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摘要：为了确保能有效地监控 LNG 生产、储运过程，确保运行可靠，操作维护方便，本项目仪控系统设计包括：一套用于工艺生产过程控制和运行监测的集散式控制系统（DCS）；一套用于保障安全的紧急停车控制系统（ESD）；一套F&G系统，以及切合工艺要求的高精确度仪表（包括 LNG 出站装车质量流量计、分析仪、温度、压力、流量等）等。仪控系统采用就地控制和中控室 DCS 控制相结合的原则，重要工艺参数的显示、控制、报警、逻辑联锁保护控制均由 DCS 系统完成。当生产装置出现紧急情况时，由ESD 发出保护联锁信号，对现场设备进行安全保护。
关键词：LNG；DCS；ESD；仪表控制
1、DCS系统
本项目DCS采用浙大中控控制系统，该系统（DCS）主要实现主要工艺参数的显示、趋势记录、历史事件的记录、报警、控制、打印、制表及流程图画面动态显示等功能。DCS 系统为整个系统的核心，工艺过程的所有常规控制或逻辑控制均可由 DCS 完成，当工艺参数越限时，能记忆、显示、打印并报警。DCS 系统除成套提供的液化装置工艺点外，还包括公用工程内重要的工艺参数，其余工艺装置区内重要的单机成套控制系统。
1.1 系统配置
1.1.1 主要控制器、电源、通讯采用 100%冗余配置，I/O 点备 10%～15%余量。
1.1.2 系统电源设计有可靠的后备手段（采用 UPS 电源），备用电源的切换时间小于5ms（保证控制器不能初始化）。系统电源故障在控制室内设有独立于 DCS 之外的声光报警。
1.1.3 DCS 的系统接地严格遵守技术要求，有良好的单端接地。
1.1.4 操作员站按钮的配置能满足机组各种工况下的操作要求。
1.1.5 系统设计有自我诊断和监测功能以确保系统的健康状态被报道，保障信号和控制安全，避免任何隐藏的故障。
1.2 设计原则
提供的控制、互锁和保护系统的安全性和整体性符合以下原则：
1.2.1 单个组件故障不给整个系统造成损失。
1.2.2 单个组件故障不给整个系统造成直接风险或系统跳闸。
1.2.3 单个组件故障不造成整个系统完全瘫痪。
1.2.4 系统设计有自我诊断和监测功能以确保系统的健康状态被报道，保障信号和控制安全，避免任何隐藏的故障
2、紧急停车系统（ESD）
本项目ESD采用美国GE控制系统，是真正的开放式系统并获得SIL2认证；双重化的硬件体系结合全面的冗余容错技术和特有的故障安全策略，使得系统可靠性达到99.999%。该ESD 系统按照完全独立的原则要求，独立于 DCS 系统，其安全级别高于 DCS。在正常情况下，ESD 处于静止状态。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 发出停车保护信号，对现场设备进行连锁保护。当整个系统停电、在火灾等紧急情况下，按下 ESD 机柜上“紧急停车”按钮，可切断所有紧急切断阀，同时急停相关设备，并将紧急停车信号送入 DCS。紧急停车后，整个系统开车时，需按下 ESD 机柜上“系统复位”按钮后，可在DCS 系统操作画面上分别手动操作各个紧急切断阀。在整个系统正常运行情况下，可在 DCS 系统操作画面上分别手动操作各个紧急切断阀和设备。
2.1 基本要求
ESD 系统的 PLC 中处理器、电源、通讯按实时热备冗余系统（独立机架）设计。PLC 所选用的模板是带电可插拔型模板，且每块模板都有自诊断功能。PLC 处理器能接受、处理其它站拷贝来的子程序，并可将本站的一些功能程序移植到需要的站场，以减少重复编程的工作量。PLC 系统能够满足所需的热备冗余配置要求。对硬件的地址分配设置、I/O 的量化等采用组态的方式完成。I/0 点 100%冗余，余量 10%（余量也应 100%冗余配置）。
2.2 设计原则
提供的控制、互锁和保护系统的安全性和整体性符合以下原则：
2.2.1 单个组件故障不给整个系统造成损失。
2.2.2 单个组件故障不给整个系统造成直接风险或系统跳闸。
