火氣探測(cè)器信號(hào)一鍵旁通及一鍵解除在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

孫浩文

(中海石油中國(guó)有限公司蓬勃作業(yè)公司 天津 300459)

0 引 言

在海上油氣生產(chǎn)設(shè)施上，都會(huì)配備一定數(shù)量的固定式可燃?xì)馓綔y(cè)器和硫化氫探測(cè)器(若產(chǎn)出的油氣含有硫化氫)，在發(fā)生油氣泄漏時(shí)，在初期階段及時(shí)探測(cè)到危險(xiǎn)氣體的存在，關(guān)斷系統(tǒng)根據(jù)已設(shè)定的控制邏輯迅速關(guān)停相關(guān)設(shè)備甚至關(guān)停生產(chǎn)，可以避免事態(tài)進(jìn)一步擴(kuò)大。但是在某些海上特殊作業(yè)特別是鉆修井作業(yè)過程中，正常操作就有可能產(chǎn)生少量油氣泄漏，而在已具備可靠的安全控制措施情況下，并不希望類似可控的油氣泄漏產(chǎn)生關(guān)斷。因此，在進(jìn)行類似鉆修井作業(yè)前對(duì)作業(yè)區(qū)域的可燃?xì)饧傲蚧瘹涮綔y(cè)器進(jìn)行信號(hào)旁通，只產(chǎn)生報(bào)警并不觸發(fā)關(guān)斷，這是一項(xiàng)日常工作。若是探測(cè)器數(shù)量眾多，如某海上設(shè)施鉆修機(jī)模塊共配備了50個(gè)可燃?xì)馓綔y(cè)器和硫化氫探測(cè)器，每次旁通或解除旁通都需要約20 min的操作時(shí)間，不僅占用大量人工時(shí)，更有可能會(huì)因旁通或解除旁通的順序錯(cuò)誤導(dǎo)致意外關(guān)斷。因此，添加一鍵旁通和一鍵解除對(duì)提高工作效率并避免意外關(guān)斷很有必要。

1 控制系統(tǒng)中對(duì)于火氣探測(cè)器的表決邏輯

某海上設(shè)施火氣關(guān)斷系統(tǒng)采用的是GEFanuc PLC，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)安裝的可燃?xì)夂土蚧瘹涮綔y(cè)器中包括50個(gè)鉆修機(jī)模塊探測(cè)器進(jìn)行分區(qū)域表決，出現(xiàn)異常情況時(shí)輸出關(guān)斷信號(hào)實(shí)現(xiàn)安全防護(hù)的目的。這50個(gè)鉆修機(jī)模塊氣體探測(cè)器分布在不同的區(qū)域，多為2個(gè)一組，其余少量為3或4個(gè)一組。對(duì)于同一組中的探測(cè)器，產(chǎn)生關(guān)斷信號(hào)的表決邏輯匯總?cè)缦拢?/p>

①該組中任一個(gè)未旁通的探測(cè)器故障和另一個(gè)未旁通的探測(cè)器高高報(bào)警同時(shí)存在；②該組中2個(gè)或以上探測(cè)器高高報(bào)警且未旁通；③該組中任一個(gè)探測(cè)器高高報(bào)警且未旁通，而其他探測(cè)器都已被旁通；④該組中全部探測(cè)器故障且未旁通，延時(shí)30 min關(guān)斷；⑤該組中任何一個(gè)故障且未旁通，而其他探測(cè)器都被旁通，延時(shí)30 min關(guān)斷。

2 實(shí)現(xiàn)信號(hào)旁通的過程及可能導(dǎo)致誤關(guān)斷的因素

該設(shè)施采用的是DeltaV過程控制系統(tǒng)，可在操作畫面上對(duì)相應(yīng)的氣體探測(cè)器進(jìn)行旁通及解除旁通操作，輸出命令通過modbus通信將信號(hào)傳輸至GEFanuc關(guān)斷系統(tǒng)。

按照上述的表決邏輯，假設(shè)2個(gè)一組的探測(cè)器，其中一個(gè)出現(xiàn)高高報(bào)警，正常情況下操作人員到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行確認(rèn)，若是誤報(bào)警，會(huì)第一時(shí)間將該誤報(bào)警的探測(cè)器旁通，甚至將該組的2個(gè)探測(cè)器都旁通。在這種情況下，若人為疏忽誤操作，先將另一個(gè)探測(cè)器旁通，按照既定控制邏輯會(huì)立即產(chǎn)生關(guān)斷；另一種情況是當(dāng)一個(gè)探測(cè)器出現(xiàn)故障，操作員誤操作先旁通另一個(gè)，系統(tǒng)將會(huì)延時(shí)30 min產(chǎn)生關(guān)斷。這2種情況都是因誤操作引起的，可能導(dǎo)致整個(gè)生產(chǎn)設(shè)施關(guān)斷，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。

