CN102339041B

CN102339041B - 用于联锁控制阀的集散控制系统

Info

Publication number: CN102339041B
Application number: CN2010102338211A
Authority: CN
Inventors: 陈燕斌; 黄莹; 刘涛
Original assignee: China Petroleum and Chemical Corp
Current assignee: China Petroleum and Chemical Corp
Priority date: 2010-07-19
Filing date: 2010-07-19
Publication date: 2013-01-02
Anticipated expiration: 2030-07-19
Also published as: CN102339041A

Abstract

本发明提供的用于联锁控制阀的集散控制系统包括控制器(1)，控制器(1)用于与多个联锁控制阀(3)分别连接，控制器(1)能够工作在常规模式和紧急模式，当工作在常规模式时，控制器(1)从初始开度值开始以预定的或输入的阀位开度值控制联锁控制阀(3)的阀位开度，当工作在紧急模式时，控制器(1)停止控制联锁控制阀(3)的阀位开度，并将阀位开度值回复到常规模式下的初始开度值。本发明提供的用于联锁控制阀的集散控制系统在联锁复位后，不会出现联锁控制阀的现场阀位开度突然跳转到事故前的阀位开度的情况，控制过程简单，可以有效避免二次联锁的发生，大大降低了生产装置的安全风险。

Description

用于联锁控制阀的集散控制系统

技术领域

本申请涉及化工生产装置中的安全联锁控制，尤其涉及一种用于联锁控制阀的集散控制系统。

背景技术

现有的化工生产装置通常采用DCS系统(集散控制系统)来实现生产过程的自动化控制，例如对设置在工艺设备和管道的介质流程上、对工艺介质流量的大小起控制作用的控制阀进行阀位开度的自动化控制。在DCS系统中，DCS操作站终端(即控制器)通过系统总线与各个控制阀连接，各个控制阀可以根据DCS操作站终端预先设置的或操作人员在DCS操作站终端(如通过DCS操作界面)输入的阀位开度操作指令来开启和关闭以及改变开度大小，由此实现对阀位开度的自动控制。随着生产规模的不断扩大，工艺反应过程的日益复杂，在生产过程中事故的发生率和危害度越来越受到重视。

为了在化工生产装置出现事故的情况下实现对装置的安全保护，现有的化工生产装置可以通过DCS系统中的SIS系统(安全停车系统)触发联锁触发信号控制带联锁功能的控制阀(即能够实现安全联锁保护的联锁控制阀)来实现安全控制。当化工生产装置出现事故而处于紧急联锁触发条件下时，DCS系统中的SIS系统通过触发联锁触发信号可以控制各个联锁控制阀完全关闭或开启(即现场阀位开度跳到0.00％或100％)，由此实现控制阀的安全联锁保护，确保化工生产装置本质安全。在紧急联锁条件触发期间，联锁控制阀的控制状态会由自动状态改变为手动状态，DCS系统在手动状态下无法控制联锁控制阀的阀位开度，DCS操作站终端处(DCS操作界面上显示的)仍是事故发生前的阀位开度(例如20.00％)，这时需要派外部操作人员到现场逐个检查确认联锁控制阀是否均关闭或开启到位。在联锁条件解除后，需要对DCS系统进行联锁复位，当操作人员输入联锁复位信号后，DCS系统在自动再次控制联锁控制阀的阀位开度。但由于此时DCS操作站终端处(DCS操作界面上显示的)仍是事故发生前的阀位开度(例如20.00％)，所以此时如果不将DCS操作站终端处的阀位开度值更改为与现场阀位开度一致(即更改为0.00％或100％)，则在联锁复位后，联锁控制阀的现场阀位开度会自动地从0.00％或100％突然跳到DCS操作站终端处(即DCS操作界面上显示的)的阀位开度(例如20.00％)。任意一个联锁控制阀现场阀位开度的突然跳转都可能导致引发二次联锁，甚至造成次生事故。为了避免上述情况的发生，在进行联锁复位时，必须由内部操作人员在DCS操作站终端处逐个确认各个联锁控制阀的控制状态并手动地将DCS操作站终端处的阀位开度更改为0.00％或100％(以实现DCS操作界面上显示的阀位开度与控制阀的现场阀位开度一致)。

