利用DeltaV系統的診斷和組態功能提高儀表聯鎖的可靠性

朱 杰 邸佩英

(中國石油蘭州石化公司設備維修公司，蘭州 730060)

儀表聯鎖保護是指在生產過程中，當過程值滿足一定條件時，相應地執行機構動作，或自動啟用備用系統，或進行安全停車，以保證工藝參數在可控范圍內，和生產的安全進行。由此可見，聯鎖保護系統既要能在聯鎖條件下執行準確、迅速地聯鎖動作，又要能在正常工況下不影響生產裝置的正常運行。但在聯鎖回路中，參與聯鎖的一次儀表信號線的虛接、短路，操作或維護人員的誤操作以及現場存在的信號干擾等，都可能使聯鎖發生誤動作，給企業帶來不必要的經濟損失和安全隱患。如果能在不影響聯鎖回路正確動作的前提下，避免聯鎖誤動作，就可以大幅提高聯鎖保護系統的可靠性了。解決儀表聯鎖誤動作的方法有很多，最常見的是采用冗余技術(如三取二表決)，采用這種方案能有效避免由于測量回路故障引發的聯鎖誤動作，但需要增加設備和額外的投資。在此，筆者利用利用DeltaV系統豐富的診斷和組態功能達到了相同的目的。

1 應用實例與解決方案①

圖1是筆者在儀表維護過程中截取的某測溫回路的歷史趨勢。可以看出，溫度測量值在正常值與滿量程之間劇烈波動(后經檢查是現場振動導致補償導線虛接引起的)。若測溫回路參與聯鎖，必然會使聯鎖保護回路誤動作。為了防止聯鎖誤動作，需要過濾錯誤信號，同時必須在操作員監控畫面上顯示報警，提示儀表維護人員及時排除故障。

圖1 某測溫回路歷史趨勢

利用DeltaV系統的診斷和組態功能來解決聯鎖系統的誤動作。在DeltaV功能塊級別參數中，過程值的ST值表示過程值狀態。若DeltaV診斷系統認定測量值狀態正常，則PV.ST值為128。當數據或模塊狀態非正常時(ST值小于128)，在聯鎖動作之前切除聯鎖，先避免誤動作。在儀表人員處理故障后，ST值恢復為正常值，聯鎖投用。同時，為了確保生產和設備的安全，若操作人員認為出現儀表故障必須進行聯鎖動作，也可選擇儀表故障不切除聯鎖。

假設有一低壓聯鎖回路邏輯，當壓力低于100kPa時聯鎖停泵。聯鎖邏輯改進前程序執行過程為(圖2)：現場變送器檢測信號經模擬量輸入通道進入PI101模塊進行運算，過程值(PV.CV值)被MTR01模塊中的CND(條件塊)調用，若條件塊被使能(Disable參數值為0)且過程值滿足聯鎖條件則輸出值為1，DC塊輸出停止信號，聯鎖動作；若條件塊未被使能或不滿足聯鎖條件，則輸出值為0，不聯鎖。

圖2 PI101與MTR101聯鎖回路數據流

2 改造方法與實現過程

2.1 添加模塊

為了避免聯鎖誤動作，筆者把控制方案做了

如下改進(圖3)：在PI101模塊下添加一個ACTION塊，作用是當診斷系統判定測量值壞(PV.ST<128)時，將MTR01模塊中的條件塊Disable參數賦值成1，即切除聯鎖。這時即使測量值(此時測量值為假值)達到聯鎖值，由于Disable參數值為1，條件塊也不會發出1信號使DC塊輸出聯鎖信號。同時，由于Disable參數的賦值必須在聯鎖動作前發生，還需讓PI101模塊的掃描周期小于MTR01的掃描周期(測試時掃描周期分別為100ms和1s)，這樣就避免了聯鎖誤動作。為了確保安全，還需在監控畫面提示儀表故障且聯鎖被切除，并讓操作人員選擇是否繼續切除聯鎖，選擇是則不停機；選否則聯鎖動作停機。需要注意的是，儀表故障處理后必須及時投用聯鎖。

圖3 添加模塊后PI101與MTR101聯鎖回路數據流

經過測試，這種方案取得了令人比較滿意的效果。但一些由于儀表原因引發的測量值不準有時不會被監測和診斷。這時聯鎖誤動作仍會發生，由此，筆者提出第二種方案。

2.2 利用DeltaV組態工具

眾所周知，一些被測變量由于存在容量滯后，不可能發生突變(如溫度參數、液位參數)。若這類參數參與聯鎖，當過程值在短時間內發生急劇變化時，可以肯定是測量回路的某一環節存在問題，這時可以考慮DCS系統自動切除聯鎖。筆者以某溫度高聯鎖回路進行說明，原邏輯為TI101溫度高于90℃，MTR01停機。

改進前聯鎖程序執行過程與上例雷同，不再贅述。改進方案如圖4所示：在TI101模塊下添加一個ACTION塊，作用是檢測相鄰兩個掃描周期(測試時掃描周期為100ms)內測量值的差值，當差值大于20℃時，將MTR01模塊下的條件塊Disable參數賦值成1，即切除聯鎖。T101模塊的掃描周期小于MTR01掃描周期。DCS仍需組態報警提示，還需組態給操作人員選擇是否繼續切除聯鎖的軟開關。

圖4 利用DeltaV組態工具改進后TI101與MTR101聯鎖回路數據流

這種方法的缺點在于僅適用于存在滯后不可能突變的被測變量，對于可能急劇變化的過程量(如壓力)則不能使用，否則可能導致聯鎖不動作的嚴重后果，危及生產安全。

3 結束語

儀表聯鎖保護系統對裝置的安全生產至關重要，其可靠與否直接關系到工作人員和設備的安全，對儀表聯鎖回路的任何改動都應慎之又慎。筆者所述改進方案雖然在測試中取得了成功，并在最大限度地避免聯鎖誤動作的同時保證了安全生產，但是方案的實際投用還需要具體到每一聯鎖回路進行充分的研究和論證。