1引言

CCS系統(tǒng)英文全稱為CompressorControlSystem,即壓縮機(jī)控制系統(tǒng)。它是根據(jù)壓縮機(jī)組的控制特點(diǎn)，在壓縮機(jī)組一體化控制的基礎(chǔ)上，突出了壓縮機(jī)控制，實現(xiàn)壓縮機(jī)的節(jié)能自動控制的系統(tǒng)。這是大型機(jī)組控制技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。

CCS系統(tǒng)卡件具有在線更換的功能，控制程序可以在線修改下裝，系統(tǒng)電源為冗余供電配置。系統(tǒng)硬件、軟件均通過TüVAK6級安全認(rèn)證，是可靠的大型機(jī)組控制系統(tǒng)。CCS主要控制包括機(jī)組的負(fù)荷調(diào)節(jié)、機(jī)組的防喘振控制、汽輪機(jī)的調(diào)速控制、機(jī)組內(nèi)部單元設(shè)備的控制、程序控制和聯(lián)鎖控制、機(jī)組內(nèi)部單元設(shè)備中的儀表和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的顯示控制等。可以通過CCS操作站對機(jī)組內(nèi)部單元設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程啟/停和操作,也可以通過CCS操作站對機(jī)組內(nèi)部單元設(shè)備進(jìn)行詳細(xì)的報警和監(jiān)控,還可與主控制系統(tǒng)（DCS控制系統(tǒng)）進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。

伊犁新天煤化工公司是一個新建的企業(yè)，裝置是長周期不間斷運(yùn)行，裝置機(jī)組的安全、平穩(wěn)運(yùn)行是非常重要的，操作人員需要24小時連續(xù)操作，因此系統(tǒng)操作的安全可靠合理是保證裝置機(jī)組安全操作的條件。本文通過介紹康吉森CCS系統(tǒng)組態(tài)軟件實現(xiàn)壓縮機(jī)重要參數(shù)的控制、聯(lián)鎖保護(hù)、設(shè)備控制等，采用優(yōu)化操作面板、完善機(jī)組過程報警管理等功能提高了操作的安全性。

壓縮機(jī)是煤化工裝置的核心設(shè)備。目前各裝置機(jī)組的控制系統(tǒng)采用康吉森CCS系統(tǒng)，共計7套，以空分裝置的空壓機(jī)組系統(tǒng)為例，來說明利用CCS即壓縮機(jī)控制技術(shù)對空壓機(jī)、增壓機(jī)和驅(qū)動汽輪機(jī)的控制策略提升，提高機(jī)組安全操作的實現(xiàn)。

2控制方案是安全操作的保障

大型空分裝置的空壓機(jī)控制方案比較復(fù)雜。空壓機(jī)組CCS系統(tǒng)的主要控制如下：

輔助系統(tǒng)控制主要包括：潤滑油系統(tǒng)的油壓控制、油溫控制、機(jī)泵控制。

汽輪機(jī)控制主要包括：開車升速順序控制、速度控制、末級噴淋閥的控制、末級保護(hù)停車、盤車電機(jī)控制、密封蒸汽控制、凝結(jié)水液位控制。

壓縮機(jī)控制主要包括：空壓機(jī)入口導(dǎo)葉控制、防喘振控制、出口壓力控制、加載和/卸載等。在緊急情況下，人的判斷和操作往往是滯后的、不可靠的，如果控制方案的操作復(fù)雜容易出現(xiàn)錯誤。為此我們采取了以下措施：

2.1控制方案在操作畫面上表述

要求組態(tài)人員在組態(tài)控制方案時考慮操作員的需求，將復(fù)雜的控制方案簡單明確地表述在操作畫面上，使操作人員能理解控制方案按照要求操作。

2.2投用自動控制減少操作風(fēng)險

控制回路如果能投用穩(wěn)定的自動控制來輔助操作，系統(tǒng)穩(wěn)定需要的操作少，也就降低操作風(fēng)險。

對這些控制回路的控制方案經(jīng)過了詳細(xì)論證和完善，比如速度控制依據(jù)壓縮機(jī)在開車過程中負(fù)荷隨轉(zhuǎn)速升高而變化的特點(diǎn)，按照升速階段分段設(shè)置不同參數(shù)使自動控制始終能投用。在機(jī)組試車期間，進(jìn)行了投用試驗，通過制造干擾的方式調(diào)整控制參數(shù)使控制能適應(yīng)工藝參數(shù)波動的情況，使自動控制抗干擾能力提高，更穩(wěn)定。

