石化裝置有毒氣體監測技術的研究建筑工程論文

石化裝置有毒氣體監測技術的研究建筑工程論文

　　摘 要：在石化廠內，伴隨著生產過程而產生的各種各樣的有毒有害氣體對人類的危害問題越來越嚴重。石油化工生產過程中產生的有毒氣體，對生產安全和環境保護都造成了巨大的威脅。因此有毒氣體監測報警系統在石油化工領域有著廣泛的需求。因此，為了保障人們的生命安全，設置安全報警系統是十分必要的。文章通過分析某石化公司的監控技術及應用，以為石化廠以及石化裝置提供更安全的保障。

　　關鍵詞：石化裝置；有毒氣體；跟蹤監控技術

　　在石化工廠內，存在著很多有毒氣體以及可燃性氣體。這些有毒有害氣體充斥在整個工廠內，嚴重威脅著人們的生命安全。近幾年來，石化行業頻頻發生安全事故，例如，爆炸、火災等。這些事故給人們帶來了極大的傷害，也給石化工廠造成了一定的經濟損失。為了給企業和工作人員的生命安全提供更可靠的保障，石化工廠要隨時監測氣體的濃度，將有害氣體的濃度控制在安全范圍內。

　　1 系統介紹

　　該控制系統的核心是采用了PLC三冗余系統，與現場氣體探測器共同組成完整的監控模式。該控制系統由多種配置組成，其包括（2×3）冗余通信控制器、雙冗余CPU和DO、AI模塊（三冗余）、以及附件配置。其配置數量都達到了SIL3等級配置的標準，其等級達到SIL3/TUV6。PLC可實現數據交換以及通信（上位DCS和雙冗余RS-485接口間的通信）功能。通過以太網技術，操作員和工作站彼此間可進行數據交換。在現場，用氣體濃度探測器采集氣體濃度，所采集的數據信息經PLC控制系統整合之后，通過以太網輸出到監控計算機。通過監控計算機，可以看到現場的情況以及報警提示。

　　2 硬件系統構成

　　2.1 內設故障檢測模塊

　　其內部配置采取安全的PLC冗余系統。其系統可實現智能識別故障功能以及自動還原功能。在系統不中斷運行的狀況下，所有智能模塊均可實現維修和更換零件等工作。

　　2.2 現場采集氣體濃度

　　采集氣體濃度的探測器的電流信號為4-20毫安。其電流信號采用“三取二”表決機制，其經隔離柵傳入到三冗余AI卡件。這里的隔離柵是特別定制的，其作用是防止電流短路、防止雷擊、以及保護濾波器件等。為了避免因硬件問題導致系統出現故障，其硬件采取的是分離式結構保護以及無耦合設計。通道之間各自獨立，其中一個通道若出現問題，其他通道都不會受到影響，能正常運行。

　　2.3 雙CPU處理邏輯任務

　　系統采用安全的CPU雙冗余，兩個CPU可以同時運行，其邏輯運算的速度有所提高。系統采用了CPU同步表決機制，若其中一個CPU不能正常運行時，另一個CPU不受影響，可以正常處理邏輯任務。

　　2.4 輸出

　　系統的輸出模塊采用的是雙冗余DO模塊（保生產型）。模塊將負載跟OVDC并聯在一起，這種設計的優點是若線路有一條出現故障，其另一端的二極管特性就發揮作用。其模塊的控制輸出就是有效輸出。

　　2.5 數據處理

　　通信網絡是由以太網、工業交換機和工控機組成，CPU通過通信網絡實現了彼此間的數據交換。數據的處理、顯示等工作最終由工控機來進行。

　　3 軟件程序的設計

　　3.1 PLC程序

　　軟件程序的設計包含兩部分，分別是PLC程序設計和上位機程序設計。在PLC程序設計中，關于邏輯程序及組態的開發所選用的是Prophecy Machine Edition軟件。該軟件對操作系統有要求，其運行環境必須是基于微軟公司開發的Windows操作系統。Prophecy Machine Edition軟件提供的系統是完整的，可自動化解決系統方案。PLC程序由三部分組成，分別為系統的冗余、硬件組態、主程序塊。

　�。�1）系統的冗余。在GMR Configuration中，采用Prophecy Machine Edition軟件設置系統的冗余參數，可對CPU的數量和類型以及同步數據區間等進行設置，在機架中，也可對總線控制器的位置進行設置，還可以對AI模塊和DO模塊的表決方式等信息進行設置。

　　（2）硬件組態。在硬件組態過程中要完成硬件的組態功能。在以太網模塊中，該站需設置一個網絡地址。在總線控制器中，控制器間的交換數據空間要根據GMR組態生成的文件進行配置。

　�。�3）主程序塊。主程序塊包含三大功能塊，其主要是對數據進行采集、處理和輸出的工作。為了對探測器的當前狀態進行判斷，以及實現報警提示，采用梯形圖的方式在主程序塊中編寫邏輯。在采集數據時，先是讀取數字，然后經一系列的處理，將探測器的電流轉換成電壓值。在處理數據時，為了判斷探測器的當前狀態，需將轉換成的電壓值設定高/低報警值。在輸出數據時，依據探測器的動態狀態，輸出對應的控制狀態。

　　3.2 上位機程序

　　為實現多數據的讀入工作，上位機軟件讀取PLC數據采用的是數組方式，通過腳本程序將性質相同的多個數據以點的方式賦值給對應的程序點。上位機由總貌圖、分布圖（探測器）、查詢功能、系統設置以及用戶權限管理構成�？偯矆D可顯示探測器的信息，包含濃度、單位、量程等。探測器分布圖，直觀的再現了現場的探測器的位置，根據分布圖能快速的查找到探測器。查詢功能是操作人員可以動態的查詢到每個探測器的實時歷史報警記錄。

　　4 結語

　　綜上可述，該監測系統，安全性較高，且系統運行情況正常，能有效的監測生產過程中有毒有害氣體的濃度，并實時進行報警，既不影響生產工作，也保證了人們的安全。

　　參考文獻

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　　[3] 蘇岸廷.在《石油化工可燃氣體和有毒氣體檢測報警設計規范》下的氣體檢測技術及其應用[J].輕工科技，2012（05）.

　　作者簡介： 崔少飛，北華航天工業學院，本科，飛行器制造工程專業。

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