DCS操作面板小開(kāi)發(fā)大作用

柴平海

(寧波中金石化有限公司,浙江寧波 315204)

1 引言

寧波中金石化有限公司采用的D C S控制系統(tǒng)有兩大品牌,分別是 EMERSON的Deltav和浙江中控的ECS-700。兩套DCS的規(guī)模大小約三萬(wàn)點(diǎn),涉及到19套裝置?？刂葡到y(tǒng)投用后,因?yàn)椴僮魅藛T的習(xí)慣不同,經(jīng)驗(yàn)不同,技能水平不同等,時(shí)常出現(xiàn)一些異常操作,小則導(dǎo)致部分裝置異常波動(dòng),大則導(dǎo)致全廠跳車,給現(xiàn)場(chǎng)人員帶來(lái)極大的安全隱患,給企業(yè)造成極大地經(jīng)濟(jì)損失。

鑒于以上情況,為了企業(yè)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展,安全利益最大化。作為控制系統(tǒng)主管技術(shù)人員,深入研究,全面分析,在自動(dòng)化控制方面能做哪些改進(jìn)?為此我們擺脫D C S廠家的原有設(shè)計(jì)框架,大膽想辦法,提出改進(jìn)建議,先從理論上論證其可行性,再同DCS系統(tǒng)廠家的開(kāi)發(fā)人員多次交流,最終強(qiáng)烈要求系統(tǒng)廠家立項(xiàng)開(kāi)發(fā)[1][2][3]。

2 DCS控制系統(tǒng)從以下三個(gè)方面進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)：

(1)將DCS原來(lái)操作面板上的單箭頭作為慢調(diào)按鈕,新增雙箭頭按鈕作為快調(diào)鍵,這樣開(kāi)發(fā)后很大程度上滿足了操作人員只是用鼠標(biāo)操作,極大地避免了因鍵盤誤操作導(dǎo)致裝置異常;(2)為了滿足開(kāi)停工或裝置異常工況時(shí),使用鍵盤快速操作,在以上基礎(chǔ)上,我們又開(kāi)發(fā)了DCS控制面板的輸入數(shù)值偏差上限報(bào)警提醒功能,確保了鍵盤操作時(shí)的安全。(3)重要測(cè)量點(diǎn)組態(tài)偏差報(bào)警、變化速率報(bào)警、聯(lián)鎖提前提醒報(bào)警,將這些報(bào)警匯總到一幅重要報(bào)警首出警告畫面,同時(shí)驅(qū)動(dòng)操作臺(tái)上新增的聲光報(bào)警器。確保了重要儀表提前發(fā)出警告信號(hào),給操作人員足夠的調(diào)整時(shí)間,確保了裝置平穩(wěn)長(zhǎng)久運(yùn)行。

圖1 PID操作面板

3 DCS二次開(kāi)發(fā)的具體方案

3.1 DCS原來(lái)操作面板上的單箭頭作為慢調(diào)按鈕,新增雙箭頭按鈕作為快調(diào)鍵的開(kāi)發(fā)方案

(1)DCS原來(lái)操作面板上只有單箭頭作為調(diào)按鈕,實(shí)用性較窄,只能滿足常規(guī)控制單元。(2)DCS原來(lái)操作面板的基礎(chǔ)上新開(kāi)發(fā)雙箭頭按鈕作為快調(diào)鍵,并將原來(lái)的單箭頭定義為慢調(diào)鍵。為了后期組態(tài)操作方便,將快調(diào)鍵和慢調(diào)鍵同該回路的測(cè)量值的小數(shù)點(diǎn)位數(shù)關(guān)聯(lián)。如果該測(cè)量值設(shè)置為一位小數(shù),則快調(diào)變量為1個(gè)單位,慢調(diào)量為0.1個(gè)單位;如果該測(cè)量值設(shè)置為兩位小數(shù),則快調(diào)變量為0.1個(gè)單位,慢調(diào)量為0.01個(gè)單位,以此類推。

3.2 DCS控制面板的輸入數(shù)值偏差上限報(bào)警提醒功能的開(kāi)發(fā)方案

(1)DCS系統(tǒng)的PID操作面板、手操器的輸入窗口對(duì)于輸入值無(wú)偏差上限限制,由于操作員的疏忽,極易造成輸入值過(guò)大,導(dǎo)致工藝操作不平穩(wěn)甚至停車。為此對(duì)原系統(tǒng)的P I D操作面板和手操器輸入面板進(jìn)行二次開(kāi)發(fā),增加偏差值上限限定,該上限值操作人員可修改設(shè)定。從而有效的避免操作員的操作失誤,保證生產(chǎn)的平穩(wěn)安全,新開(kāi)發(fā)的面板如圖1所示。(2)具體開(kāi)發(fā)內(nèi)容為：首先將所有PID/AO操作面板及詳細(xì)信息面板進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)。其次新增加二次確認(rèn)彈出窗口,一旦操作員的疏忽,本次輸入新值與原來(lái)的數(shù)值偏差大于預(yù)先設(shè)定好的偏差值上限,則系統(tǒng)自動(dòng)彈出二次確認(rèn)彈出窗口(如圖2所示),如果操作人不進(jìn)行確認(rèn),則本次輸入的數(shù)值無(wú)效,維持原狀。