2.2.3 单个组件故障不造成整个系统完全瘫痪。
2.2.4 当单个组件故障时，操作员有足够的时间和信息，通过手动干预，能够避免系统跳闸或系统运行构成风险。
3、F&G系统
该系统主要由三频红外复合火焰探测器、红外可燃气体探测器、防爆手动按钮、火灾报警控制器、防爆声光报警及其他附件等设备组成。F&G系统的首要功能是完成对各装置可能出现的气体泄漏和火灾情况进行检测并报警。通过安装于现场危险区域的气体及火灾探测器监控现场险情，当发生气体泄漏或火灾时，首先将报警信号（开关量DI）输出给ESD系统，并自动触发现场声光报警器，向巡检人员发出报警；由ESD系统通过RS485通讯协议（MODBUS/RTU）把这一系列的报警信号传至DCS，通过中央控制室的操作站DCS发出有针对性的报警，提醒操作人员采取相应措施，同时在DCS系统上可以组态的反映出本项目的火气平面布置图，并实时显示火气报警点的情况。
4、消防联动控制系统
4.1 现场发生火灾报警时，探测器探测到火灾发生，控制系统发出信号，启动消防用电设施，中央控制室内设消防强起按钮；启动现场干粉灭火系统；泡沫灭火系统。
4.2 当罐区集液池、装车区集液池内所设的低温探测器探測到有天然气泄漏时和火焰探测器探测到集液池有火灾发生时，通过火灾报警控制器和可燃气体报警器发出信号使泡沫罐自带的电磁阀与罐区集液池、装车区集液池的泡沫电动阀连锁开启，当罐区发生火灾时，火焰探测器探测到火灾，火灾报警控制器通过连锁现场的电动阀开启消防水喷淋降温。集液池的低温报警器探测到天然气泄漏向可燃气体报警控制器发出报警限号。
4.3 罐区潜污泵与罐区火焰探测器、可燃气体报警器及低温探测联动停，装车站潜污泵与装车站火灾报警及低温探测联动停。
4.4 在联动控制台上设启动按钮和显示转台信号等，用于启动罐区、装车区、消防泵房的电动阀组；和消防泵房的消防泵、稳压泵。
5、总结
本文介绍了仪表控制系统在50万方LNG工艺制造过程中的作用，并分别介绍了DCS系统、ESD系统、F&G系统、消防联动控制系统的工作原理、系统特点及设计原则和技术要求，以及各个系统在工艺流程过程中的独立功能和相互控制逻辑关系。
参考文献
[1]《50万方LNG工厂工艺技术文件》 安彩高科股份有限公司
[2]《50万方LNG工厂生产操作规范》 安彩高科股份有限公司
（作者单位：河南安彩高科股份有限公司）
关键词：LNG；DCS；ESD；仪表控制
1、DCS系统
本项目DCS采用浙大中控控制系统，该系统（DCS）主要实现主要工艺参数的显示、趋势记录、历史事件的记录、报警、控制、打印、制表及流程图画面动态显示等功能。DCS 系统为整个系统的核心，工艺过程的所有常规控制或逻辑控制均可由 DCS 完成，当工艺参数越限时，能记忆、显示、打印并报警。DCS 系统除成套提供的液化装置工艺点外，还包括公用工程内重要的工艺参数，其余工艺装置区内重要的单机成套控制系统。
1.1 系统配置
1.1.1 主要控制器、电源、通讯采用 100%冗余配置，I/O 点备 10%～15%余量。
1.1.2 系统电源设计有可靠的后备手段（采用 UPS 电源），备用电源的切换时间小于5ms（保证控制器不能初始化）。系统电源故障在控制室内设有独立于 DCS 之外的声光报警。
1.1.3 DCS 的系统接地严格遵守技术要求，有良好的单端接地。
1.1.4 操作员站按钮的配置能满足机组各种工况下的操作要求。
1.1.5 系统设计有自我诊断和监测功能以确保系统的健康状态被报道，保障信号和控制安全，避免任何隐藏的故障。
1.2 设计原则
提供的控制、互锁和保护系统的安全性和整体性符合以下原则：
1.2.1 单个组件故障不给整个系统造成损失。
1.2.2 单个组件故障不给整个系统造成直接风险或系统跳闸。
1.2.3 单个组件故障不造成整个系统完全瘫痪。
1.2.4 系统设计有自我诊断和监测功能以确保系统的健康状态被报道，保障信号和控制安全，避免任何隐藏的故障
2、紧急停车系统（ESD）
