CN110941249B - 化工工艺中倒换流程的防误控制系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种化工工艺中倒换流程的防误控制系统及方法，属于自动化控制及工艺防误技术领域。本发明在生成操作票时对特定手操点的手操设备进行针对性的操作提示，使得执行操作票的智能钥匙在现场操作时必须按照相应的操作提示执行相应的操作，以此完成正确的操作流程，否则不允许继续执行操作；操作提示及相应的操作包括监控验证卡的读取、状态检测、以及等待观察、观察结果的获取及是否发操作的等手段。本发明能够通过多种技术手段对操作流程进行强制规范，实现了化工工艺中倒换流程时对手操设备的安全管控。
Description
技术领域
本发明涉及自动化控制及工艺防误技术领域，具体涉及化工工艺中倒换流程的防误控制方法。
背景技术
目前，输变电运维的防误管控中，主要是对各类电气设备进行锁控，同时对电气设备所处的间隔进行锁控，运维人员根据基于操作任务形成的操作票逐步完成解闭锁的操作及电气设备的操作。化工工艺中，主要的管控对象为阀门和启停开关，阀门包括电控阀和手控阀，启停开关包括电控开关和手控开关；电控阀和电控开关通过DCS系统（DistributedControl System，分布式控制系统的英文缩写）来远程控制和状态监测，而手控阀和手控开关目前只是通过加锁的方式进行简单的管控。
由上可见，输变电运维过程中的防误管控和化工工艺中倒换流程时的防误管控有一些类似之处，但是由于电能和化工本质上的不同，两者防误管控的基本思路还是存在明显的不同，主要体现在：输变电运维中的每个操作步骤均由运维人员严格执行，可以不用现场的监管人员，且输变电运维中的操作是不可逆的，一旦操作，后果即刻体现；而化工工艺中倒换流程的防误管控中，对部分手操点的操作则需要有监控人员陪同监护，且对某些完成后的操作步骤需要观察并判断是否有异常是否需要反操作。
然而，现有化工工艺中关于倒换流程的防误管控，还仅仅将上述要求停留在操作规范。操作人员只是拿着操作确认卡（操作指引，纸质）到现场根据确认卡上的操作指引一步步操作，操作是否到位无法监管。也就是说，现有技术没有通过技术手段进行管控，对部分手操阀进行操作时，是否真正有监控人员陪同，无法实际管控；此外，操作完的步骤是否进行了观察，操作人员是否已经进行了该步骤，还是已经离开或者已经违规进行了下一步骤，也都无法实际管控。
发明内容
本发明旨在提供一种化工工艺中倒换流程时手操点的防误控制方法，能够对手操设备的操作进行有效的安全管控。本发明由以下技术方案实现：
一种化工工艺中倒换流程时手操点的的防误控制方法，基于的防误控制系统，包括：
管控主机，设置于管控中心；
手操设备，设置于化工工艺现场，包括手操阀及或手操开关；
设备锁具，对手操阀及或手操开关进行解闭锁控制，具有可读身份标识，且身份标识与相应的手操设备一一对应；根据手操设备的风险等级，设备锁具分为两类，第一类为具有锁具解闭锁状态检测的锁具，第二类为既具有锁具解闭锁状态检测、又具有阀门全开/全闭状态检测的锁具；
智能钥匙，具有主控模块、通信模块、人机交互模块、解闭锁机构、锁具身份读取机构、锁具状态读取机构、设备状态读取机构；智能钥匙通过通信模块与管控主机通信连接；
监控验证卡，由监控人员携带，用于在操作人员对需要确认的操作项进行操作时，通过卡信息来验证；智能钥匙还包括监控验证卡读取机构；
所述防误控制方法包括：（1）管控主机根据操作任务生成包含操作步骤信息的电子操作票并下发至智能钥匙；（2）智能钥匙根据电子操作票顺序执行操作步骤信息；（3）智能钥匙完成电子操作票的所有操作并回传操作记录；