这样的控制方式比较繁琐，并且由于事故发生突然，很容易因为内部操作人员的紧张和忙乱而导致手动更改阀位开度不到位，因此还是有可能出现某个(些)联锁控制阀在联锁复位后自动跳转到DCS操作界面上显示的事故发生前的阀位开度的情况，引发二次联锁，存在安全隐患。

发明内容

本发明的目的是针对现有化工生产装置中的DCS系统在进行联锁控制阀的阀位开度控制时存在的上述控制繁琐、有安全隐患的问题，提供一种在进行联锁复位时能够自动地将DCS操作站终端处的联锁控制阀的阀位开度值更改为与现场阀位开度一致的用于联锁控制阀的集散控制系统。

本发明提供的用于联锁控制阀的集散控制系统包括控制器，所述控制器用于与多个联锁控制阀分别连接，所述控制器能够工作在常规模式和紧急模式，当工作在常规模式时，所述控制器从初始开度值开始以预定的或输入的阀位开度值控制所述联锁控制阀的阀位开度，当工作在紧急模式时，所述控制器停止控制所述联锁控制阀的阀位开度，并将阀位开度值回复到常规模式下的初始开度值。

本发明提供的用于联锁控制阀的集散控制系统在联锁条件未触发(即控制器工作在常规模式)时，可以从联锁控制阀的阀位初始开度值(即0.00％或100％)开始，通过DCS操作站终端处预先设定的阀位开度值或内部操作人员输入的阀位开度值来控制联锁控制阀的阀位开度，当联锁条件触发(即控制器工作在紧急模式)后，可以自动地将DCS操作站终端处的阀位开度值更改为初始开度值(即0.00％或100％)，由于联锁条件触发后各个联锁控制阀的现场阀位开度均跳到了0.00％或100％，因此DCS操作站终端处更改后的阀位开度值与联锁控制阀的现场阀位开度一致，在联锁复位后，不会出现联锁控制阀的现场阀位开度突然跳转到事故前的阀位开度的情况，控制过程简单，可以有效避免二次联锁的发生，大大降低了生产装置的安全风险。

附图说明

图1为本发明提供的用于联锁控制阀的集散控制系统的结构示意图；

图2为本发明提供的用于联锁控制阀的集散控制系统中显示装置的联锁触发前的显示界面示意图；

图3为本发明提供的用于联锁控制阀的集散控制系统中显示装置的联锁触发后的显示界面示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明提供的用于联锁控制阀的集散控制系统做进一步的详细描述。

如图1所示，本发明提供的用于联锁控制阀的集散控制系统包括控制器1，所述控制器1用于与多个联锁控制阀3分别连接，所述控制器1能够工作在常规模式和紧急模式，当工作在常规模式时，所述控制器1从初始开度值开始以预定的或输入的阀位开度值控制所述联锁控制阀3的阀位开度，当工作在紧急模式时，所述控制器1停止控制所述联锁控制阀3的阀位开度，并将阀位开度值回复到常规模式下的初始开度值。该集散控制系统还包括多个联锁控制阀3(图1中仅示出3个)。

所述集散控制系统还包括显示装置2，所述控制器1与显示装置2连接，所述控制器1还用于当工作在常规模式时，控制显示装置2显示所述预定的或输入的阀位开度值。

DCS(Distributed Control System)被称为集散控制系统，是一个由过程控制级和过程监控级组成的以通信网络为纽带的多级计算机系统，在DCS系统中，操作站终端通过系统总线与各个现场执行机构连接，可以在操作站终端预先设置操作指令或现场输入操作指令，并经系统总线传送指令到各个现场执行机构，以实现对生产过程的自动控制，为本领域技术人员所公知。

