運用DCS系統組態軟件提高裝置操作安全性的分析

齊文軍，張棟

（烏魯木齊石化公司 煉油廠，烏魯木齊 830019）

0 引言

DCS是分布式控制系統的英文縮寫（Distributed Control System），即為集散控制系統，它運用計算機技術、控制技術和通訊技術、圖形顯示技術來實現過程控制和過程管理的控制系統。DCS通常采用若干個控制器（過程站）對一個生產過程中的眾多控制點進行控制和檢測，各控制器間通過網絡連接并可進行數據交換。操作采用計算機操作站，通過網絡與控制器連接，收集生產數據，傳達操作指令[1]。DCS體現了分散控制集中管理。

烏魯木齊石化公司煉油廠DCS系統共23套系統、種類7種，分別是霍尼韋爾的PKS系統、橫河的CS3000系統、ABB的AC800M系統、FOXBORO的I/A系統、浙大中控JX-300X系統、和利時MACS系統、艾默生的PROVOX系統等。圖1為典型DCS系統結構圖。

石化煉油廠是一個長周期不間斷的運行企業，裝置的安全、平穩運行是非常重要的，操作人員需要24h連續操作，因此系統操作的安全可靠合理是保證裝置安全操作的條件。本文通過介紹霍尼韋爾PKS系統組態軟件實現聯鎖、優化操作面板、完善裝置過程報警管理來闡述裝置DCS操作的安全性和合理性。

1 實現聯鎖

加熱爐是常減壓裝置的核心設備，同時也是裝置的主要耗能設備。目前常減壓裝置、蠟催裝置的DCS系統采用一套霍尼韋爾的PKS系統。原設計均將裝置自產的初頂、常頂、減頂瓦斯直接作燃料進入本裝置加熱爐燃燒，未進行脫硫的瓦斯直接作為加熱爐燃料氣進入加熱爐燃燒不符合現行的環保法規和節能要求，根據環保指標和中石油股份公司加熱爐節能工作的要求，初常頂瓦斯罐分離出來的初、常頂瓦斯和減頂冷卻器EC-12分離出來的減頂瓦斯經過瓦斯脫液罐，分別進壓縮機K101、K102增壓后送至蠟催裝置的分餾塔頂油氣后冷器進口或出口，進煉廠系統瓦斯線進行脫硫。為了保證瓦斯經過分液罐排除后不帶液，不影響對后續瓦斯的使用，不會導致有毒氣體瓦斯隨著分液罐的切水排除，污染環境和保護壓縮機，DCS增加壓縮機K-101 K-102聯鎖，操作人員在流程圖看到的是動態的邏輯關系，聯鎖投用，手動停機是可以操作的。為了安全起見，操作時彈出對話框，經過二次確認后再將結果送出。聯鎖圖見圖2。

圖1 系統結構Fig.1 System structure

圖2 壓縮機K101聯鎖圖Fig.2 Compressor K101 interlock fi gure

使用PKS組態實現聯鎖功能，可以運用control module建立，從library中的LOGIC選取所需功能塊來實現圖2的邏輯關系，手動停機和聯鎖投用使用FLAG塊，在下層完成邏輯后，將下層的邏輯圖繪制到流程圖上，增加動態變色，當邏輯的條件LRC1022或LRC1012、機組停狀態達到報警值時，顯示黃色，用以提醒操作人員，當達到聯鎖值時，顯示紅色。手動停車為按鈕，當操作人員需要手動停車時，按此按鈕，會彈出對話框，詢問是否需要此項操作，需要則按確定，不需要則按取消，確認后此功能塊變紅，同時圖中的連接線變紅，以此提醒操作人員已完成手動停機，在聯鎖投用的情況下，邏輯結果K101機組停機變紅，機組進口閥XV1112關閉變紅，初頂瓦斯速斷閥HV1108打開變綠，常頂瓦斯速斷閥HV1109打開變綠。聯鎖投用也為按鈕，按此按鈕，會彈出對話框，詢問是投用聯鎖還是切除，需要則按確定，顯示為聯鎖投用，不需要則按取消，顯示為聯鎖切除。當條件滿足時，每個連接線變紅。結果部分K-101機組停機，XV1112關閉為紅色，HV1108打開，HV1109打開為綠色。這樣，聯鎖圖比較清晰，操作人員不會誤操作，以達到操作人員的操作可靠性。

