篇一：ESD紧急停车系统
ESD紧急停车系统按照安全独立原则要求，独立于DCS集散控制系统，其安全级别高于DCS。在正常情况下，ESD系统是处于静态的，不需要人为干预。作为安全保护系统，凌驾于生产过程控制之上，实时在线监测装置的安全性。只有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。一般安全联锁保护功能也可由DCS来实现。但是对于较大规模的紧急停车系统应按照安全独立原则与DCS分开设置有以下几方面原因：（1）降低控制功能和安全功能同时失效的概率，当维护DCS部分故障时也不会危及安全保护系统;
（2）对于大型装置或旋转机械设备而言，紧急停车系统响应速度越快越好。这有利于保护设备，避免事故扩大；并有利于分辨事故原因记录。而DCS处理大量过程监测信息，因此其响应速度难以作得很快；
（3）DCS系统是过程控制系统，是动态的，需要人工频繁的干预，这有可能引起人为误动作；而ESD是静态的，不需要人为干预，这样设置ESD可以避免人为误动作。
（4 ）ESD不像DCS,有个操作站，操作员想改个什么值就能改，ESD最多有个操纵台，上面有一些开关按钮指示灯，它与DCS通讯，把进入ESD的信号的值传到dCS中，在DCS组态画面上显示，让操作工了解ESD信号的状态，但是操作工不能通过DCS操作站改变那些值。大部分的ESD系统都是SIL等级3的，可以用可编程控制器，如果SIL等级是4，就得用固态继电器，那是不能改的。搭好了就那么待着，谁也不能随便改。不过SIL4只适用于核电站。工业企业都是SIL3的。
1、SIS系统从广义上讲等同于ESD系统。见HG/T 20511-2000条文说明3.1.1 “安全联锁系统（SIS）也称为紧急停车系统（ESD）、安全停车系统（SSD）或安全仪表系统（SIS）。”如果要细分的话，我认为SIS系统可以分为ESD系统和FGS系统两部分。FGS指Fire&Gas System，火气系统，也就是火灾和可燃气体（包括有毒气体）检测报警系统。
2、至于SIS系统是否要独立设置，这取决于系统的SIL（安全完整度）等级。对于1级和2级安全联锁系统，SIS的逻辑单元宜与过程控制系统分开，3级安全联锁系统，SIS的逻辑单元应与过程控制系统分开。见HG/T 20511 信号报警、安全联锁系统设计规定。
SIS是安全仪表系统，它包括测量元件，安全逻辑解算器，执行元件等部分．常见ＥＳＤ指紧急停车系统，它只是一种安全逻辑解算器，是ＳＩＳ的一个组成部分．SIS是各种安全保护层之一,用来确保工艺安全的.
DCS主要用来实现控制和不涉及安全的联锁逻辑.一旦DCS无法将相应的工艺参数控制在安全范围内时,这时一旦有安全风险,SIS就要行使它的功能来确保安全.
当然SIS也不是保证安全的唯一手段,一旦SIS系统失效,通常还应该有机械装置来保证安全,如安全阀等
也就是说重要到要停车的联锁才进SIS，其他不需要停车的联锁进DCS就好了！涉及到停车就是SIS！
ESD和SIS的级别要比DCS高，ESD和SIS基本都用多重冗余的PLC构成，响应速度快
篇二：紧急停车系统(ESD)维护保养记录
紧急停车系统（ESD）维护保养记录
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篇三：紧急停车系统ESD
全国化工仪表维修工技师、高级技师培训辅导讲义——第一讲：ESD紧急停车系统
第一讲 ESD紧急停车系统
1 名称、作用、构成
紧急停车系统（Emergency ShutDown system – ESD）亦称为安全仪表系统（Safety – Instrument System – SIS）、安全联锁系统（Safety Interlock System –SIS）、安全关联系统（Safety Related System – SRS）、仪表保护系统（Instrument Protective System – IPS）等。以下统称ESD。
大多石油和化工生产过程具有高温、高压、易燃、易爆、有毒等危险。当某些工艺参数超出安全极限，未及时处理或处理不当时，便有可能造成人员伤亡、设备损坏、周边环境污染等恶性事故。这就是说，从安全的角度出发，石油和化工生产过程自身存在着固有的风险。
ESD是一种经专门机构认证、具有一定安全度等级，用于降低生产过程风险的安全保护系统。它不仅能响应生产过程因超出安全极限而带来的危险，而且能检测和处理自身的故障，从而按预定的条件或程序使生产过程处于安全状态，以确保人员、设备及工厂周边环境的安全。
ESD由检测单元（如各类开关、变送器等）、控制单元和执行单元（如电磁阀、电动门等）组成，其核心部分是控制单元。从ESD 的发展过程看，其控制单元部分经历了电气继电器（Electrical）、电子固态电路（Electronic）和可编程电子系统（Programmable Electronic System），即E/E/PES三个阶段。