其特征在于：生成所述电子操作票时，针对需要监控完成的手操点，在其相应操作步骤信息中加入读卡提示项；智能钥匙执行电子操作票的相关操作步骤时，进行读卡验证及操作的步骤，读卡验证及操作的步骤包括：（2A-1）判断所述操作步骤所涉及的手操设备是否为需要监控完成的手操设备，是则进入步骤（2A-2），否则智能钥匙直接对相关设备锁具进行解锁并进入步骤（2A-3）；（2A-2）根据设置的所述读卡提示项，通过智能钥匙读取相关监控人所携带的监控验证卡，卡信息验证通过则允许智能钥匙对相关设备锁具进行解锁；（2A-3）操作人员对所述手操设备进行操作后闭锁；（2A-4）结束当前操作步骤。
作为具体的技术方案，进行所述读卡验证的步骤之前先进行身份验证的步骤，身份验证的步骤包括：通过智能钥匙读取手操设备对应设备锁具的可读身份标识，验证是否为当前操作步骤所指定的手操设备，是则进入读卡验证的步骤，否则重新进行身份验证或者提示身份验证错误。
作为具体的技术方案，生成所述电子操作票时，针对需要监控完成的手操点，在其相应步骤信息中加入观察提示项；进行读卡验证及操作的步骤之后，还进行等待观察的步骤，包括：（2B-1）判断该手操设备是否为需要等待观察的手操设备，是则进入步骤（2B-2），否则进入步骤（2B-4）；（2B-2）根据设置的观察提示项，控制智能钥匙在预定时间段等待观察并获取观察结果，观察结果为正常则结束当前操作步骤，观察结果为异常则进入步骤（2B-3）；（2B-3）智能钥匙再次解锁所述手操设备对应的设备锁具，操作人员对所述手操设备再次进行操作后闭锁；（2B-4）结束当前操作步骤。
作为具体的技术方案，所述智能钥匙获取观察结果的方式为操作者输入或者由通过数据接口读取。
作为具体的技术方案，智能钥匙再次解锁所述手操设备对应的设备锁具时通过管控主机下发的秘钥触发智能钥匙的解闭锁机构动作来完成。
作为具体的技术方案，生成所述电子操作票时，针对需要状态检测的手操点，在其相应步骤信息中加入设备阀门状态检测提示项；进行读卡验证及操作的步骤之后，还进行状态检测的步骤，包括：（2C-1）判断该手操设备是否为需要监控完成的手操设备，是则进入步骤（2C-2），否则进入步骤（2C-3）；（2C-2）根据设置的状态检测提示项，对该手操设备检测状态，验证是否为操作票该步骤所要求达到的操作后状态，验证通过则进入步骤（2C-3），否则提示重新对该手操设备进行操作；（2C-3）结束当前操作步骤。
作为具体的技术方案，所述生成电子操作票的具体步骤包括：（1-1）建立电子工艺流程图：对工艺流程中手操点建立身份信息，对手操点相应的手操阀、手操开关建立图模，形成与现场一致的电子工艺流程图；（1-2）建立关联操作状态逻辑：将手操点的身份信息与现场的闭锁锁具建立一一对应的关联关系，针对需要状态检测的手操设备设置状态检测提示项，针对需要监控完成的手操设备设置读卡提示项，针对需要等待观察的手操设备设置观察提示项，制定操作状态要求的逻辑关系；（1-3）选择手操设备图模并进行模拟倒换流程操作；（1-4）系统自动校验操作顺序及关联操作状态逻辑，通过则生成电子操作票并下发至智能钥匙，否则返回步骤（1-3）。
作为具体的技术方案，所述智能钥匙完成电子操作票的所有操作并回传操作记录后，管控主机还根据回传记录更新图模状态。
本发明在生成操作票时对特定手操点的手操设备进行针对性的操作提示，使得智能钥匙在现场操作时必须按照相应的操作提示执行相应的操作，以此完成正确的操作流程，否则不允许继续执行操作；操作提示及相应的操作包括监控验证卡的读取、状态检测、以及等待观察、观察结果的获取及是否发操作的等手段。本发明能够通过多种技术手段对操作流程进行强制规范，实现了化工工艺中倒换流程时对手操设备的安全管控。
附图说明
图1为本发明实施例提供的防误控制系统的构成框图。
图2为本发明实施例提供的防误控制方法的主流程图。
图3为本发明实施例提供的防误控制方法中生成电子操作票的子流程。
图4为本发明实施例提供的防误控制方法中智能钥匙对需要监控完成的手操设备进行读卡验证的控制子流程。
图5为本发明实施例提供的防误控制方法中智能钥匙对需要等待观察的手操设备进行等待观察的控制子流程。
图6为本发明实施例提供的防误控制方法中智能钥匙对需要状态检测的手操设备进行状态检测的控制子流程。