在整個上層流程圖編輯中，只用繪圖工具按鈕的屬性進行選擇、變色，這樣組態簡單了，但操作不方便，流程圖上顯示的是將來要做的動作，已經完成的動作不會顯示。比如已經切除聯鎖，顯示為聯鎖投用，實際已經切除聯鎖，這樣會讓人產生誤解，以為現在是聯鎖投用。為了操作清晰可靠，采用按鈕腳本，使用VB進行編程，這樣每一次動作在聯鎖圖上顯示的就是實際的情況，不會引起上層和下層不一致的情況，從而提高了操作的安全可靠性。

圖3 控制方案Fig.3 Control schem

圖4 操作面板Fig.4 Operation panel

2 優化操作面板

常減壓、蠟催裝置有許多控制方案是需要操作人員在流程圖上進行方案選擇，這就要求組態人員在組態控制方案時考慮無擾動切換，使復雜的控制變得操作簡單。因為在緊急情況下，人的判斷和操作往往是滯后的、不可靠的，如果控制方案的操作復雜容易出現錯誤。控制方案見圖3[2]。

此控制方案是下層組態的變頻泵控制，操作人員在流程圖需要進行工頻控制、變頻控制的選擇，同時在出現波動或異常時需要進行手動控制，這就要求組態方案是無擾動控制，無論什么狀態下，輸出都不能出現波動。

在組態時，運用PKS系統提供的常規控制方案，使用PID，FANOUT,和AUTOMAN功能塊。操作面板使用PKS提供的各類基本操作面板，通過VB編程，重新編制，使所有的操作在一個面板完成，操作人員只需在流程圖畫面點擊位號就調出編制的面板，進行選擇，如圖4中，泵控制及閥控制使用按鈕進行選擇。當選擇閥控制時，會在面板上顯示閥門自動控制的提示，說明目前操作選擇閥控制，同時在MD顯示CAS狀態，自動將圖3的LM1202與上游LIC1202串聯起來，從而對調節閥LV1202進行自動調節。手動打到自動或自動打到手動都是無擾動的，操作人員無需考慮很多。合并所有的操作集中在一個操作面板進行操作，見圖4[3]。

3 完善報警管理

圖5 報警組Fig.5 Alarm set

DCS系統的報警分為過程數據報警和系統報警，一般系統報警是通過系統在線的診斷軟件將DCS系統的硬件，網絡通訊的出現問題進行報警。過程數據報警是工藝參數出現了異常，如測量值達到報警限定值，測量回路出現開路等，用于提醒操作人員，調整操作恢復到正常值。

一般在組態時，從裝置工藝流程將重要的參數設置高高、高、低、低低報警，根據參數的重要性，按照級別優先權或時間順序進行排列，在開工初期或操作調整期，大部分操作參數都設有報警值，這樣在操作不穩定時，會不停地出現參數報警。目前裝置都實行通崗操作，一個操作員同時監控幾個崗位，在出現工藝波動混亂的情況下每一分鐘只能處理一個報警，報警過多，會造成操作人員來不及查看，也容易引起忽略現象。

裝置設置過程報警和系統報警的目的是確保工廠的操作高效進行,根據這個情況,在原蠟催裝置PKS系統組態時，對裝置進行各個工段的分類，一個工段中，將相互有關聯的參數為一組，按照參數重要性分等級，根據組態取出各個功能塊的報警標志，在流程圖的下方或側面，增加按鈕，每個按鈕定義一個報警組，如圖5所示，再使用VB編程進行編程，一旦檢測到有報警信息，按鈕變紅色，同時操作人員點擊報警按鈕可以進行查看。

這樣進行組態，可以對報警進行有效的管理，操作人員迅速地找到報警點，有效地進行處理，大大提高了操作的安全可靠性。

4 結束語

通過利用PKS系統的組態功能及上層VB編程有效地結合進行聯鎖組態、操作面板的優化及報警分類管理的實現，大大提高了操作質量，避免誤操作的可能性，從而達到保障安全生產及保障經濟效益的目的。目前DCS系統沒有ESD系統具有較強的SOE事故事件分析功能，因此運用DCS現有的功能開發，挖掘DCS資源，充分發揮DCS的作用也具有很大的意義。

[1]Honeywell公司PKS系統資料[Z].

[2]石油化工儀表自動化培訓教材編寫組.自動控制基礎理論[M].北京:中國石化出版社,2009,07.

[3]楊忠寶,康順哲.VB語言程序設計教程[M].北京:人民郵電出版社,2010,12.