淺析冬季伴熱儀表聯(lián)鎖邏輯的優(yōu)化

孟航宇

（國(guó)家能源集團(tuán)寧夏煤業(yè)有限公司 煤制油分公司，銀川 750000）

0 引言

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和時(shí)代的發(fā)展，自動(dòng)化智能儀表和自動(dòng)控制理論在化工生產(chǎn)領(lǐng)域中已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用，很多化工企業(yè)依靠智能儀表來實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)操作，依靠聯(lián)鎖控制系統(tǒng)來應(yīng)對(duì)生產(chǎn)過程中的突發(fā)狀況，提高企業(yè)的生產(chǎn)效率，保證企業(yè)的生產(chǎn)安全。然而在冬季，隨著氣溫的降低，儀表導(dǎo)壓管管路內(nèi)的介質(zhì)會(huì)隨環(huán)境溫度降低而出現(xiàn)結(jié)晶、凝固、凍結(jié)的現(xiàn)象，部分液晶顯示儀表也會(huì)出現(xiàn)液晶屏不能正常顯示、電子處理信息遲緩滯后、顯示不準(zhǔn)確等現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)會(huì)影響企業(yè)生產(chǎn)運(yùn)行，造成聯(lián)鎖跳車、介質(zhì)泄漏、中毒、火災(zāi)、爆炸等安全事故[1]。本文以某化工廠為例，通過艾默生DCS 控制系統(tǒng)組態(tài)程序來實(shí)現(xiàn)相關(guān)聯(lián)鎖動(dòng)作：當(dāng)伴熱溫度低于3℃時(shí)，自動(dòng)解除伴熱聯(lián)鎖儀表的所有聯(lián)鎖條件；當(dāng)伴熱溫度高于10℃時(shí)，自動(dòng)投用伴熱聯(lián)鎖儀表的所有聯(lián)鎖條件。與此同時(shí)，在DCS 操作畫面中增加伴熱儀表巡檢畫面，設(shè)置伴熱儀表聯(lián)鎖解除、投用按鈕。該按鈕的作用是：在冬季，當(dāng)環(huán)境溫度低于10℃時(shí)，由操作人員手動(dòng)將該按鈕設(shè)置為冬季模式，此時(shí)，伴熱儀表根據(jù)伴熱溫度自動(dòng)控制相關(guān)儀表聯(lián)鎖投用、切除的情況。當(dāng)環(huán)境溫度高于20℃時(shí)，操作人員手動(dòng)將該按鈕切換為夏季模式，此時(shí)，伴熱儀表將不再根據(jù)伴熱溫度來自動(dòng)控制相關(guān)儀表聯(lián)鎖投用、切除情況。

1 儀表聯(lián)鎖的簡(jiǎn)介

隨著工藝技術(shù)的不斷發(fā)展與更新，自控技術(shù)水平不斷提高，人們對(duì)化工裝置安全生產(chǎn)考慮越來越細(xì)致，對(duì)聯(lián)鎖系統(tǒng)在保護(hù)設(shè)備、人員安全方面的重要性越來越關(guān)注，對(duì)聯(lián)鎖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)越來越重視。在化工廠中，聯(lián)鎖系統(tǒng)不僅可以對(duì)生產(chǎn)過程中存在的異常情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，在出現(xiàn)生產(chǎn)故障時(shí)通過自動(dòng)控制系統(tǒng)強(qiáng)制執(zhí)行局部或全部停機(jī)命令，而且可以防止介質(zhì)泄漏、儲(chǔ)罐爆炸等安全生產(chǎn)事故，保證生產(chǎn)流程的規(guī)范性，有效控制事故影響范圍，提高了化工生產(chǎn)安全性[2]。