图7为本发明实施例提供的防误控制方法中智能钥匙对同时需要身份验证、监控刷卡验证、状态检测及等待观察的手操设备的控制子流程。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：
如图1所示，本实施例提供的化工工艺中倒换流程时手操点的防误控制系统，包括管控主机、智能钥匙、手操设备、设备锁具及监控验证卡。其中，管控主机作为上位机，设置于管控中心；手操设备设置于化工工艺现场，包括手操阀及或手操开关；设备锁具对手操阀及或手操开关进行解闭锁控制，设备锁具具有可读身份标识，且身份标识与相应的手操设备一一对应，根据手操设备的风险等级，设备锁具分为两类，第一类为具有锁具解闭锁状态检测的锁具，第二类为既具有锁具解闭锁状态检测、又具有阀门全开/全闭状态检测的锁具；监控验证卡由供监控人员携带，用于在操作人员对需要确认的操作项进行操作时，通过卡信息来验证；智能钥匙供操作人员携带，智能钥匙具有主控模块、通信模块、人机交互模块、解闭锁机构、锁具身份读取机构、锁具状态读取机构、设备状态读取机构、监控验证卡读取机构，智能钥匙通过通信模块与管控主机通信连接。本实施例中，智能钥匙的解闭锁功能需要在进行了相关的验证之后才可以进行，下文详述。
基于上述控制系统的相应的控制方法，其主流程如图2所示，包括：（1）管控主机根据操作任务生成电子操作票并下发至智能钥匙；（2）智能钥匙根据电子操作票顺序执行操作步骤信息；（3）智能钥匙完成电子操作票的所有操作并回传操作记录。
如图3所示，生成电子操作票的具体步骤包括：（1-1）建立电子工艺流程图：对工艺流程中的手操点建立身份信息，对手操点相应的手操阀、手操开关建立图模，形成与现场一致的电子工艺流程图；（1-2）建立关联操作状态逻辑：将手操点设备的身份信息与现场的闭锁锁具建立一一对应的关联关系，针对需要状态检测的手操设备设置状态检测提示项，针对需要监控完成的手操设备设置读卡提示项，针对需要等待观察的手操设备设置观察提示项，制定操作状态要求的逻辑关系；（1-3）选择手操设备图模并进行模拟倒换流程操作；（1-4）校验操作顺序及关联操作状态逻辑，通过则生成电子操作票并下发至智能钥匙，否则返回步骤（1-3）。
智能钥匙根据电子操作票顺序执行操作步骤信息，主要是指智能钥匙对手操设备的相应设备锁具进行身份验证、解闭锁操作等，以使得操作人员能够对手操设备进行具体操作，例如启闭阀门的操作或启闭开关的操作。智能钥匙对设备锁具进行解闭锁操作时，首先要对设备锁具的身份进行识别，只有身份验证通过，智能钥匙才会触发其解闭锁机构进行动作。下文详述几种具体的应用方式：
图4所示为智能钥匙对需要监控完成的手操设备的控制子流程，包括身份验证的步骤和读卡验证及操作的步骤，身份验证包括：通过智能钥匙读取手操设备对应设备锁具的可读身份标识，验证是否为当前操作步骤所指定的手操设备（手操设备与锁具身份是一一对应的），是则进入读卡验证及操作的步骤，否则重新进行身份验证；读卡验证及操作的步骤包括：（2A-1）判断该手操设备是否为需要监控完成的手操设备，是则进入步骤（2A-2），否则智能钥匙直接对相关设备锁具进行解锁并进入步骤（2A-3）；（2A-2）根据设置的所述读卡提示项，通过智能钥匙读取相关监控人所携带的监控验证卡，卡信息验证通过则允许智能钥匙对相关设备锁具进行解锁；（2A-3）操作人员对所述手操设备进行操作后闭锁；（2A-4）结束当前操作步骤。
图5所示为智能钥匙对需要等待观察的手操设备的控制子流程，包括身份验证及操作的步骤和等待观察的步骤，身份验证及操作的步骤包括：通过智能钥匙读取手操设备对应设备锁具的可读身份标识，验证是否为当前操作步骤所指定的手操设备（手操设备与锁具身份是一一对应的），是则智能钥匙对相关设备锁具进行解锁，操作人员对所述手操设备进行操作后闭锁并进入等待观察的步骤，否则重新进行身份验证或提示身份验证错误；等待观察的步骤包括：（2B-1）判断该手操设备是否为需要等待观察的手操设备，是则进入步骤（2B-2），否则进入步骤（2B-4）；（2B-2）根据设置的观察提示项，控制智能钥匙在预定时间段等待观察并获取观察结果，观察结果为正常则结束当前操作步骤，观察结果为异常则进入步骤（2B-3）；（2B-3）智能钥匙再次解锁所述手操设备对应的设备锁具，操作人员对所述手操设备再次进行操作后闭锁；（2B-4）结束当前操作步骤。