開(kāi)發(fā)原理為：操作員通過(guò)操作面板給定輸出值,當(dāng)(新輸出值-原輸出值)＜=輸出量程的10%(此值為偏差上限),按”O(jiān) K”,則輸出值被直接修改;當(dāng)新輸出值-原輸出值)＞輸出量程的10%,按”O(jiān)K”,會(huì)彈出提示窗口：“輸出值超限,您確定要修改嗎？”,按”確定”按鈕,輸出值被修改,按”取消”按鈕則取消此次操作。

圖2 PID操作面板

3.3 重要測(cè)量點(diǎn)

組態(tài)偏差報(bào)警、變化速率報(bào)警、聯(lián)鎖提前提醒報(bào)警,將這些報(bào)警匯總到一張重要報(bào)警首出警告畫面,同時(shí)驅(qū)動(dòng)操作臺(tái)上新增的聲光報(bào)警器的開(kāi)發(fā)方案。

因石油化工廠中有很多高溫高壓的反應(yīng)器,有很多有毒有害、可燃易爆的化學(xué)介質(zhì),為此自動(dòng)化的安全控制尤為重要。為此我們通過(guò)對(duì)DCS的控制進(jìn)行開(kāi)發(fā)優(yōu)化,給重要高危設(shè)備設(shè)置多層保護(hù),確保其安全運(yùn)行,下面我們就列舉中金石化加氫反應(yīng)器上的自動(dòng)化多層保護(hù)技術(shù)。

(1)首先將關(guān)系到裝置能否平穩(wěn)運(yùn)行的重要控制監(jiān)測(cè)儀表篩選出來(lái),將這些儀表的高低、高高低低報(bào)警作為聯(lián)鎖提前提醒報(bào)警。(2)其次根據(jù)工藝運(yùn)行要求,篩選出測(cè)量值變化不能太大,要時(shí)刻控制在運(yùn)行要求的正常范圍,將這類儀表設(shè)置偏差報(bào)警,也就是設(shè)定值減去測(cè)量值的絕對(duì)值小于偏差設(shè)定值。(3)最后加氫反應(yīng)器的溫度變化不能劇烈,為此將這些溫度儀表設(shè)置速率報(bào)警。

將以上三層保護(hù)匯總到一點(diǎn),任何一臺(tái)儀表報(bào)警則將觸發(fā)重要報(bào)警提醒功能。該功能有三方面的作用：第一,在D C S操作站上自動(dòng)彈出報(bào)警指示燈,操作人員可進(jìn)入該首出報(bào)警畫面,一目了然便知那個(gè)系統(tǒng)在警告;第二,防止操作人員沒(méi)有在D C S系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)報(bào)警提醒,為此在操作臺(tái)上增加聲光報(bào)警器,確保操作人員第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)報(bào)警;第三,為了使操作人員在報(bào)警后能及時(shí)采取措施,將該聲光報(bào)警器再安裝一臺(tái)到總調(diào)度室,確保萬(wàn)無(wú)一失。

4 改造后應(yīng)用情況

中金石化現(xiàn)有的D C S控制系統(tǒng)經(jīng)過(guò)以上三個(gè)方面的小開(kāi)發(fā)后,給操作人員的操作帶來(lái)很大便利。首先、原來(lái)重要儀表的操作盯表需要很有經(jīng)驗(yàn)的熟練工盯表,改造后很多操作變的很傻瓜,重要儀表由DCS系統(tǒng)來(lái)盯表,減輕操作員工的工作負(fù)擔(dān)。其次、在正常工況時(shí)期,操作人員可以大膽快速進(jìn)行數(shù)值變量調(diào)整,鍵盤鼠標(biāo)可以同時(shí)使用,不要擔(dān)心因?yàn)檩斎脲e(cuò)誤,少輸或多輸一個(gè)零導(dǎo)致裝置跳車。平時(shí)操作靈活,在異常時(shí)自然能快速調(diào)整,提前將異常波動(dòng)調(diào)整到位。

5 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)實(shí)踐證明,本次D C S控制系統(tǒng)三個(gè)方面的小開(kāi)發(fā)給運(yùn)行操作人員帶來(lái)極大方便,提高了操作速度,提高了恢復(fù)異常工況的速度;避免了因誤操作導(dǎo)致裝置異常波動(dòng)或跳車,給裝置平穩(wěn)安全運(yùn)行提供了有力保障。以上DCS的小小開(kāi)發(fā)經(jīng)過(guò)實(shí)踐證明確實(shí)可行。

[1] 施仁.自動(dòng)化儀表與過(guò)程控制(第四版)[M].北京：電子工業(yè)出版社,2009.

[2] 韓兵.PLC與工控系統(tǒng)安全自動(dòng)化技術(shù)及應(yīng)用[M].北京：中國(guó)電力出版社,2011.

[3] 薛迎成,何堅(jiān)強(qiáng).工控機(jī)及組態(tài)控制技術(shù)原理與應(yīng)用[M].北京：中國(guó)電力出版社,2007.