根据本发明提供的DCS系统，操作站终端为控制器1，现场执行机构为多个联锁控制阀3(即带联锁功能的控制阀)，该控制器1通过系统总线与多个联锁控制阀3连接，用于控制联锁控制阀3的阀位开度。该控制器1为任意可以根据预先设置的程序的指示或操作人员输入的操作指令的指示输出阀位控制信号来控制联锁控制阀3的阀位开度的控制器，例如可以为PLC或单片机。可以在控制器1中预先设置阀位开度值，也可以由内部操作人员通过手动输入阀位开度指令来设置阀位开度值，根据生产装置的现场需要可以自行设定不同的阀位开度值。

联锁控制阀指的是带联锁功能的控制阀，其由控制阀和附件电磁阀组成，在常规控制状态下，通过来自控制器1的阀位控制信号可以控制附件电磁阀动作进而关闭和开启控制阀；在联锁条件下，通过联锁触发信号可以控制附件电磁阀动作进而使控制阀直接跳回到初始状态(即完全关闭或开启)，完成安全联锁动作。联锁控制阀的控制方法及联锁触发过程为本领域技术人员所公知。

显示装置2与控制器1连接，为任意具有显示功能的、可以通过控制器1的控制而显示所需信息的人机交互界面。

根据本发明提供的DCS系统，当接收到联锁触发信号时，所述控制器1工作在紧急模式，当接收到联锁复位信号时，所述控制器1从紧急模式切换到常规模式。

所述联锁触发信号有两种触发模式：1、自动模式，当DCS系统中的SIS系统(安全停车系统)检测到相应化工生产装置的操作参数超过SIS系统中预先设定的联锁条件时，将自动触发联锁触发信号；2、手动模式，化工操作人员如果认定目前的化工生产装置的工作状况处于危险状况，可以手动触发联锁开关以发出联锁触发信号。所述联锁触发信号的触发过程为本领域技术人员所公知。

控制器1当工作在常规模式(即联锁触发前的正常工作状态)时，首先从初始开度值开始以预定的或输入的阀位开度值控制所述联锁控制阀3的阀位开度，通过控制器1控制联锁控制阀3的阀位开度可以实现阀位的自动控制。控制器1还控制显示装置2显示所述预定的或输入的阀位开度值，如图2所示的显示装置2的显示界面，该显示界面上显示，在联锁触发前，联锁控制阀3的阀位开度值为50.00％。由此操作人员能够通过查看显示装置2的显示来操作并监控联锁控制阀3的阀位开度。所述初始开度值即联锁控制阀为完全关闭或开启时的开度值，控制器1在常规模式下均从初始开度值开始控制联锁控制阀3，该初始开度值为0.00％或100％。当联锁条件触发后，各个联锁控制阀3由于接收到联锁触发信号，现场阀位开度均跳到了0.00％或100％，由此保证化工生产装置的安全。此时控制器1接收到联锁触发信号，工作在紧急模式，在紧急模式下，控制器1停止控制联锁控制阀3的阀位开度，并将阀位开度值回复到常规模式下的初始开度值(即0.00％或100％)，该阀位开度值的自动回复达到了DCS操作站终端的阀位开度值与联锁控制阀3的现场阀位开度一致的目的。当联锁条件解除时，内部操作人员在DCS操作站终端输入联锁复位指令，控制器1根据接收到的联锁复位信号，从紧急模式切换到常规模式，并从初始开度值开始以预定的或输入的阀位开度值控制所述联锁控制阀3的阀位开度，此时由于DCS操作站终端自动回复后的阀位开度值与联锁控制阀3的现场阀位开度均为0.00％或100％，不会出现阀位突然跳转的情况。

由于在紧急联锁触发之后，内部操作人员无法获知联锁控制阀3的阀位现场开度是否已经全部跳到了0.00％或100％，还需要由外部操作人员到现场进行逐一确认。为了减少操作人员的劳动强度，优选情况下，本发明提供的集散控制系统中，所述控制器1还用于当工作在紧急模式时，检测所述联锁控制阀3的阀位当前开度以得到所述联锁控制阀3的阀位当前开度值，并控制所述显示装置2显示所述阀位当前开度值。