DCS 控制系統(tǒng)作為當(dāng)前化工生產(chǎn)領(lǐng)域中應(yīng)用較為廣泛的自動(dòng)化系統(tǒng)之一，作為集實(shí)時(shí)顯示、參數(shù)調(diào)整、狀態(tài)監(jiān)督、故障報(bào)警及聯(lián)鎖保護(hù)等功能于一身的系統(tǒng)，在化工生產(chǎn)體系中的應(yīng)用可以為化工企業(yè)帶來更高的生產(chǎn)效率和更快的發(fā)展步伐[3]。本文所使用的是艾默生控制系統(tǒng)有限公司開發(fā)的DCS 控制系統(tǒng)，通過在控制工作室Control Studio中創(chuàng)建控制模塊、編寫語言表達(dá)式來實(shí)現(xiàn)在某一特定條件下，觸發(fā)相關(guān)儀表的聯(lián)鎖動(dòng)作。儀表聯(lián)鎖跳車的形式分為單點(diǎn)聯(lián)鎖、二取二聯(lián)鎖、三取二聯(lián)鎖等多種形式，本文中所涉及的聯(lián)鎖儀表均為單點(diǎn)聯(lián)鎖。

2 保溫伴熱儀表聯(lián)鎖投用、切除功能的實(shí)現(xiàn)

2.1 當(dāng)伴熱溫度低于3℃時(shí)，伴熱儀表聯(lián)鎖切除功能的實(shí)現(xiàn)

以艾默生DCS 控制系統(tǒng)中某液位測(cè)點(diǎn)為例（位號(hào)：LI1004）。當(dāng)該測(cè)點(diǎn)液位低于10%時(shí)，聯(lián)鎖閥門LV0001 關(guān)閉，該閥門安裝在儲(chǔ)罐出口關(guān)鍵位置。當(dāng)閥門長(zhǎng)時(shí)間關(guān)閉后，會(huì)造成反應(yīng)物不能及時(shí)向外輸送，影響下一級(jí)反應(yīng)。該液位測(cè)點(diǎn)所用儀表為雙法蘭液位計(jì)，介質(zhì)為高溫重質(zhì)蠟，當(dāng)溫度較低時(shí)，重質(zhì)蠟容易凝固，導(dǎo)致負(fù)壓側(cè)膜盒附著凝固后的蠟介質(zhì)，從而使壓力指示處于最小位置，引起閥門聯(lián)鎖關(guān)閉。

圖1 伴熱儀表聯(lián)鎖切除功能條件表達(dá)式Fig.1 Feature condition expression for interlocking interlocking of thermal meters

圖2 伴熱儀表聯(lián)鎖切除功能執(zhí)行表達(dá)式Fig.2 The performance expression of the interlocking function of the accompanying meter

當(dāng)伴熱溫度低于3℃時(shí)，若要實(shí)現(xiàn)伴熱儀表聯(lián)鎖切除功能，應(yīng)該在DCS 控制系統(tǒng)組態(tài)邏輯中增加CND 模塊和ACT 模塊，在條件CND 功能塊中書寫語句表達(dá)式：'//LI0001/PV.CV'＜3（如圖1 所示），在動(dòng)作ACT 功能塊中書寫語句表達(dá)式：‘//LIC0001/INTERLOCK/DISABLE.CV':=1（如圖2 所示），即可實(shí)現(xiàn)該測(cè)點(diǎn)伴熱溫度低于3℃時(shí)，自動(dòng)切除“LI1004 液位低于10%，LV0001 閥門聯(lián)鎖關(guān)閉”的功能。

2.2 夏季、冬季模式手動(dòng)切換功能

由于夏季環(huán)境溫度較高，儀表伴熱不用投入使用，設(shè)置夏季、冬季手動(dòng)切換按鈕可以使操作人員清晰直觀地看到當(dāng)前的控制模式，方便操作人員使用。當(dāng)伴熱投入使用時(shí)，由操作人員在畫面上手動(dòng)切換至冬季模式，投入儀表伴熱自動(dòng)聯(lián)鎖系統(tǒng)；當(dāng)伴熱停用后，由操作人員切換為夏季模式，切除儀表伴熱自動(dòng)聯(lián)鎖系統(tǒng)。

