隨著我國現(xiàn)代化建設(shè)的發(fā)展，各種類型工業(yè)建筑建設(shè)正在加快發(fā)展，在建設(shè)過程中，尤其是對火災(zāi)的防范越來越被人們所重視。近年來國家消防法已頒布和實施了相關(guān)的法律法規(guī)，工程建設(shè)中對火災(zāi)的防范被提高到法律的高度。對消防系統(tǒng)要求貫徹的“防消結(jié)合，以防為主”的原則又標志著火災(zāi)自動報警系統(tǒng)將扮演更加重要的角色。從１９世紀４０年代到２０世紀９０年代，火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的發(fā)展，從最初感溫探測技術(shù)報警產(chǎn)品問世到感煙探測技術(shù)的成功，從多線制傳統(tǒng)的報警系統(tǒng)發(fā)展為２０世紀８０年代后期的智能化報警系統(tǒng)、９０年代后期在歐美國家出現(xiàn)的無線報警系統(tǒng)以及空氣樣本分析系統(tǒng)等，火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的發(fā)展正向著不斷降低誤報率和探測性能越來越完善的趨勢更新和進步。作為工程技術(shù)人員如何針對不同工程的特殊性選擇合理實用的產(chǎn)品和技術(shù)來滿足工程的需要，筆者結(jié)合為上海賽科項目設(shè)計的火災(zāi)自動報警系統(tǒng)方案談?wù)勥@方面的體會供大家參考。
１項目概況
上海賽科９０萬噸/年乙烯工程是由中國石化總公司、上海石化公司和英國石油公司?ＢＰ?中外雙方按５０％投資建設(shè)的大型石油化工工程。工程的全部設(shè)施將建在位于上海漕涇的化學工業(yè)區(qū)，共包括乙烯裝置、芳烴抽提裝置、丁二烯抽提裝置、苯乙烯裝置、聚苯乙烯裝置、聚乙烯裝置、聚丙烯裝置、丙烯腈裝置等八套生產(chǎn)裝置以及界區(qū)內(nèi)的公用工程、儲運和輔助設(shè)施。工程共占地約２０４．１４公頃，估計建成需投資１６０～１８０億元。該公司承擔了其中苯乙烯、聚苯乙烯、聚乙烯三套生產(chǎn)裝置和總體工程的設(shè)計、采購、施工服務(wù)。
２設(shè)計方案
賽科項目借鑒了部分國外的工程設(shè)計經(jīng)驗，提出了一系列針對工程儀表、控制、信息管理系統(tǒng)的技術(shù)要求：
（１）建立企業(yè)局域網(wǎng)絡(luò)?Ｅ－ＬＡＮ?和控制局域網(wǎng)絡(luò)?Ｃ－ＬＡＮ?。控制局域網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)包括分配控制系統(tǒng)?ＤＣＳ?、緊急停車系統(tǒng)?ＥＳＤ?、火災(zāi)和氣體探測系統(tǒng)?ＦＧＤＳ?、安全儀表系統(tǒng)和電力監(jiān)視系統(tǒng)等；
（２）工程設(shè)置一個中央控制室，在中央控制室內(nèi)設(shè)置ＤＣＳ、ＥＳＤ、ＦＧＤＳ等系統(tǒng)操作站和輔助站等人機接口，對裝置和公用工程設(shè)施進行控制、操作和管理；
（３）裝置和公用工程設(shè)施將分別設(shè)置現(xiàn)場站，現(xiàn)場控制站內(nèi)設(shè)有ＤＣＳ、ＥＳＤ過程控制單元、數(shù)據(jù)采集及各種機柜、火災(zāi)和氣體報警盤，采用冗余通信光纜到中央控制室；
（４）火災(zāi)和氣體探測系統(tǒng)應(yīng)采用雙重或三重冗余系統(tǒng)，應(yīng)獨立完成火災(zāi)和可燃性、有毒氣體檢測、報警和保護功能。
