化工生产过程自动化安全控制系统

由于化工生产过程工艺复杂，响应速度要求高，生产调度困难；同时，化工安全控制技术的相关标准规范缺乏，化工生产过程自动化安全控制系统的产品化、商品化程度不高，大多基于各类通用控制器或控制系统平台，可靠性、安全性、可用性、可维护性并不能得到保障；因此，大大制约了化工生产过程自动化安全控制系统的推广与应用。中国具有巨大的化工生产过程安全产品和安全系统需求。但是在很多情况下，由于没有安全标准的要求，这种安全产品和安全系统的需求被抑制了。由于没有强制的标准，一些在高危环境下生产的企业忽视安全生产的重要性，而且即使出了严重的事故，由于没有规范的安全管理手段和相应的法规惩处，企业得不到应有的惩罚，因此更加不重视安全生产。如果有一个强制的安全标准指导，高危企业必须采用安全设备保障安全生产，这样又促使安全产品的开发，从而达到一个良性循环。

化工生产过程自动化安全控制系统，以其可靠适用的设备和先进的控制技术，已被发达国家石油和化工企业普遍采用。在国内，各大中型石油和化工企业也得到广泛应用，国内中小企业已逐步接受。杭州优稳自动化系统有限公司与浙江大学合作承担的杭州市产学研项目——“化工生产过程自动化安全控制系统”（项目编号：20102131E36），该项目研发的化工生产过程自动化安全控制系统是对化工生产装置可能发生的危险进行快速响应和联锁保护的自动化仪表控制系统。主要研发内容包括高可靠安全主控系统和化工安全控制策略开发与仿真验证平台。该项目开发完成全部硬件模块、安全控制算法模块、仿真验证平台，及其相关工程集成技术，并在推广应用中试验验证与实施。

该项目的主要研究内容包括：

1. 高可靠安全主控系统研究：高可靠安全主控系统是专门为安全相关系统、或条件苛刻的任务而设计的，具有故障安全特征的计算机控制装置。作为主控系统应用于紧急停车系统、安全仪表系统、安全联锁系统等。该项目通过剖析国际主流安全控制系统的体系结构、功能设计、硬件设计、软件设计、容错机制、技术指标；遵循IEC61508/61511标准，基于双重化三重化模件硬件冗余技术和IEC61131编程软件设计开发实现具有高可靠性、高安全性特征的容错计算机控制系统。

2. 化工危险工艺安全控制策略研究：基于高可靠安全主控系统的硬件平台与软件平台，研究主要危险化工工艺生产装置的安全控制策略，形成符合IEC61131-3编程语言国际标准与IEC61508功能安全国际标准的主要危险化工过程的安全控制算法模块、动态仿真调试与功能验证软件平台，及其工程集成解决方案。如涉及光气及光气化、电解（氯碱）、氯化、硝化、合成氨、裂解（裂化）、氟化、加氢、重氮化、氧化、过氧化、胺基化、磺化、聚合、烷基化等化工过程的安全控制策略；通过所构建的标准化、规范化的安全控制策略库，降低对控制设计、工程实施、日常维护的要求；保障安全控制规范的有效贯彻与实施。

该项目实现的创新点及技术成熟程度包括：

1. 高可靠安全主控系统实现三重化容错结构设计，达到高可靠性和高可用率；系统内置所有的开关量和模拟量的输入表决算法、输出表决算法、输入输出自检和故障报告机制，无需用户编程，只要组态配置即可实现冗余设计。

2. 实现控制系统模件/模块/功能电路的综合诊断、故障隔离与在线修复技术；模块在线安装、在线调整与联机接线技术。

3. 实现重点监管危险化工工艺的生产装置的安全控制算法库，构建符合IEC61131-3编程语言国际标准与IEC61508功能安全国际标准的标准化、规范化的安全控制算法模块，并形成化工安全专用策略库。

4. 实现主要危险化工工艺生产装置的过程控制与安全控制的动态仿真调试与功能验证软件平台。

5. 硬件模块与控制装置的电磁兼容性与抗干扰性指标满足相关国家标准工业3级A的要求；化工生产过程自动化安全控制系统功能安全设计符合相关国家标准及规范。

该项目完成后取得软件著作权2项，申请相关的发明专利1项，实用新型与外观专利2项，培养专业研究人才与工程人才10名。化工生产过程自动化安全控制系统在应用推广中，收集整理并提炼用户需求，持续改进相关产品；随后，在行业领域与区域市场，进行推广应用，扩大市场成果。该项目产品已推广应用200余套，实现销售2000多万元。