3 實(shí)現(xiàn)一鍵旁通及一鍵解除，避免產(chǎn)生誤關(guān)斷的可行性分析及方案

為避免上述誤關(guān)斷，在一鍵旁通和一鍵解除操作時(shí)也需要考慮探測(cè)器旁通和解除的先后順序。經(jīng)過綜合分析后的控制策略：只要存在探測(cè)器報(bào)警或故障，則該探測(cè)器所在分組的所有探測(cè)器都不允許一鍵旁通及一鍵解除，只能由操作員手動(dòng)進(jìn)行操作。而進(jìn)行手動(dòng)操作時(shí)，需要在邏輯控制中從根本上消除誤操作的可能性。如上述例子：2個(gè)一組的探測(cè)器，若其中一個(gè)出現(xiàn)故障或誤報(bào)警，做旁通操作時(shí)必須先成功旁通該異常的探測(cè)器后，才允許旁通另一個(gè)。解除旁通時(shí)，若其中一個(gè)探測(cè)器異常且在旁通狀態(tài)，才允許另一個(gè)正常的探測(cè)器解除旁通。

4 方案的具體實(shí)施

要實(shí)現(xiàn)一鍵旁通或解除操作，需要在操作界面上設(shè)置一個(gè)快捷按鈕(如圖1中的BYPASS按鈕)，點(diǎn)擊該按鈕彈出選擇提示框，如圖1所示。

當(dāng)需要進(jìn)行一鍵旁通時(shí)，選擇BYPASS，點(diǎn)擊OK進(jìn)行確認(rèn)，在如圖2所示控制邏輯中的參數(shù)BYPASS_RESET會(huì)被置為1，經(jīng)過功能塊PDE1及TP1的邏輯運(yùn)算，控制功能塊ACT2會(huì)被執(zhí)行(若選擇NORMAL，點(diǎn)擊OK確認(rèn)后會(huì)被置為0，經(jīng)過功能塊NDE1及TP2的邏輯運(yùn)算，控制功能塊ACT4會(huì)被執(zhí)行)。

具體執(zhí)行過程為：

旁通操作，參數(shù)BYPASS_RESET置1后，PDE1檢測(cè)到輸入端由0變1，上升沿觸發(fā)，其輸出OUT_D為1，TP1輸出變?yōu)?，執(zhí)行預(yù)設(shè)值10 s后變?yōu)?，在此10 s期間ACT2的輸入IN_D為1，該功能塊被執(zhí)行，將旁通信號(hào)通訊至關(guān)斷系統(tǒng)，并在關(guān)斷系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)旁通信號(hào)的自鎖。10 s后TP1的OUT_D變?yōu)?，NDE2的輸入端IN_D由1變?yōu)?，下降沿觸發(fā)，其輸出OUT_D為1，TP3輸出為1，執(zhí)行預(yù)設(shè)值10 s后變?yōu)?，即ACT3執(zhí)行10 s，將旁通觸發(fā)信號(hào)置為0。

旁通解除操作，執(zhí)行邏輯和旁通操作類似，當(dāng)參數(shù)BYPASS_RESET置0后，NDE1下降沿觸發(fā)，ACT4執(zhí)行10 s后，再執(zhí)行ACT5，持續(xù)10 s，從而實(shí)現(xiàn)解除旁通的操作。

旁通和解除旁通信號(hào)在關(guān)斷系統(tǒng)中，類似電機(jī)常見的啟、保、?？刂七壿?，很好理解，在此不做贅述。

控制功能塊ACT2實(shí)現(xiàn)了批量旁通而確保不會(huì)引起誤動(dòng)作。首先將50個(gè)探測(cè)器的旁通信號(hào)SET_BYPASS_SDO(該參數(shù)即是通訊至關(guān)斷系統(tǒng)的旁通信號(hào))全部置1，程序段下方的VB語(yǔ)句再進(jìn)行判斷，以2個(gè)一組的可燃?xì)馓綔y(cè)器E43AI9006PA和E43AI9006QD為例：