圖3 夏季、冬季模式手動(dòng)切換功能模塊搭建Fig.3 Construction of the function module for manual switching in summer and winter mode

若要實(shí)現(xiàn)冬季模式、夏季模式儀表伴熱自動(dòng)聯(lián)鎖系統(tǒng)的手動(dòng)切換功能，需在DCS 控制系統(tǒng)中增加內(nèi)部寫入模塊，將該模塊屬性中的Parameter type 選為Boolean 類型，該類型數(shù)值模式只有“true”和“false”。同時(shí)，在畫面上增加模式轉(zhuǎn)換按鈕，當(dāng)切換至冬季模式時(shí)，內(nèi)部寫入“true”；當(dāng)切換至夏季模式時(shí)，內(nèi)部寫入“false”，實(shí)現(xiàn)該按鈕投用、切除聯(lián)鎖的轉(zhuǎn)換功能。整體功能實(shí)現(xiàn)方法如圖3 所示。

2.3 增加DCS畫面操作按鈕

2.3.1 增加DCS畫面操作按鈕

在DCS 畫面中增加冬季、夏季模式切換按鈕，綠色代表當(dāng)前模式，灰色代表未投用。夏季時(shí)，操作人員通過點(diǎn)擊夏季按鈕，切除伴熱儀表聯(lián)鎖自動(dòng)控制功能，當(dāng)彈出允許切除確認(rèn)框時(shí)，操作人員點(diǎn)擊“是”，切除冬季伴熱儀表聯(lián)鎖自動(dòng)控制功能，進(jìn)入夏季模式，如圖4 所示。

冬季時(shí)，操作人員通過點(diǎn)擊冬季按鈕，投用伴熱儀表聯(lián)鎖自動(dòng)控制功能，當(dāng)彈出允許切除確認(rèn)框時(shí)，操作人員點(diǎn)擊“是”，投用冬季伴熱儀表聯(lián)鎖自動(dòng)控制功能，進(jìn)入冬季模式，如圖5 所示。

2.3.2 按鈕切換功能及彈出確認(rèn)框組態(tài)夏季模式按鈕中寫入如下語句表達(dá)式：

冬季模式按鈕中寫入如下語句表達(dá)式：

圖4 伴熱儀表夏季投用模式畫面Fig.4 Summer pitch mode picture of thermal meters

圖5 伴熱儀表冬季投用模式畫面Fig.5 Winter pitch mode picture of the accompanying thermal instrument

圖6 字符串可見性功能設(shè)置Fig.6 String visibility feature settings

2.3.3 畫面“當(dāng)前處于冬季模式”與“當(dāng)前處于夏季模式”字符切換功能實(shí)現(xiàn)

在畫面中插入“當(dāng)前處于冬季模式”語句字符串和“當(dāng)前處于夏季模式”語句字符串，在“當(dāng)前處于冬季模式”語句字符串的屬性中，增加可見性功能，如圖6 所示。當(dāng)HS 按鈕中F_CV 當(dāng)前值為1 時(shí)，該語句字符串可在畫面上顯示；同時(shí)，在“當(dāng)前處于夏季模式”語句字符串的屬性中，也增加可見性功能，當(dāng)HS 按鈕中F_CV 當(dāng)前值為0 時(shí)該語句字符串可在畫面上顯示。

3 結(jié)束語

通過在艾默生控制DCS 系統(tǒng)內(nèi)組態(tài)自動(dòng)投用、切除參與保溫伴熱的聯(lián)鎖儀表，實(shí)現(xiàn)冬季保溫伴熱聯(lián)鎖儀表的防凍邏輯優(yōu)化，大大降低了冬季因儀表伴熱溫度引起儀表輸出指示不準(zhǔn)確、處理信息遲緩滯后等一系列問題，從一定程度上避免了裝置聯(lián)鎖跳車、介質(zhì)泄漏、中毒、火災(zāi)、爆炸等安全生產(chǎn)事故的發(fā)生，保證了生產(chǎn)流程的規(guī)范性，提高了化工生產(chǎn)安全性。