并帶有切換指示燈;報警指示燈分為聯鎖源報警燈及現場閥門回信報警燈兩種，報警指示燈具有區(qū)分*聯鎖源功能，同時*聯鎖源會出現不同頻率的閃爍，利用FSC的報警類型，組態(tài)可以很方便地實現。
　　
　　二、FSC系統(tǒng)內部通信
　　
　　FSC系統(tǒng)內的數據通信分系統(tǒng)總線（SBUS）、豎向總線（VBUS）、水平總線（HBUS）三層。FSC的核心CPU用于讀取過程輸入數據、執(zhí)行邏輯控制程序，并將執(zhí)行結果經VBD和HBD模塊送到輸出模塊;同時它還可以通過通信卡使它們同步工作;同時連續(xù)地測試外部系統(tǒng)和過程設備的安全診斷以保證安全控制。FSC2004D冗余系統(tǒng)內部通信總線如圖2所示。FSC系統(tǒng)的內部通信的三條總線SBUS、VBUS和HBUS都冗余配置，即采用冗余CP及I/O接口的配置系統(tǒng)總線CP及I/O接口的配置遵循IEC61508所描述的2004D系統(tǒng)。2004D系統(tǒng)是由2套獨立并行的控制器組成，通信模塊負責其同步運行，當系統(tǒng)自診斷發(fā)現一個模塊發(fā)生故障時，CPU將強制其失效，它所對應的另一個模塊將無擾動切換，即當一對CPU、一條總線、一塊I/O卡或一條WD信號出現故障時，系統(tǒng)僅僅切除有故障的部分，其余部分不會受影響，確保其輸出的正確性。同時，安全輸出模塊中的SMOD功能（輔助去磁方法）確保在兩套系統(tǒng)同時發(fā)生故障或電源故障時，系統(tǒng)輸出一個故障安全信號。
　　
　　FSC系統(tǒng)配置中冗余的CP可支持冗余通信，即配置了冗余通信卡。每個CP都有的接口與其通信的設備連接。
　　
　　2.1系統(tǒng)總線（SBUS）
　　
　　SBUS是CP卡件背板，主要實現控制卡間的通信。有5槽、7槽、12槽、17槽四種，通常用12槽。
　　
　　2.2豎向總線（VBUS）
　　
　　豎向總線（VBUS）為34芯扁平電纜，zui大長度為5m。一端連接安裝在CP槽上的VBD（豎向總線驅動卡）;另一端連接安裝在I/0槽上的HBD（水平總線驅動卡）所在槽位的背面插座，用于實現CP卡件與UO卡件的縱向通信。
　　
　　2.3水平總線（HBUS）
　　
　?。℉BUS）水平總線（HBUS）主要是實現I/O卡之間的通信。安裝在I/O槽上的HBD（水平總線驅動卡）連接VBUS，用扁平電纜（根據I/0卡的冗余情況可選用Al/A2l/A22）一端連接HBD卡;另一端連接到I/O槽上方的水平總線（HBUS）。
　　
　　2.4通信卡
　　
　　FSC系統(tǒng)的通信處理器允許FSC系統(tǒng)通過串行線路與其他計算機設備交換信息。通信卡都安裝在CP系統(tǒng)背板（系統(tǒng)總線SBUS）上，屬于CP卡。每個CPzui多可容納四個通信模塊8條通信線路，從右至左依次為COM1、COM2、COM3、COM4。所有的通信接口都采用光電隔離。FSC系統(tǒng)配置中冗余的CP可支持冗余通信。每個CP都有的接口與其通信的設備作連接。
　　
　　通信卡有10024/·/·（標準通信卡）、10018/2/USMM通信卡（用于TPS）和10018/E/·（用于PlantScape）三種類型。
　　
　　通信卡用于FSC系統(tǒng)中冗余CP之間的通信;構成FSC網絡時，主FSC系統(tǒng)和從FSC系統(tǒng)之間的通信;與FSC工程師/SOE站的通信;與DCS以及打印機等外部設備之間的通信。每塊通信卡可有上下兩個通信接口，可支持串行通信RS-232（F）、RS-485（I）、光纖通信（G）、以及RS-422（H，用于冗余CP之間的通信）。在選型時可根據實際情況組合，它的zui終型號組合為10024/上口A/下口B。如主板為10024/1/1、上通信口為RS-485、下通信口為RS-232，其型號就為10024/I/F。
　　
