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| GE ESD系统在40万吨/年合成氨、45万吨/年尿素项目中的应用 | |
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摘要：本文介绍了GE 90-70 GMR系统在达州市大竹玖源化工有限公司40万吨/年合成氨、45万吨/年尿素项目一期工程中的应用，具体就GMR系统中输入子系统、输出子系统的硬件配置，以及GMR系统在大化肥主要工段中的应用进行了描述。
一. 项目背景
大化肥行业具有工艺流程长、复杂，且属易燃、易爆危险装置，对安全要求极高的特点。安全联锁采用独立于控制系统的ESD系统显得十分必要。ESD系统是适用于高温、高压、易燃、易爆等连续性生产装置的安全保护系统。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。
达州市大竹玖源化工有限公司40万吨/年合成氨、45万吨/年尿素项目以天然气为原料，采用蒸汽转化法生产合成氨技术。合成氨装置由Farmland工厂天然气转化部分和Cytec工厂合成氨装置的其他部分组合而成。两厂均采用Kellogg工艺技术。项目工艺装置均为易燃易爆、高度危险、连续生产的重要化工装置，这就要求必须配置先进的、高可靠的设备，配置能充分满足大化肥装置及机组的紧急停车和安全联锁的ESD系统。基于此考虑，其选用了GE公司的 90-70 GMR表决系统。
二.GE的90-70 GMR解决方案简介
美国GE FANUC公司的GMR（Genius Modular Redundancy）三重化冗余控制系统是基于GE Fanuc公司的90-70PLC以及先进的智能化输入/输出模块（Genius I/O）构成的具有国际先进水平的三重化表决控制系统。此系统包含三个独立的90-70PLC以及运行在每个单独系统中的诊断程序。通过三选二的表决，系统为用户提供了高可靠性和无误差操作。还包含了输入子系统及输出子系统。输入输出子系统由智能的、可组态的Genius I/O模块组成，每个模块都有微处理器并提供通讯诊断功能，同时对输出和输入通道有电子保护功能，而且模拟量、开关量等所有模块都可以用在同一总线中。传感器信号被引入到隔离的Genius输入模块，设置在独立机架中，各自独立的CPU从每条Genius总线上接受这些输入信号并对这些信号进行表决，然后，三个CPU中的每一个CPU通过三重化的Genius I/O总线将逻辑状态结果送至输出子系统，Genius输出模块对三重化的输出数据进行表决，然后送至负载。
该系统具有如下特点：
·容错功能（Fault Tolerant）
·失败安全（Fail Safe）
·高等级自检及诊断检测
·应用灵活性，可组态逐点冗余使之可以根据指定的应用要求配置自己的硬件系统
·Genius I/O加速系统的开车进程，不须长距离拉线
·支持中央控制和分布控制系统
·消除保险，减低了平均修复时间（MTTR）
·故障识别到点级，进一步降低了平均修复时间（MTTR）
·基于20ms的扫描时间
·支持三选二、二选二、二选一以及单机系统配置
1、 输入子系统的配置
由于输入子系统可以灵活配置，工艺信号的引入可以是单信号、双信号或是三个信号。信号可以引入单个输入模块也可以到三个模块，供PLC CPU主机进行表决，表决结果送给输出模块组再表决后输出。在该项目的设计中采用了两重化输入方式，一个现场输入信号通过端子排分配到两个独立的输入模块IC660BBD020，每个模块连接到单独的 Genius 总线BELDEN9182。
2、输出子系统的配置
GE GMR输出子系统包括四模块“H”型、二模块“I”型和二模块“T”型的模块组配置，可根据项目成本、项目规模等综合考虑选用输出子系统的配置。输出模块组对从CPU来的输出进行表决，将表决结果输出到负载。基于所有设备的可靠性和可用性 ，采用了“T”型输出配置。每一个现场输出是由两个源型（Source）模块IC660BRD020并联接在负载的一端，负载的另一端接地。这种结构即是失败安全（Fail Safe）的又是容错(Fault Tolerant)的。配置如下图所示。
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