图1为由PES构成的ESD。
图1 ESD的构成
2 ESD的相关标准及认证机构
鉴于ESD涉及到人员、设备、环境的安全，因此各国均制定了相关的标准、规范，使得ESD的设计、制造、使用均有章可循。并有权威的认证机构对产品能达到的安全等级进行确认。这些标准、规范及认证机构主要有：
① 我国石化集团制定的行业标准SHB-Z06-1999《石油化工紧急停车及安全联锁系统设计导则》。 ② 国际电工委员会1997年制定的IEC 61508/61511标准，对用机电设备（继电器）、固态电子设备、可
编程电子设备（PLC）构成的安全联锁系统的硬件、软件及应用作出了明确规定。 ③ 美国仪表学会制定的ISA-S84.01-1996《安全仪表系统在过程工业中的应用》。 ④ 美国化学工程学会制定的AICHE（ccps）-1993，《化学过程的安全自动化导则》。
⑤ 英国健康与安全执行委员会制定的HSE PES-1987，《可编程电子系统在安全领域的应用》。 ⑥ 德国国家标准中有安全系统制造厂商标准-DIN V VDE 0801、过程操作用户标准-DIN V 19250和DIN
V 19251、燃烧管理系统标准-DIN VDE 0116等。
⑦ 德国技术监督协会（TüV）是一个独立的、权威的认证机构，它按照德国国家标准（DIN），将ESD
所达到的安全等级分为AK1～AK8，AK8安全级别最高。其中AK4、AK5、AK6为适用于石油和化学工业应用要求的等级。
3 ESD和DCS的比较
DCS与由PES构成的ESD的主要区别有：
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4 ESD设计应遵循的原则
① 原则上应独立设置（含检测和执行单元）； ② 中间环节最少； ③ 应为故障安全型；
④ 采用冗余容错结构。 5 故障安全原则
组成ESD的各环节自身出现故障的概率不可能为零， 且供电、供气中断亦可能发生。
当内部或外部原因使ESD失效时，被保护的对象（装置）应按预定的顺序安全停车，自动转入安全状态（Fault to Safety），这就是故障安全原则。
具体体现：
① 现场开关仪表选用常闭接点，工艺正常时，触点闭合，达到安全极限时触点断开，触发联锁动作，
必要时采用“二选一”、“二选二”或“三选二”配置。
② 电磁阀采用正常励磁，联锁未动作时，电磁阀线圈带电，联锁动作时断电。
③ 送往电气配电室用以开/停电机的接点用中间继电器隔离，其励磁电路应为故障安全型。
④ 作为控制装置（如PLC）“故障安全”意味着当其自身出现故障而不是工艺或设备超过极限工作范围
时，至少应该联锁动作，以便按预定的顺序安全停车（这对工艺和设备而言是安全的）；进而应通过硬件和软件的冗余和容错技术，在过程安全时间（PST-Process Safety Time）内检测到故障，自动执行纠错程序，排除故障。
6 隐故障与显故障
① 隐故障（Covert Fault）：不对危险产生报警，允许危险发展的故障，是故障危险故障（SHB-Z06-1999）。 Covert Fault：Fault that can be classified as hidden， concealed， undetected， uevealed， latent， ect. （ISA-S84.01-1996）
② 显故障（Overt Fault）：能显示出故障自身存在的故障，是故障安全故障（SHB-Z06-1999）。 Overt Fault：Fault that can be classified as announced， detected， revealed，ect.（ISA-S84.01-1996）
7 安全性及响应失效率
当工艺条件达到或超过安全极限值时，ESD本应引导工艺过程停车，但由于其自身存在隐故障（危险故障）而不能响应此要求，即该停车而拒停，降低了安全性。
衡量安全性的指标为响应失效率或称要求的故障率（PFD：Probability of Failure on Demand）。它是安全联锁系统按要求执行指定功能的故障概率。是度量安全联锁系统按要求模式工作故障率的目标值（SHB-Z06-1999）。
不同的工业过程（如生产规模、原料和产品的种类、工艺和设备的复杂程度等）对安全的要求是不同的。上述的国际标准将其划分为若干安全度等级（SIL：Safety Integrity Level）。
SIL和PFD的对应关系见表1：
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表1
8 可用性及可用度
工艺条件并未达到安全极限值，ESD不应引导工艺过程停车，但由于其自身存在显故障（安全故障）而导致工艺过程停车，即不该停车而误停，降低了可用性。
可用度（A：Availability）是指系统可使用工作时间的概率，用百分数计算：
A?