本项目ESD采用美国GE控制系统，是真正的开放式系统并获得SIL2认证；双重化的硬件体系结合全面的冗余容错技术和特有的故障安全策略，使得系统可靠性达到99.999%。该ESD 系统按照完全独立的原则要求，独立于 DCS 系统，其安全级别高于 DCS。在正常情况下，ESD 处于静止状态。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 发出停车保护信号，对现场设备进行连锁保护。当整个系统停电、在火灾等紧急情况下，按下 ESD 机柜上“紧急停车”按钮，可切断所有紧急切断阀，同时急停相关设备，并将紧急停车信号送入 DCS。紧急停车后，整个系统开车时，需按下 ESD 机柜上“系统复位”按钮后，可在DCS 系统操作画面上分别手动操作各个紧急切断阀。在整个系统正常运行情况下，可在 DCS 系统操作画面上分别手动操作各个紧急切断阀和设备。
2.1 基本要求
ESD 系统的 PLC 中处理器、电源、通讯按实时热备冗余系统（独立机架）设计。PLC 所选用的模板是带电可插拔型模板，且每块模板都有自诊断功能。PLC 处理器能接受、处理其它站拷贝来的子程序，并可将本站的一些功能程序移植到需要的站场，以减少重复编程的工作量。PLC 系统能够满足所需的热备冗余配置要求。对硬件的地址分配设置、I/O 的量化等采用组态的方式完成。I/0 点 100%冗余，余量 10%（余量也应 100%冗余配置）。
2.2 设计原则
提供的控制、互锁和保护系统的安全性和整体性符合以下原则：
2.2.1 单个组件故障不给整个系统造成损失。
2.2.2 单个组件故障不给整个系统造成直接风险或系统跳闸。
2.2.3 单个组件故障不造成整个系统完全瘫痪。
2.2.4 当单个组件故障时，操作员有足够的时间和信息，通过手动干预，能够避免系统跳闸或系统运行构成风险。
3、F&G系统
该系统主要由三频红外复合火焰探测器、红外可燃气体探测器、防爆手动按钮、火灾报警控制器、防爆声光报警及其他附件等设备组成。F&G系统的首要功能是完成对各装置可能出现的气体泄漏和火灾情况进行检测并报警。通过安装于现场危险区域的气体及火灾探测器监控现场险情，当发生气体泄漏或火灾时，首先将报警信号（开关量DI）输出给ESD系统，并自动触发现场声光报警器，向巡检人员发出报警；由ESD系统通过RS485通讯协议（MODBUS/RTU）把这一系列的报警信号传至DCS，通过中央控制室的操作站DCS发出有针对性的报警，提醒操作人员采取相应措施，同时在DCS系统上可以组态的反映出本项目的火气平面布置图，并实时显示火气报警点的情况。
4、消防联动控制系统
4.1 现场发生火灾报警时，探测器探测到火灾发生，控制系统发出信号，启动消防用电设施，中央控制室内设消防强起按钮；启动现场干粉灭火系统；泡沫灭火系统。
4.2 当罐区集液池、装车区集液池内所设的低温探测器探測到有天然气泄漏时和火焰探测器探测到集液池有火灾发生时，通过火灾报警控制器和可燃气体报警器发出信号使泡沫罐自带的电磁阀与罐区集液池、装车区集液池的泡沫电动阀连锁开启，当罐区发生火灾时，火焰探测器探测到火灾，火灾报警控制器通过连锁现场的电动阀开启消防水喷淋降温。集液池的低温报警器探测到天然气泄漏向可燃气体报警控制器发出报警限号。
4.3 罐区潜污泵与罐区火焰探测器、可燃气体报警器及低温探测联动停，装车站潜污泵与装车站火灾报警及低温探测联动停。
4.4 在联动控制台上设启动按钮和显示转台信号等，用于启动罐区、装车区、消防泵房的电动阀组；和消防泵房的消防泵、稳压泵。
5、总结
本文介绍了仪表控制系统在50万方LNG工艺制造过程中的作用，并分别介绍了DCS系统、ESD系统、F&G系统、消防联动控制系统的工作原理、系统特点及设计原则和技术要求，以及各个系统在工艺流程过程中的独立功能和相互控制逻辑关系。
参考文献
[1]《50万方LNG工厂工艺技术文件》 安彩高科股份有限公司
[2]《50万方LNG工厂生产操作规范》 安彩高科股份有限公司
（作者单位：河南安彩高科股份有限公司）