所述联锁控制阀3具有阀位回讯开关，该阀位回讯开关用于实时获取联锁控制阀3的阀位开度并输出阀位开度信号，所述控制器1通过接收所述阀位开度信号检测所述联锁控制阀3的阀位当前开度。

可以通过在联锁控制阀3上安装阀位回讯开关来实现对联锁控制阀3的阀位当前开度的检测。该阀位回讯开关为通常安装在控制阀上、用于实时检测控制阀的阀位开度、并向阀位控制端反馈表示阀位实际开度的阀位开度信号的阀位反馈装置，该阀位回讯开关的工作过程为本领域技术人员所公知。

控制器1在接收到联锁触发信号后，工作在紧急模式，接收来自阀位回讯开关的阀位开度信号并根据该信号得到联锁控制阀3的阀位当前开度值，同时控制显示装置2显示该阀位当前开度值。如图3所示的显示装置2的显示界面，该显示界面上显示，在联锁触发后，联锁控制阀3的阀位开度值为0.00％。内部操作人员通过查看显示装置2上显示的阀位当前开度值是否为0.00％或100％，能够获知在联锁触发后，各个联锁控制阀3是否关闭和开启到位，不需要派外部操作人员到现场逐一确认，减少了操作人员的劳动强度。

根据现有技术的DCS系统，联锁触发后，联锁控制阀3的控制状态会从自动状态改变到手动状态，由此控制器1不对阀位开度进行控制，内部操作人员还需要对该控制状态是否改变到手动状态进行逐一确认。为了便于内部操作人员更好地监控联锁控制阀3在正常工作以及联锁触发条件下的控制状态，优选情况下，本发明提供的用于联锁控制阀的集散控制系统中，控制器1还用于当工作在常规模式或紧急模式时，控制显示装置2显示表示联锁控制阀3的控制状态的信息。

在常规模式下，控制器1控制联锁控制阀3的阀位开度，并同时控制显示装置2显示表示联锁控制阀3的控制状态的信息。在紧急模式下，控制器1不对联锁控制阀3的阀位开度进行控制，同时控制显示装置2显示表示联锁控制阀3的控制状态的信息。联锁控制阀3的控制状态的表示可以在显示装置2上以自定义的数字、字母、图形等来实现。例如可以将联锁控制阀3处于自动状态用大写字母A(Auto-自动)或C(Case-串级)来表示，如图2所示的显示装置2的显示界面，该显示界面上显示大写字母C，表示联锁控制阀3处于自动状态；可以将联锁控制阀3处于手动状态用大写字母M(Manual-手动)来表示，如图3所示的显示装置2的显示界面，该显示界面上显示大写字母M，表示联锁控制阀3处于手动状态，由此，当控制器1由常规模式切换到紧急模式时，显示装置2显示由A或C切换到M，而当控制器1由紧急模式联锁复位后切换到常规模式时，可以由内部操作人员输入联锁复位指令控制显示装置2显示由M切换到A或C。

为了在显示装置2上醒目地显示联锁触发后各个联锁控制阀3的现场开闭状态，以更清楚地提醒内部操作人员，降低安全风险，优选情况下，本发明提供的用于联锁控制阀的集散控制系统中，所述控制器1还用于当工作在常规模式时，根据所述预定的或输入的阀位开度值控制显示装置2显示表示联锁控制阀3有开度或无开度的信息，所述控制器1还用于当工作在紧急模式时，根据所述阀位当前开度值控制显示装置2显示表示联锁控制阀3有开度或无开度的信息。

在常规模式下，控制器1根据预定的或输入的阀位开度值控制显示装置2显示表示联锁控制阀3有开度或无开度的信息，当预定的或输入的阀位开度值为0.00％时，控制显示装置2显示表示联锁控制阀3无开度的信息，当预定的或输入的阀位开度值大于0.00％时，控制显示装置2显示表示联锁控制阀3有开度的信息。在紧急模式下，控制器1根据检测得到的阀位当前开度值控制显示装置2显示表示联锁控制阀3有开度或无开度的信息，当检测得到的阀位当前开度值为0.00％时，控制显示装置2显示表示联锁控制阀3无开度的信息，当检测得到的阀位当前开度值大于0.00％时，控制显示装置2显示表示联锁控制阀3有开度的信息。