MTBF
（SHB-Z06-1999）
MTBF?MDT
MTBF：平均故障间隔时间（Mean Time Between Failures） MDT：平均停车时间（Mean Downtime）
9 冗余和容错
冗余（Redundant）：具有指定的独立的N：1重元件，并且可以自动地检测故障，切换到后备设备上。（SHB – Z06 – 1999）
冗余系统（Redundant System）：并行地使用多个系统部件，以提供错误检测和错误校正能力的系统。（SHB – Z06 – 1999）。
容错（Fault Tolerant）：具有内部冗余的并行元件和集成逻辑，当硬件或软件部分故障时，能够识别故障并使故障旁路，进而继续执行指定的功能。或在硬件和软件发生故障的情况下，系统仍具有继续运行的能力。它往往包括三方面的功能：第一是约束故障，即限制过程或进程的动作，以防止在错误被检测出来之前继续扩大；第二是检测故障，即对信息和过程或进程的动作进行动态检测；第三是故障恢复即更换或修正失效的部件。（SHB – Z06 – 1999）
容错系统（Fault Tolerant System）：具有容错结构的硬件与软件系统。（SHB – Z06 – 1999）
总之，通过冗余和故障屏蔽的结合来实现容错。容错系统一定是冗余系统，冗余系统不一定是容错系统。容错系统的冗余形式有双重、三重、四重等。图2和图3A.B分别表示CPU冗余（双机热备）和三重化冗余容错系统。
现场设备
图2 CPU冗余（双机热备）
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图3A 三重模块冗余容错系统
输出端子
图3
三重位号冗余容错系统图3B 三重信号冗余容错系统
10 冗余逻辑的表决方法及其与安全性、可用性的关系
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以上可见：
① 隐故障（危险故障）使ESD该动而拒动，隐故障概率越高，安全性越差。 ② 显故障（安全故障）使ESD不该动而误动，显故障概率越高，可用性越差。
③ 1oo2（二选一）安全性最好，但可用性最差；2oo2（二选二）可用性最好，但安全性最差；2oo3（三
选二）可兼顾安全性和可用性，但结构复杂，成本高。
11 普通PLC和安全PLC的区别
普通PLC和可以作为ESD控制部分的安全PLC的主要区别是：普通PLC不是按故障安全型设计的，当系统内部元件出现短路故障时，它并不能检测到，因此其输出状态不能保证系统回到预定的安全状态。这种PLC只能用于安全度等级要求低的场合。现以输出电路为例予以说明。
图4是普通
图4 普通PLC DO卡示意图
当1、2两点短路时，来自PLC的控制信号将不起作用（失效），电磁阀将一直处于带电（励磁）状态，即需要联锁动作（电磁阀释电停车）时，由于此故障的存在而拒动，其输出不能保证处于安全停车状态。这就是违背了故障安全（Fault to Safety）的原则。
当1、2两点开路时，将导致误动作而停车，同样会带来损失。可见，这种普通PLC的DO卡输出电路的安全性和可用性都是不高的。
图5所示为一种带有安全性单容错的DO卡示意图（它是Honeywell SMS FSC-101型输出示意图）。
图5 安全性单容错DO卡示意图
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《esd紧急停车系统》
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