　　對于冗余的CP來說，系統(tǒng)中的*塊卡，即COM1，它的上口固定為CP之間的內部通信使用，該卡一定是10024/H./.。系統(tǒng)中如有10018/2/U、l0018/E/,。它們一定要放在10024./.標準通信卡的左側，即根據編號要放在10024/./后面。
　　
　　10024/./.標準通信卡的上下兩個通信接口可支持不同的通信協(xié)議，包括FSC-FSC、FSC-DC（develop-mentsystem,用于工程師站/SOE站）、MODBUSRTU（FSC-DCS）、RKE3964R等。可在組態(tài)時根據實際情況選用不同的協(xié)議。　　
　　三、FSC與工程師站的通信
　　
　　工程師站的主要任務是組態(tài)、維護、監(jiān)裝及SOE實時記錄、歷史記錄?？捎靡慌_PC機來完成上述任務，因此組態(tài)中定義其連接接口為:FSC機柜CP中的COM1模塊的B口和PC機的COM1口相連，用于工程師站與FSC系統(tǒng)的通信連接。
　　
　　四、FSC與PKS的通信
　　
　　4.1通信連接結構
　　
　　PKS作為公司推出的開放型控制系統(tǒng)，以Windows2O00為操作系統(tǒng)，采用開放的實時控制網。FSC與PKS都是Honewell公司的產品，因此通信采用了點對點的通信方式。所有的通信接口都是光電隔離的。本系統(tǒng)配備了兩對冗余的通信卡，10024/H/I和10018/E/I。三對冗余的通信接口（10018/E/I只有一對通信口），一對用于內部通信（RS-422方式），一對用于連接SOE/工程師站（RS-232方式）;另一對用于連接DCS通信系統(tǒng)（RS-485方式）。其中RS-232協(xié)議通信速率為19.2kbpS，傳輸距離為15m。RS-485協(xié)議通信速率可達2MbpS，傳輸距離可達1.2km。FSC與PKS的通信連接圖如圖3所示。　　
　　圖3中:ICC1~ICC5為FSC的內部通信連接;ECC1~ECC3通信介質都為雙絞線;FSC系統(tǒng)通過ECC2/ECC3掛在PKS系統(tǒng)的以太網網段中，因此在通信卡中需定義IP地址。
　　
　　4.2通信步驟
　　
　　4.2.lFSC的組態(tài)步驟
　　
　　定義COM卡，選擇類型，定義需要通信的開關量和模擬量的字節(jié)數，其中一個開關量DI/DO占1位，一個字節(jié)為8位;模擬量（Float型）則是4個字節(jié)為一個數據。對通信口組態(tài)，如表1所示。　　
　　在定義完通信卡后，建立通信點，LOC為COM，定義通信點的相對位置，然后將通信點設置到邏輯中。再對程序編譯、下裝、調試。
　　
　　4.2.2PKS的組態(tài)步驟
　　
　　由于兩個系統(tǒng)之間通過以太網連接，因此在PKS系統(tǒng)中沒有配置的通信卡，只需在PKS提供的工具QuiCkBuild中定義通信點即可。在QuiCkBuild中定義CONFSCl（開關量）和CONFSC2（模擬量）兩個通信器，再定義通信點，對通信點的定義要寫入位號、量程及在PVSourceAddress處，開關寫入CONFSClXXX、模擬量寫入CONFSC2XXXXfSc42OmA（XXX,XXXXX數值為在FSC中所定義的通信地址）。
　　
　　五、結束語
　　
　　通過各種不同的連接方式和遵循不同的通信協(xié)議，FSC還可以與橫河公司的CS系列、FoxboroIA系列等系統(tǒng)通信。本文通過實例，詳細介紹了FCS強大的通信功能，但是為保證FSC系統(tǒng)的獨立性和安全性，采用了數據從FSC到PKS的單向通信。系統(tǒng)已運行兩年，末發(fā)生通信故障。在DCS系統(tǒng)中可實時監(jiān)視FSC中I/0點的數據，在操作室中節(jié)省了聯鎖系統(tǒng)的監(jiān)視站這一資源，同時作為DCS中同一位置的控制儀表的參考，為工藝操作提供了更多數據，提高了工藝操作的安全可靠性。