该有开度或无开度的信息的显示也可以在DCS控制界面上以自定义的数字、字母、图形等来实现，例如可以不同颜色的矩形方块来表示联锁控制阀3有开度或无开度的信息。为了更醒目地提醒内部操作人员，优选情况下，将联锁控制阀3有开度的信息以绿色矩形方块进行显示，将联锁控制阀3无开度的信息以红色矩形方块进行显示，如图2或图3所示的显示装置2的显示界面中阀位开度值右侧的矩形方块所示。

采用本发明提供的用于联锁控制阀的集散控制系统，在联锁复位后，不会出现联锁控制阀3的现场阀位开度突然跳转到事故前的阀位开度的情况，控制过程简单，可以有效避免二次联锁的发生，大大降低了生产装置的安全风险。

虽然本发明已通过上述实施例所公开，然而上述实施例并非用以限定本发明，任何本发明所属技术领域中的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，应当可作各种更动与修改。因此本发明的保护范围应当以所附权利要求书所界定的范围为准。

Claims

1.一种用于联锁控制阀的集散控制系统，该集散控制系统包括控制器（1），所述控制器（1）用于与多个联锁控制阀（3）分别连接，所述控制器（1）能够工作在常规模式和紧急模式，当工作在常规模式时，所述控制器（1）从初始开度值开始以预定的或输入的阀位开度值控制所述联锁控制阀（3）的阀位开度，当工作在紧急模式时，所述控制器（1）停止控制所述联锁控制阀（3）的阀位开度，并将阀位开度值回复到常规模式下的初始开度值。

2.根据权利要求1所述的集散控制系统，其中，该集散控制系统还包括多个联锁控制阀（3）。

3.根据权利要求2所述的集散控制系统，其中，当接收到联锁触发信号时，所述控制器（1）工作在紧急模式，当接收到联锁复位信号时，所述控制器（1）从紧急模式切换到常规模式。

4.根据权利要求3所述的集散控制系统，其中，所述初始开度值为0.00%或100%。

5.根据权利要求4所述的集散控制系统，其中，该集散控制系统还包括显示装置（2），所述控制器（1）与显示装置（2）连接，所述控制器（1）还用于当工作在常规模式时，控制显示装置（2）显示所述预定的或输入的阀位开度值。

6.根据权利要求5所述的集散控制系统，其中，所述控制器（1）还用于当工作在紧急模式时，检测所述联锁控制阀（3）的阀位当前开度以得到联锁控制阀（3）的阀位当前开度值，并控制所述显示装置（2）显示所述阀位当前开度值。

7.根据权利要求6所述的集散控制系统，其中，所述联锁控制阀（3）具有阀位回讯开关，该阀位回讯开关用于实时获取联锁控制阀（3）的阀位开度并输出阀位开度信号，所述控制器（1）通过接收所述阀位开度信号检测所述联锁控制阀（3）的阀位当前开度。

8.根据权利要求7所述的集散控制系统，其中，所述控制器（1）还用于当工作在常规模式或紧急模式时，控制显示装置（2）显示表示联锁控制阀（3）有开度或无开度的信息。

9.根据权利要求6-8中任一项权利要求所述的集散控制系统，其中，所述控制器（1）还用于当工作在常规模式时，根据所述预定的或输入的阀位开度值控制显示装置（2）显示表示联锁控制阀（3）有开度或无开度的信息，所述控制器（1）还用于当工作在紧急模式时，根据所述阀位当前开度值控制显示装置（2）显示表示联锁控制阀（3）有开度或无开度的信息。

10.根据权利要求9所述的集散控制系统，其中，联锁控制阀（3）有开度或无开度的信息以不同颜色的矩形方块来表示。