其中，观察结果为异常的情况包括如渗漏、压力异常、温度异常等，此时需要返回到先前已经操作过的步骤，进行反操作。智能钥匙获取观察结果的方式，可以是操作者输入或者由智能钥匙通过接口读取。此外，智能钥匙再次解锁所述手操设备对应的设备锁具时通过管控主机下发的秘钥触发智能钥匙的解闭锁机构动作来完成。
图6所示为智能钥匙对需要状态检测的手操设备的控制子流程，包括身份验证及操作的步骤和状态检测的步骤，身份验证及操作的步骤包括：通过智能钥匙读取手操设备对应设备锁具的可读身份标识，验证是否为当前操作步骤所指定的手操设备（手操设备与锁具身份是一一对应的），是则智能钥匙对相关设备锁具进行解锁，操作人员对所述手操设备进行操作后闭锁时进入状态检测的步骤，否则重新进行身份验证或提示身份验证错误；状态检测的步骤包括：
（2C-1）判断该手操设备是否为需要监控完成的手操设备，是则进入步骤（2C-2），否则进入步骤（2C-3）；（2C-2）根据设置的状态检测提示项，对该手操设备检测状态，验证是否为操作票该步骤所要求达到的操作后状态，验证通过则进入步骤（2C-3），否则提示重新对该手操设备进行操作；（2C-3）结束当前操作步骤。
可以理解的是，图4、图5、图6的控制子流程彼此间可以融合，即某个手操设备可能同时存在身份验证、监控刷卡验证、状态检测及等待观察的情形，如图7所示。此外，步骤（3）中，智能钥匙完成电子操作票的所有操作并回传操作记录后，管控主机还根据回传记录更新图模状态。
本发明的有益效果在于：
本方案通过系统管理软件，对装置工艺流程中的手操阀、手操开关等建立图模，并建立身份信息，形成与现场一致的电子工艺流程图；通过设备锁具对现场手操阀、手操开关进行强制闭锁，将手操点的身份信息与现场的闭锁锁具建立一一对应的关联，并制定操作状态要求的逻辑关系。
针对非常关键的手操阀，除了闭锁还增加锁具状态检测和设备状态检测，只有顺序和状态符合才能进行到下一步操作，避免因人为原因发生误操作。
针对特别关键的手操点，在成票时设定该设备操作需要监控人员进行现场确认方可进行操作，一旦设置完成后，现场操作时需要对应的人员刷卡确认身份方可解锁进行操作。
针对异常情况下的可重复操作：工艺流程操作过程中，按照工艺操作票流程执行后，有些步骤通常需要人工观察仪表或者观察设备运行状况，一旦有异常情况出现，如渗漏、压力异常、温度异常等，此时需要返回到先前已经操作过的步骤，进行反操作。本申请通过强制设置需要观察的时间、观察结果判定标准、并给出观察提示信息，待观察时间结束后针对观察结果来判定是否能进行下一步操作还是需要对当前步骤进行反操作。同时，反操作时需要在钥匙上输入密码才可进行，避免过于轻易的进行反操作。
以上实施例仅为充分公开而非限制本发明，凡基于本发明的创作主旨、无需经过创造性劳动即可等到的等效技术特征的替换，应当视为本申请揭露的范围。
Claims (6)
1.一种化工工艺中倒换流程的防误控制方法，基于的防误控制系统包括：
管控主机，设置于管控中心；
手操设备，设置于化工工艺现场，包括手操阀及或手操开关；
设备锁具，对手操阀及或手操开关进行解闭锁控制，设备锁具具有可读身份标识，且所述身份标识与相应的手操设备一一对应；根据手操设备的风险等级，设备锁具分为两类，第一类为具有锁具解闭锁状态检测的锁具，第二类为既具有锁具解闭锁状态检测、又具有阀门全开/全闭状态检测的锁具；
智能钥匙，具有主控模块、通信模块、人机交互模块、解闭锁机构、锁具身份读取机构、锁具状态读取机构、设备状态读取机构；智能钥匙通过通信模块与管控主机通信连接；