基于這些要求，尤其是在其他工程中一般單獨設(shè)置的生產(chǎn)工藝流程中可燃性和有毒氣體探測報警系統(tǒng)在賽科項目中被要求與火災(zāi)報警系統(tǒng)合并統(tǒng)一為一套系統(tǒng)來考慮，同時賽科項目要求所采用的各方面技術(shù)要達到國際先進水平等等，筆者最終選擇了采用可編程邏輯控制器?ＰＬＣ?和智能型火災(zāi)報警控制器組合作為裝置內(nèi)現(xiàn)場系統(tǒng)控制器的方案。
賽科項目共有８套裝置，每套裝置均包含獨立的工藝設(shè)施和現(xiàn)場儀表控制室、變配電站。不同裝置內(nèi)的控制系統(tǒng)都需要通過全廠控制局域網(wǎng)為其預留的接口以規(guī)定的通訊協(xié)議方式與該局域網(wǎng)鏈接。
在中央控制室內(nèi)，操作人員可以利用連接在各控制系統(tǒng)服務(wù)器上的工作站瀏覽來自不同裝置的控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)，并同時向各個裝置控制系統(tǒng)發(fā)出指令。以苯乙烯裝置為例，在裝置內(nèi)現(xiàn)場儀表站里設(shè)置的火災(zāi)和氣體探測系統(tǒng)，以ＰＬＣ作為最終與局域網(wǎng)鏈接的系統(tǒng)控制器，主要考慮其可實現(xiàn)冗余的產(chǎn)品特點，而一般的二總線火災(zāi)報警控制器無冗余考慮。同時，ＰＬＣ與局域網(wǎng)的鏈接以及局域網(wǎng)的傳輸干線、傳輸設(shè)備均以冗余設(shè)計。這次方案選用了雙冗余ＰＬＣ，ＰＬＣ與外接設(shè)備的鏈接是通過輸入輸出卡?Ｉ/Ｏ卡?完成的。Ｉ/Ｏ卡共有數(shù)字開關(guān)量?ＤＩ/ＤＯ?和模擬量?ＡＩ/ＡＯ?兩種，該方案中主要選擇了模擬量的輸入輸出卡，主要是考慮它能夠分辯和區(qū)分來自各種鏈接報警設(shè)備的報警和開路、短路故障。這樣做在一定程度上能夠彌補ＰＬＣ控制器不能辨別真實火災(zāi)和探測器受污染狀態(tài)而引虛假火災(zāi)的不足，降低誤報率。
智能型火災(zāi)報警控制器則作為系統(tǒng)的分控制器?負責接收裝置區(qū)內(nèi)現(xiàn)場儀表站和變配電站內(nèi)部的火災(zāi)探測器報警信號。火災(zāi)報警控制器與ＰＬＣ核心控制器之間采用總線通訊方式鏈接。考慮到這種通訊方式的單一性和火災(zāi)報警控制器無冗余功能，通訊的安全可靠性比直接鏈接到ＰＬＣ輸入輸出卡低，方案設(shè)計又在ＰＬＣ控制器和火災(zāi)報警控制器之間增加硬線鏈接?主要是將火災(zāi)報警控制器的故障報警信號直接送到ＰＬＣ?以便在發(fā)生故障時盡快采取緊急措施。這樣進行ＰＬＣ控制器和火災(zāi)報警控制器的組合方法主要是考慮現(xiàn)場儀表站和變配電站內(nèi)部的安全防護等級基本等同于民用建筑?采用先進的智能火災(zāi)報警系統(tǒng)可以發(fā)揮其優(yōu)勢，二總線結(jié)構(gòu)方便線路敷設(shè)，智能型探測器則可以有效降低誤報率。火災(zāi)報警控制器收到報警信號并對其進行判斷真?zhèn)魏罂梢詫缶盘柹蟼髦粒校蹋每刂破鳎@樣就起到了過濾誤報的作用。
