DCS操作面板小开发大作用

柴平海

(宁波中金石化有限公司,浙江宁波 315204)

1 引言

宁波中金石化有限公司采用的D C S控制系统有两大品牌,分别是 EMERSON的Deltav和浙江中控的ECS-700。两套DCS的规模大小约三万点,涉及到19套装置。控制系统投用后,因为操作人员的习惯不同,经验不同,技能水平不同等,时常出现一些异常操作,小则导致部分装置异常波动,大则导致全厂跳车,给现场人员带来极大的安全隐患,给企业造成极大地经济损失。

鉴于以上情况,为了企业长远发展,安全利益最大化。作为控制系统主管技术人员,深入研究,全面分析,在自动化控制方面能做哪些改进?为此我们摆脱D C S厂家的原有设计框架,大胆想办法,提出改进建议,先从理论上论证其可行性,再同DCS系统厂家的开发人员多次交流,最终强烈要求系统厂家立项开发[1][2][3]。

2 DCS控制系统从以下三个方面进行二次开发：

(1)将DCS原来操作面板上的单箭头作为慢调按钮,新增双箭头按钮作为快调键,这样开发后很大程度上满足了操作人员只是用鼠标操作,极大地避免了因键盘误操作导致装置异常;(2)为了满足开停工或装置异常工况时,使用键盘快速操作,在以上基础上,我们又开发了DCS控制面板的输入数值偏差上限报警提醒功能,确保了键盘操作时的安全。(3)重要测量点组态偏差报警、变化速率报警、联锁提前提醒报警,将这些报警汇总到一幅重要报警首出警告画面,同时驱动操作台上新增的声光报警器。确保了重要仪表提前发出警告信号,给操作人员足够的调整时间,确保了装置平稳长久运行。

图1 PID操作面板

3 DCS二次开发的具体方案

3.1 DCS原来操作面板上的单箭头作为慢调按钮,新增双箭头按钮作为快调键的开发方案

(1)DCS原来操作面板上只有单箭头作为调按钮,实用性较窄,只能满足常规控制单元。(2)DCS原来操作面板的基础上新开发双箭头按钮作为快调键,并将原来的单箭头定义为慢调键。为了后期组态操作方便,将快调键和慢调键同该回路的测量值的小数点位数关联。如果该测量值设置为一位小数,则快调变量为1个单位,慢调量为0.1个单位;如果该测量值设置为两位小数,则快调变量为0.1个单位,慢调量为0.01个单位,以此类推。

3.2 DCS控制面板的输入数值偏差上限报警提醒功能的开发方案

(1)DCS系统的PID操作面板、手操器的输入窗口对于输入值无偏差上限限制,由于操作员的疏忽,极易造成输入值过大,导致工艺操作不平稳甚至停车。为此对原系统的P I D操作面板和手操器输入面板进行二次开发,增加偏差值上限限定,该上限值操作人员可修改设定。从而有效的避免操作员的操作失误,保证生产的平稳安全,新开发的面板如图1所示。(2)具体开发内容为：首先将所有PID/AO操作面板及详细信息面板进行二次开发。其次新增加二次确认弹出窗口,一旦操作员的疏忽,本次输入新值与原来的数值偏差大于预先设定好的偏差值上限,则系统自动弹出二次确认弹出窗口(如图2所示),如果操作人不进行确认,则本次输入的数值无效,维持原状。

开发原理为：操作员通过操作面板给定输出值,当(新输出值-原输出值)＜=输出量程的10%(此值为偏差上限),按”O K”,则输出值被直接修改;当新输出值-原输出值)＞输出量程的10%,按”OK”,会弹出提示窗口：“输出值超限,您确定要修改吗？”,按”确定”按钮,输出值被修改,按”取消”按钮则取消此次操作。

图2 PID操作面板

3.3 重要测量点

组态偏差报警、变化速率报警、联锁提前提醒报警,将这些报警汇总到一张重要报警首出警告画面,同时驱动操作台上新增的声光报警器的开发方案。

因石油化工厂中有很多高温高压的反应器,有很多有毒有害、可燃易爆的化学介质,为此自动化的安全控制尤为重要。为此我们通过对DCS的控制进行开发优化,给重要高危设备设置多层保护,确保其安全运行,下面我们就列举中金石化加氢反应器上的自动化多层保护技术。

(1)首先将关系到装置能否平稳运行的重要控制监测仪表筛选出来,将这些仪表的高低、高高低低报警作为联锁提前提醒报警。(2)其次根据工艺运行要求,筛选出测量值变化不能太大,要时刻控制在运行要求的正常范围,将这类仪表设置偏差报警,也就是设定值减去测量值的绝对值小于偏差设定值。(3)最后加氢反应器的温度变化不能剧烈,为此将这些温度仪表设置速率报警。

将以上三层保护汇总到一点,任何一台仪表报警则将触发重要报警提醒功能。该功能有三方面的作用：第一,在D C S操作站上自动弹出报警指示灯,操作人员可进入该首出报警画面,一目了然便知那个系统在警告;第二,防止操作人员没有在D C S系统中发现报警提醒,为此在操作台上增加声光报警器,确保操作人员第一时间发现报警;第三,为了使操作人员在报警后能及时采取措施,将该声光报警器再安装一台到总调度室,确保万无一失。

4 改造后应用情况

中金石化现有的D C S控制系统经过以上三个方面的小开发后,给操作人员的操作带来很大便利。首先、原来重要仪表的操作盯表需要很有经验的熟练工盯表,改造后很多操作变的很傻瓜,重要仪表由DCS系统来盯表,减轻操作员工的工作负担。其次、在正常工况时期,操作人员可以大胆快速进行数值变量调整,键盘鼠标可以同时使用,不要担心因为输入错误,少输或多输一个零导致装置跳车。平时操作灵活,在异常时自然能快速调整,提前将异常波动调整到位。

5 结语

经过实践证明,本次D C S控制系统三个方面的小开发给运行操作人员带来极大方便,提高了操作速度,提高了恢复异常工况的速度;避免了因误操作导致装置异常波动或跳车,给装置平稳安全运行提供了有力保障。以上DCS的小小开发经过实践证明确实可行。

[1] 施仁.自动化仪表与过程控制(第四版)[M].北京：电子工业出版社,2009.

[2] 韩兵.PLC与工控系统安全自动化技术及应用[M].北京：中国电力出版社,2011.

[3] 薛迎成,何坚强.工控机及组态控制技术原理与应用[M].北京：中国电力出版社,2007.