提高系統穩定性聯鎖優化方法的研究

許飛，翟雅旭，許偉

（中國石油烏魯木齊石化公司 化肥廠，烏魯木齊 830019）

烏魯木齊石化化肥廠一合成裝置儀表控制系統主要包括：ESD、DCS系統等。ESD安全控制系統具有故障安全性。即無論是裝置發生事故還是控制系統發生故障都要保證生產裝置安全停車,并使裝置處于安全狀態,從而避免事故的發生,防止對操作人員的傷害及對環境的污染等。因此系統[1]的安全可靠、動作及時是非常重要的。

ESD緊急停車系統：采用了TRICONEX公司TS3000系統[2]，系統通過TRICON1131.4.1軟件開發，能實現裝置緊急停車聯鎖控制等功能；對現場裝置或機組進行安全保護[3]，防止危險擴散造成巨大損失。目前一化裝置系統共分成5個NODE(節點)，機架20多個；系統通過網線與上位系統通訊，實現控制信息的讀取與傳遞，與DCS通過MODBUS實現數據通訊；系統具有硬件診斷、SOE功能，通過打印歷史記錄信息分析事故事件。

DCS一化采用了日本橫河公司CENTUM-CS3000系統[4]，該系統由兩個域構成，所有操作站通過雙冗余V-NET網與控制站連接，實現控制信息的讀取與傳遞；工程師站與操作站之間通過E網連接，實現信息的傳遞，CS3000系統實現的功能有：通過功能模塊實現工藝過程復雜控制，通過順控表實現空分等裝置的程序控制；通過MODBUS實現與ESD系統的數據通訊，系統具有事件記錄功能可打印歷史趨勢和過程報告，分析事故事件。

1 現狀分析

目前一化空分有兩套裝置分別為4111和4121工段，天然氣壓縮機兩臺4112K1/K2，氣化爐3臺12F1-1/2/3。凈化工段4116、4126工段，4117合成氨工段。為滿足工藝生產對裝置間聯鎖對應關系的要求，儀表多次重復的修改程序中原有的聯鎖條件從而改變對應的聯鎖關系。這要求操作人員具有較高的技術水平和專業門檻，熟練掌握ESD系統，再者每次的在線修改邏輯耗時耗力且效率低下，在線下裝存在風險：在修改程序時誤操作，將錯誤的聯鎖關系下裝；下裝次數過多可能引起系統故障報警；頻繁修改程序可能導致出錯，如果遇到CRC致命錯誤，將會使程序文件損壞無法恢復。常態化修改程序以及在線下裝勢必會給安全生產帶來隱患。

通過統計2012年1月到2013年3月期間聯鎖變更的相關票證，其中在線修改聯鎖關系并下裝的次數在每年6次以上。而這些聯鎖變更的主要原因是現有聯鎖邏輯關系考慮不夠周全，只能滿足全負荷下所有裝置運行的聯鎖關系。根據生產形勢，如果只需要部分裝置運行，就要做出相應調整以達到最合理的節能增效模式。因此需要一種省時、省力、效率高又合理的聯鎖優化方案，這個方案可以把每次調整后邏輯關系的變化都考慮在內，以后無需在線下裝程序即可滿足多種對應關系。從而能夠減少下裝程序的次數，避免引起安全隱患，達到一化大聯鎖控制系統的優化、提高系統穩定性的目的。

圖1 邏輯圖Fig.1 the logic diagram

圖2 邏輯圖Fig.2 the logic diagram

圖3 邏輯圖Fig.3 the logic diagram

圖4 聯鎖邏輯圖Fig.4 Interlocking logic diagram

2 聯鎖邏輯優化方法概述

2.1 增加12F1-1/2全停的聯鎖條件以及旁路開關d26COS1/2

原有邏輯關系為12F1-3停26工段停。聯鎖邏輯優化方法：增加12F1-1/2全停的聯鎖條件，并且增加旁路開關。通過改變旁路開關狀態即可選擇12F1-3停或12F1-1/2全停對應26工段停[5]，見圖1所示。

2.2 增加26停17K1停聯鎖條件以及旁路開關g16PBP1/3

原有邏輯關系為16停17工段停，聯鎖邏輯優化方法：增加26停聯鎖條件，并且增加旁路開關g26SPBP1/g26SPBP3，通過改變旁路開關狀態可以選擇16停或26停對應17工段停的聯鎖關系[6]。如圖2所示。

2.3 增加11P3-1/2停、11P3-1/2與21P3-1/2全停兩個聯鎖條件以及g12COS1/3/5旁路開關，g12XZKG、21P3-1/2的選擇開關

原有邏輯關系為21P3-1/2停12F1-1，聯鎖邏輯優化方法：增加11P3-1/2停、11P3-1/2與21P3-1/2全停的聯鎖條件，并且增加旁路開關，通過改變旁路開關狀態可以實現以下對應關系：

1）11P3-1/2停對應12F1-1停。

2）21P3-1停對應12F1-1停。

3）21P3-2停對應12F1-1停。

4）11P3-1/2與21P3-1/2全停對應12F1-1停，如圖3所示。

上述為聯鎖條件對應12F1-1停的關系，此方法應用在12F1-2/3的2臺氣化爐，通過對新增旁路開關的運用，新、老空分液氧泵分別都能對應任何一臺氣化爐的聯鎖對應關系。這種組合關系可以滿足所有流程變動后的聯鎖關系。

2.4 12HIC1閥位開度控制方式選擇

增加旁路開關12COS1001/1002/100 3，可實現當12F1-2/3任意一臺氣化爐停，放空閥12HIC1閥位開度為30%，當12F1-2/3全停時，放空閥12HIC1閥位開度為50%，當壓力低于聯鎖值時放空閥12HCV1閥位開度[7]為20%。如圖4所示。

2.5 完善對應的相關操作卡

此次修改聯鎖邏輯關系共計8處，在每次聯鎖關系變動后都需要人員在工程師站操作，對旁路開關的狀態進行強置，因此制定了相關的電子版操作卡，作業時持卡操作。

3 結論

本文通過對一化大聯鎖程序優化的方法，通過增加聯鎖條件以及旁路開關，可實現不同工況下的聯鎖變更關系，有效減少了在線下裝次數，以及頻繁下裝可能引起的系統故障報警，提高了系統穩定性，也為操作人員節省時間提高工作效率。

通過實際運行，這次改造完全滿足了工藝對控制系統的要求。這是儀表專業作為優化控制方案的實例，也是攻關項目中一大挑戰，這對儀表的日常維護和推動自動化專業應用技術的深入發展定會有所裨益。本廠還將以此為契機，大力開展技術創新工作，促進儀表專業的深入發展。

[1]國家石油和化學工業局HG/T20511-2000,安全聯鎖系統設計規定[S].北京:中國標準出版社,2001.

[2]北京康吉森自動化設備技術有限公司.TRICON安全手冊失效模式分析[Z].

[3]王志剛.SHB-Z06-1999石油化工緊急停車及安全聯鎖系統設計導則[S].北京:中國石化出版社,1999.

[4]陳斌,屈文倩,徐志江.DCS自動化系統的維護和應用探析[J].科技創新與應用,2012(18).

[5]北京康吉森自動化設備技術有限公司.Tricon設計與安裝手冊[Z].

[6]北京康吉森自動化設備技術有限公司.LAB-Intouch Training[Z].

[7]田芳,諶海云,劉麗.CENTUM-CS3000系統組態調試及維護[J].儀器儀表用戶,2012(6).