此段程序?qū)崿F(xiàn)的是，只要E43AI9006PA和E43AI9006QD這2個(gè)探測(cè)器任何一個(gè)存在故障或者高報(bào)警，都會(huì)將它們的旁通信號(hào)SET_BYPASS_SDO置為0。以PLC一個(gè)掃描周期結(jié)束后輸出一次的特性，即便程序段開始置為1，若后段程序滿足要求置為0，最終的輸出結(jié)果將會(huì)是0，從而實(shí)現(xiàn)該組2個(gè)探測(cè)器任何一個(gè)有異常時(shí)，都無法實(shí)現(xiàn)旁通。

解除旁通的命令是由ACT4來實(shí)現(xiàn)。首先將50個(gè)探測(cè)器的解除旁通信號(hào)RESET_BYPASS_SDO全部置1，程序段下方的VB語(yǔ)句再進(jìn)行判斷，仍以2個(gè)一組的可燃?xì)馓綔y(cè)器E43AI9006PA和E43AI9006QD為例：

此段VB語(yǔ)句實(shí)現(xiàn)的是，只要E43AI9006PA和E43AI9006QD這2個(gè)探測(cè)器任何一個(gè)存在故障或者高報(bào)警，都會(huì)將它們的解除旁通信號(hào)RESET_BYPASS_SDO置為0，即不允許解除旁通。

需要注意的是，未能實(shí)現(xiàn)一鍵旁通和解除的探測(cè)器，只能由操作員手動(dòng)執(zhí)行操作，為避免先后順序錯(cuò)誤導(dǎo)致誤關(guān)斷，同樣以2個(gè)一組的可燃?xì)馓綔y(cè)器E43AI9006PA和E43AI9006QD為例說明：正常需要做手動(dòng)旁通操作時(shí)，點(diǎn)擊畫面上對(duì)應(yīng)的探測(cè)器位號(hào)如E43AI9006QD，在彈出的faceplate中點(diǎn)擊Bypass后確認(rèn)即可，如圖3；如果該Bypass按鈕不顯示，就可以達(dá)到無法旁通的目的，如圖4；該按鈕顯示與否可由其控制模塊中的參數(shù)“BYPASS_REQUIRED”來決定，如圖5所示。

當(dāng)參數(shù)BYPASS_REQUIRED＝1時(shí)，Bypass按鈕將會(huì)顯示，否則會(huì)隱藏。我們只要控制該參數(shù)的賦值，就可以達(dá)到能否旁通的目的。依然以2個(gè)一組的可燃?xì)馓綔y(cè)器E43AI9006PA和E43AI9006QD為例，具體在程序中的執(zhí)行如下：

上述VB語(yǔ)句實(shí)現(xiàn)的是：當(dāng)探測(cè)器E43AI9006PA發(fā)生故障或者出現(xiàn)高報(bào)警，并且未被旁通，同時(shí)探測(cè)器E43AI9006QD正常時(shí)，在探測(cè)器E43AI9006QD的faceplate操作面板上的Bypass按鈕被隱藏，該探測(cè)器無法進(jìn)行旁通操作，同樣，當(dāng)探測(cè)器E43AI9006QD發(fā)生故障或者出現(xiàn)高報(bào)警，并且未被旁通，而探測(cè)器E43AI9006PA正常時(shí)，在探測(cè)器E43AI9006PA的faceplate操作面板上的Bypass按鈕被隱藏，該探測(cè)器無法進(jìn)行旁通操作。

所有2個(gè)一組的探測(cè)器都是按照上述VB語(yǔ)句進(jìn)行了設(shè)置，避免了因一個(gè)探測(cè)器故障或高高報(bào)警，操作員先旁通或解除另一個(gè)正常的探測(cè)器而引發(fā)的誤關(guān)斷。

5 效果檢驗(yàn)及推廣價(jià)值

一鍵旁通和一鍵解除旁通功能完成后，經(jīng)過測(cè)試，所需操作時(shí)間從原先的20 min以上縮減為5 s，不僅大幅降低了工作量，最重要的是提高了操作可靠性、避免了誤操作導(dǎo)致的意外關(guān)斷。以此作為延伸，在其他大量需要逐個(gè)進(jìn)行操作的信號(hào)，可考慮進(jìn)行批處理，實(shí)現(xiàn)一鍵完成。當(dāng)然類似本文描述的情況，對(duì)于可能出現(xiàn)的意外情況要考慮周全，才能確保萬(wàn)無一失?！?/p>