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(lái)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)操作，依靠聯(lián)鎖控制系統(tǒng)來(lái)應(yīng)對(duì)生產(chǎn)過(guò)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(chē)、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(guò)艾默生DCS 控制系統(tǒng)組態(tài)程序來(lái)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(huà)面中增加伴熱儀表巡檢畫(huà)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(lái)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(lái)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(lái)越關(guān)注，對(duì)聯(lián)鎖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)越來(lái)越重視。在化工廠中，聯(lián)鎖系統(tǒng)不僅可以對(duì)生產(chǎn)過(guò)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(guò)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(lái)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(kāi)發(fā)的DCS 控制系統(tǒng)，通過(guò)在控制工作室Control Studio中創(chuàng)建控制模塊、編寫(xiě)語(yǔ)言表達(dá)式來(lái)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(chē)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(mén)LV0001 關(guān)閉，該閥門(mén)安裝在儲(chǔ)罐出口關(guān)鍵位置。當(dāng)閥門(mén)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(mén)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(shū)寫(xiě)語(yǔ)句表達(dá)式：'//LI0001/PV.CV'＜3（如圖1 所示），在動(dòng)作ACT 功能塊中書(shū)寫(xiě)語(yǔ)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(mén)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(huà)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(xiě)入模塊，將該模塊屬性中的Parameter type 選為Boolean 類(lèi)型，該類(lèi)型數(shù)值模式只有“true”和“false”。同時(shí)，在畫(huà)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(xiě)入“true”；當(dāng)切換至夏季模式時(shí)，內(nèi)部寫(xiě)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(huà)面操作按鈕

2.3.1 增加DCS畫(huà)面操作按鈕

在DCS 畫(huà)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(guò)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(guò)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(xiě)入如下語(yǔ)句表達(dá)式：

冬季模式按鈕中寫(xiě)入如下語(yǔ)句表達(dá)式：

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

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

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

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

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)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(wèn)題，從一定程度上避免了裝置聯(lián)鎖跳車(chē)、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。