而設(shè)置在裝置生產(chǎn)區(qū)的探測器、報警器?由于其安全等級高于建筑物內(nèi)部的安全等級，保證其正常穩(wěn)定的工作是頭等大事。而且這些區(qū)域又大多屬于氣體或粉塵防爆區(qū)域?探測器、報警器均為室外安裝，防護等級也有更高的要求。在這樣的條件下，電子產(chǎn)品的設(shè)置和安裝都比正常環(huán)境下有更大的困難，也更容易出現(xiàn)故障和問題。如果裝置生產(chǎn)區(qū)的報警設(shè)備因為故障或其他原因沒有正常報警的話，可能會造成巨大的經(jīng)濟損失和嚴重后果。因此，將裝置生產(chǎn)區(qū)域內(nèi)的報警設(shè)備直接連接到具有冗余功能的ＰＬＣ控制器報警是非常必要的。除此之外，設(shè)置于裝置生產(chǎn)區(qū)內(nèi)的消防水系統(tǒng)、噴淋系統(tǒng)、空調(diào)通風系統(tǒng)與火災(zāi)報警相關(guān)的設(shè)施中有需送到控制器顯示的狀態(tài)報警信號和需控制器聯(lián)動的驅(qū)動信號均送到ＰＬＣ控制器或由其發(fā)出指令來實現(xiàn)。另外，現(xiàn)場用于疏散和報警的警號和報警閃燈也由ＰＬＣ控制器內(nèi)的輸出卡來驅(qū)動。對于這些外接輸入輸出設(shè)備，ＰＬＣ的Ｉ/Ｏ卡就相當于總線制火災(zāi)報警系統(tǒng)中的輸入輸出模塊，而鏈接到這些Ｉ/Ｏ卡上的探測器、警報器也必須選用非地址式的傳統(tǒng)探測器、警報器。例如防爆區(qū)域內(nèi)設(shè)置的手動報警按鈕，應(yīng)選擇非地址式的隔爆型按鈕，才可以鏈接到冗余的ＰＬＣＩ/Ｏ卡上。
至于可燃性和有毒氣體探測器，在以往單獨設(shè)置的系統(tǒng)方案中均是直接連接到ＰＬＣ控制器Ｉ/Ｏ卡上進行報警。在賽科項目中，絕大多數(shù)氣體探測器均設(shè)置在裝置生產(chǎn)區(qū)域內(nèi)，公用工程設(shè)施內(nèi)部只有極少數(shù)幾個。考慮到氣體檢測和報警本身對整個生產(chǎn)過程來說是非常重要的，它是衡量生產(chǎn)裝置是否在正常工作的重要手段，如果將公用工程設(shè)施內(nèi)少數(shù)氣體探測器接入智能型火災(zāi)報警系統(tǒng)的話，其能否與火災(zāi)報警控制器之間正常通訊也有待考證。
所以本方案中將氣體探測器按照全部接入ＰＬＣ控制器來設(shè)計。
值得一提的是，在設(shè)計方案中還考慮了ＰＬＣ控制器與ＤＣＳ的通訊鏈接。這條鏈接的作用是將火災(zāi)和氣體探測的報警信號及時傳送給ＤＣＳ系統(tǒng)，使得ＤＣＳ系統(tǒng)能夠?qū)⑿畔⒓皶r傳遞到各個生產(chǎn)和安全控制系統(tǒng)，采取緊急措施。以上便是賽科項目苯乙烯裝置火災(zāi)和氣體探測系統(tǒng)的設(shè)計方案。本方案的系統(tǒng)框圖見下圖所示。
３系統(tǒng)性能比較
本方案有以下幾個明顯的特點?
（１）突破了以往根據(jù)成套單一的火災(zāi)報警產(chǎn)品設(shè)計的固定思路，整合了總線制火災(zāi)報警控制系統(tǒng)和冗余ＰＬＣ的優(yōu)勢；
（２）根據(jù)工程中不同區(qū)域環(huán)境的特點，靈活地選擇系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能，并運用安全可靠的通訊手段來集成不同結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)；
（３）采用了國際上流行的局域網(wǎng)技術(shù)、冗余和系統(tǒng)集成等先進的設(shè)計思想，為將來對企業(yè)各系統(tǒng)的統(tǒng)一管理提供了便利。
推出這樣一個設(shè)計方案，目的是為賽科項目設(shè)置一套安全、可靠、適用的火災(zāi)報警系統(tǒng)，同時也希望提供一種火災(zāi)報警系統(tǒng)設(shè)計新思路，供大家參考。當然，方案本身還存在一定的不足之處?需要有關(guān)專家和廣大從事火災(zāi)報警系統(tǒng)設(shè)計的工程技術(shù)人員共同探討，使其不斷地更新和完善。