监控验证卡，由监控人员携带，用于在操作人员对需要确认的操作项进行操作时，通过卡信息来验证；所述智能钥匙还包括监控验证卡读取机构；
所述防误控制方法包括：（1）管控主机根据操作任务生成包含操作步骤信息的电子操作票并下发至智能钥匙；（2）智能钥匙根据电子操作票顺序执行操作步骤信息；（3）智能钥匙完成电子操作票的所有操作并回传操作记录；
其特征在于：生成所述电子操作票时，针对需要监控完成的手操点，在其相应操作步骤信息中加入读卡提示项；智能钥匙执行电子操作票的相关操作步骤时，进行读卡验证及操作的步骤，读卡验证及操作的步骤包括：（2A-1）判断所述操作步骤所涉及的手操设备是否为需要监控完成的手操设备，是则进入步骤（2A-2），否则智能钥匙直接对相关设备锁具进行解锁并进入步骤（2A-3）；（2A-2）根据设置的所述读卡提示项，通过智能钥匙读取相关监控人所携带的监控验证卡，卡信息验证通过则允许智能钥匙对相关设备锁具进行解锁；（2A-3）操作人员对所述手操设备进行操作后闭锁；（2A-4）结束当前操作步骤；
生成所述电子操作票时，针对需要监控完成的手操点，在其相应步骤信息中加入观察提示项；进行读卡验证及操作的步骤之后，还进行等待观察的步骤，包括：（2B-1）判断该手操设备是否为需要等待观察的手操设备，是则进入步骤（2B-2），否则进入步骤（2B-4）；（2B-2）根据设置的观察提示项，控制智能钥匙在预定时间段等待观察并获取观察结果，观察结果为正常则结束当前操作步骤，观察结果为异常则进入步骤（2B-3）；（2B-3）智能钥匙再次解锁所述手操设备对应的设备锁具，操作人员对所述手操设备再次进行操作后闭锁；（2B-4）结束当前操作步骤；
生成所述电子操作票时，针对需要状态检测的手操点，在其相应步骤信息中加入状态检测提示项；进行读卡验证及操作的步骤之后，还进行状态检测的步骤，包括：（2C-1）判断该手操设备是否为需要监控完成的手操设备，是则进入步骤（2C-2），否则进入步骤（2C-3）；（2C-2）根据设置的状态检测提示项，对该手操设备检测状态，验证是否为操作票该步骤所要求达到的操作后状态，验证通过则进入步骤（2C-3），否则提示重新对该手操设备进行操作；（2C-3）结束当前操作步骤。
2.根据权利要求1所述一种化工工艺中倒换流程的防误控制方法，其特征在于，进行所述读卡验证的步骤之前先进行身份验证的步骤，身份验证的步骤包括：通过智能钥匙读取手操设备对应设备锁具的可读身份标识，验证是否为当前操作步骤所指定的手操设备，是则进入读卡验证的步骤，否则重新进行身份验证或者提示身份验证错误。
3.根据权利要求1所述一种化工工艺中倒换流程的防误控制方法，其特征在于，所述智能钥匙获取观察结果的方式为操作者输入或者由通过数据接口读取。
4.根据权利要求1所述一种化工工艺中倒换流程的防误控制方法，其特征在于，智能钥匙再次解锁所述手操设备对应的设备锁具时通过管控主机下发的秘钥触发智能钥匙的解闭锁机构动作来完成。
5.根据权利要求1所述一种化工工艺中倒换流程的防误控制方法，其特征在于，所述生成电子操作票的具体步骤包括：（1-1）建立电子工艺流程图：对工艺流程中手操点建立身份信息，对手操点相应的手操阀、手操开关建立图模，形成与现场一致的电子工艺流程图；（1-2）建立关联操作状态逻辑：将手操点的身份信息与现场的闭锁锁具建立一一对应的关联关系，针对需要状态检测的手操设备设置状态检测提示项，针对需要监控完成的手操设备设置读卡提示项，针对需要等待观察的手操设备设置观察提示项，制定操作状态要求的逻辑关系；（1-3）选择手操设备图模并进行模拟倒换流程操作；（1-4）校验操作顺序及关联操作状态逻辑，通过则生成电子操作票并下发至智能钥匙，否则返回步骤（1-3）。
6.根据权利要求5所述一种化工工艺中倒换流程的防误控制方法，其特征在于，所述智能钥匙完成电子操作票的所有操作并回传操作记录后，管控主机还根据回传记录更新图模状态。
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