由于化工生产过程工艺复杂，响应速度要求高，生产调度困难；同时，化工安全控制技术的相关标准规范缺乏，化工生产过程自动化安全控制系统的产品化、商品化程度不高，大多基于各类通用控制器或控制系统平台，可靠性、安全性、可用性、可维护性并不能得到保障；因此大大制约了化工生产过程自动化安全控制系统的推广与应用。 中国具有巨大的化工生产过程安全产品和安全系统需求。但是在很多情况下，由于没有安全标准的要求，这种安全产品和安全系统的需求被抑制了。由于没有强制的标准，一些在高危环境下生产的企业忽视安全生产的重要性，而且即使出了严重的事故，由于没有规范的安全管理手段和相应的法规惩处，企业得不到应有的惩罚，因此更加不重视安全生产。如果有一个强制的安全标准指导，高危企业必须采用安全设备保障安全生产，这样又促使安全产品的开发，从而达到一个良性循环。 化工生产过程自动化安全控制系统，以其可靠适用的设备和先进的控制技术已被发达国家石油和化工企业普遍采用，在国内各大中型石油和化工企业也得到广泛应用，国内中小企业已逐步接受。杭州优稳自动化系统有限公司与浙江大学合作承担的杭州市产学研项目"化工生产过程自动化安全控制系统"(项目编号：20102131E36)，该项目研发的化工生产过程自动化安全控制系统是对化工生产装置可能发生的危险进行快速响应和联锁保护的自动化仪表控制系统 ，主要研发内容包括高可靠安全主控系统和化工安全控制策略开发与仿真验证平台。该项目开发完成全部硬件模块、安全控制算法模块、仿真验证平台，及其相关工程集成技术，并在推广应用中试验验证与实施。 该项目的主要研究内容包括： ①高可靠安全主控系统研究。高可靠安全主控系统是专门为安全相关系统、或条件苛刻的任务而设计的，具有故障安全特征的计算机控制装置。作为主控系统应用于紧急停车系统、安全仪表系统、安全联锁系统等。该项目通过剖析国际主流安全控制系统的体系结构、功能设计、硬件设计、软件设计、容错机制、技术指标；遵循IEC61508/61511标准，基于双重化三重化模件硬件冗余技术和IEC61131编程软件设计开发实现具有高可靠性、高安全性特征的容错计算机控制系统。 ②化工危险工艺安全控制策略研究。基于高可靠安全主控系统的硬件平台与软件平台，研究主要危险化工工艺生产装置的安全控制策略，形成符合IEC61131-3编程语言国际标准与IEC61508功能安全国际标准的主要危险化工过程的安全控制算法模块、动态仿真调试与功能验证软件平台，及其工程集成解决方案。如涉及光气及光气化、电解(氯碱)、氯化、硝化、合成氨、裂解(裂化)、氟化、加氢、重氮化、氧化、过氧化、胺基化、磺化、聚合、烷基化等化工过程的安全控制策略；通过所构建的标准化、规范化的安全控制策略库，降低对控制设计、工程实施、日常维护的要求；保障安全控制规范的有效贯彻与实施。 该项目实现的创新点及技术成熟程度包括： ①高可靠安全主控系统实现三重化容错结构设计，达到高可靠性和高可用率；系统内置所有的开关量和模拟量的输入表决算法、输出表决算法、输入输出自检和故障报告机制，无需用户编程，只要组态配置即可实现冗余设计；②实现控制系统模件/模块/功能电路的综合诊断、故障隔离与在线修复技术；模块在线安装、在线调整与联机接线技术；③实现重点监管危险化工工艺的生产装置的安全控制算法库，构建符合IEC61131-3编程语言国际标准与IEC61508功能安全国际标准的标准化、规范化的安全控制算法模块，并形成化工安全专用策略库。 ④实现主要危险化工工艺生产装置的过程控制与安全控制的动态仿真调试与功能验证软件平台。 ⑤硬件模块与控制装置的电磁兼容性与抗干扰性指标满足相关国家标准工业3级A的要求；化工生产过程自动化安全控制系统功能安全设计符合相关国家标准及规范。 该项目完成后取得软件著作权2项，申请相关的发明专利1项，实用新型与外观专利2项，培养专业研究人才与工程人才10名。化工生产过程自动化安全控制系统在应用推广中，收集整理并提炼用户需求，持续改进相关产品；随后，在行业领域与区域市场，进行推广应用，扩大市场成果。该项目产品已推广应用200余套，实现销售2000多万元。