淺析冬季伴熱儀表聯鎖邏輯的優化

孟航宇

（國家能源集團寧夏煤業有限公司 煤制油分公司，銀川 750000）

0 引言

隨著科學技術的進步和時代的發展，自動化智能儀表和自動控制理論在化工生產領域中已經得到廣泛的應用，很多化工企業依靠智能儀表來實現遠程監測操作，依靠聯鎖控制系統來應對生產過程中的突發狀況，提高企業的生產效率，保證企業的生產安全。然而在冬季，隨著氣溫的降低，儀表導壓管管路內的介質會隨環境溫度降低而出現結晶、凝固、凍結的現象，部分液晶顯示儀表也會出現液晶屏不能正常顯示、電子處理信息遲緩滯后、顯示不準確等現象，嚴重時會影響企業生產運行，造成聯鎖跳車、介質泄漏、中毒、火災、爆炸等安全事故[1]。本文以某化工廠為例，通過艾默生DCS 控制系統組態程序來實現相關聯鎖動作：當伴熱溫度低于3℃時，自動解除伴熱聯鎖儀表的所有聯鎖條件；當伴熱溫度高于10℃時，自動投用伴熱聯鎖儀表的所有聯鎖條件。與此同時，在DCS 操作畫面中增加伴熱儀表巡檢畫面，設置伴熱儀表聯鎖解除、投用按鈕。該按鈕的作用是：在冬季，當環境溫度低于10℃時，由操作人員手動將該按鈕設置為冬季模式，此時，伴熱儀表根據伴熱溫度自動控制相關儀表聯鎖投用、切除的情況。當環境溫度高于20℃時，操作人員手動將該按鈕切換為夏季模式，此時，伴熱儀表將不再根據伴熱溫度來自動控制相關儀表聯鎖投用、切除情況。

1 儀表聯鎖的簡介

隨著工藝技術的不斷發展與更新，自控技術水平不斷提高，人們對化工裝置安全生產考慮越來越細致，對聯鎖系統在保護設備、人員安全方面的重要性越來越關注，對聯鎖系統的設計、實現越來越重視。在化工廠中，聯鎖系統不僅可以對生產過程中存在的異常情況進行監測，在出現生產故障時通過自動控制系統強制執行局部或全部停機命令，而且可以防止介質泄漏、儲罐爆炸等安全生產事故，保證生產流程的規范性，有效控制事故影響范圍，提高了化工生產安全性[2]。

DCS 控制系統作為當前化工生產領域中應用較為廣泛的自動化系統之一，作為集實時顯示、參數調整、狀態監督、故障報警及聯鎖保護等功能于一身的系統，在化工生產體系中的應用可以為化工企業帶來更高的生產效率和更快的發展步伐[3]。本文所使用的是艾默生控制系統有限公司開發的DCS 控制系統，通過在控制工作室Control Studio中創建控制模塊、編寫語言表達式來實現在某一特定條件下，觸發相關儀表的聯鎖動作。儀表聯鎖跳車的形式分為單點聯鎖、二取二聯鎖、三取二聯鎖等多種形式，本文中所涉及的聯鎖儀表均為單點聯鎖。

2 保溫伴熱儀表聯鎖投用、切除功能的實現

2.1 當伴熱溫度低于3℃時，伴熱儀表聯鎖切除功能的實現

以艾默生DCS 控制系統中某液位測點為例（位號：LI1004）。當該測點液位低于10%時，聯鎖閥門LV0001 關閉，該閥門安裝在儲罐出口關鍵位置。當閥門長時間關閉后，會造成反應物不能及時向外輸送，影響下一級反應。該液位測點所用儀表為雙法蘭液位計，介質為高溫重質蠟，當溫度較低時，重質蠟容易凝固，導致負壓側膜盒附著凝固后的蠟介質，從而使壓力指示處于最小位置，引起閥門聯鎖關閉。

圖1 伴熱儀表聯鎖切除功能條件表達式Fig.1 Feature condition expression for interlocking interlocking of thermal meters

圖2 伴熱儀表聯鎖切除功能執行表達式Fig.2 The performance expression of the interlocking function of the accompanying meter

當伴熱溫度低于3℃時，若要實現伴熱儀表聯鎖切除功能，應該在DCS 控制系統組態邏輯中增加CND 模塊和ACT 模塊，在條件CND 功能塊中書寫語句表達式：'//LI0001/PV.CV'＜3（如圖1 所示），在動作ACT 功能塊中書寫語句表達式：‘//LIC0001/INTERLOCK/DISABLE.CV':=1（如圖2 所示），即可實現該測點伴熱溫度低于3℃時，自動切除“LI1004 液位低于10%，LV0001 閥門聯鎖關閉”的功能。

2.2 夏季、冬季模式手動切換功能

由于夏季環境溫度較高，儀表伴熱不用投入使用，設置夏季、冬季手動切換按鈕可以使操作人員清晰直觀地看到當前的控制模式，方便操作人員使用。當伴熱投入使用時，由操作人員在畫面上手動切換至冬季模式，投入儀表伴熱自動聯鎖系統；當伴熱停用后，由操作人員切換為夏季模式，切除儀表伴熱自動聯鎖系統。

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

若要實現冬季模式、夏季模式儀表伴熱自動聯鎖系統的手動切換功能，需在DCS 控制系統中增加內部寫入模塊，將該模塊屬性中的Parameter type 選為Boolean 類型，該類型數值模式只有“true”和“false”。同時，在畫面上增加模式轉換按鈕，當切換至冬季模式時，內部寫入“true”；當切換至夏季模式時，內部寫入“false”，實現該按鈕投用、切除聯鎖的轉換功能。整體功能實現方法如圖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，綠色代表當前模式，灰色代表未投用。夏季時，操作人員通過點擊夏季按鈕，切除伴熱儀表聯鎖自動控制功能，當彈出允許切除確認框時，操作人員點擊“是”，切除冬季伴熱儀表聯鎖自動控制功能，進入夏季模式，如圖4 所示。

冬季時，操作人員通過點擊冬季按鈕，投用伴熱儀表聯鎖自動控制功能，當彈出允許切除確認框時，操作人員點擊“是”，投用冬季伴熱儀表聯鎖自動控制功能，進入冬季模式，如圖5 所示。

2.3.2 按鈕切換功能及彈出確認框組態夏季模式按鈕中寫入如下語句表達式：

冬季模式按鈕中寫入如下語句表達式：

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置Fig.6 String visibility feature settings

2.3.3 畫面“當前處于冬季模式”與“當前處于夏季模式”字符切換功能實現

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

3 結束語

通過在艾默生控制DCS 系統內組態自動投用、切除參與保溫伴熱的聯鎖儀表，實現冬季保溫伴熱聯鎖儀表的防凍邏輯優化，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鎖跳車、介質泄漏、中毒、火災、爆炸等安全生產事故的發生，保證了生產流程的規范性，提高了化工生產安全性。