2.3安全限制控制程序

在特殊工況下，工藝參數(shù)變化迅速，如果操作經(jīng)驗不強(qiáng)的操作人員很難應(yīng)對，安全限制程序可以起到很好的輔助操作作用。

空壓機(jī)CCS系統(tǒng)，采用了出口壓力高限制控制，當(dāng)出口壓力高于限制值時，限制控制器會快速打開卸壓放空閥使出口壓力回到正常范圍，在壓力低于限制值內(nèi)的波動卸壓放空閥不會誤打開。

防止超速控制，在壓縮機(jī)突然卸載時，壓縮機(jī)功率迅速減少，機(jī)組轉(zhuǎn)速會快速升高，為了防止超速發(fā)生，程序設(shè)計了防止超速功能，當(dāng)速度測量值高于設(shè)定值50轉(zhuǎn)時，程序會快速關(guān)小調(diào)速閥，使速度降低，當(dāng)速度測量值不高于設(shè)定值50轉(zhuǎn)時，轉(zhuǎn)為PID自動控制。

2.4無擾動切換

無擾動切換對于自動控制操作非常重要，對于復(fù)雜控制回路如壓縮機(jī)性能控制，在出現(xiàn)波動大或異常時需要解除串及控制，這就要求組態(tài)方案是無擾動控制，無論什么狀態(tài)下，輸出都不能出現(xiàn)波動。

對于某些控制需要在開車初期在CCS上操作，裝置運(yùn)行正常后需要在DCS上操作的回路，要考慮設(shè)定值和輸出值的相互跟蹤實現(xiàn)切換不出現(xiàn)擾動。

1儀表故障處理

CCS系統(tǒng)對每個模擬量回路做了變送器故障報警，第一時間提示操作員。對于自動控制回路，當(dāng)收到變送器故障信號時，解除自動控制，同時保持輸出不變，發(fā)出報警提示。

3優(yōu)化操作畫面

3.1操作畫面布局

公共顯示區(qū)和畫面切換區(qū)，公共顯示是所有畫面都顯示的部分，包括:

（1）最新報警顯示：此處顯示最新產(chǎn)生的報警/事件信息，顏色為紅色，報警確認(rèn)后該處報警信息也自動消失。報警消音按鈕：當(dāng)有報警發(fā)生時該按鈕上字體顏色變?yōu)榧t色，確認(rèn)后變?yōu)楹谏?，點(diǎn)擊該按鈕可跳轉(zhuǎn)到報警顯示窗口。

（2）通訊指示：通信正常時兩綠燈交替閃爍，故障時兩燈停止閃爍。

（3）歷史報警按鈕：點(diǎn)擊歷史報警按鈕，監(jiān)控畫面切換為報警/事件詳細(xì)列表。

（4）登錄窗口：點(diǎn)擊彈出登錄窗口，登錄后登陸框中顯示登錄級別。所有操作的按鈕或輸入分為不同的權(quán)限，按照登陸用戶的權(quán)限設(shè)定了不同的操作范圍，防止了錯誤操作的可能。

（5）打印按鈕：點(diǎn)擊打印按鈕，打印機(jī)會將整個屏幕窗口拷貝打印到PDF文件或打印機(jī)上。

（6）畫面切換按鈕：點(diǎn)擊不同的按鈕顯示相應(yīng)的畫面。

（7）重要參數(shù)顯示：顯示整個機(jī)組中重要的參數(shù)，使操作人員始終能監(jiān)視這些參數(shù)，不會因為切換畫面而被覆蓋。

（8）監(jiān)控畫面：顯示畫面切換按鈕點(diǎn)擊后的相應(yīng)的畫面都在此處顯示。

（9）當(dāng)模擬量指示在不同狀態(tài)時顏色將發(fā)生不同變化。

3.2明確的操作顯示信息

詳細(xì)定義了參數(shù)顯示含義，如變量報警顏色，顯示數(shù)值位數(shù)，開關(guān)閥的顏色等在組態(tài)前都做了詳細(xì)規(guī)定。全廠每臺機(jī)組控制操作畫面都是統(tǒng)一的，為操作人員和維護(hù)人員提供方便。

3.3操作限制保護(hù)

對于數(shù)值輸入的操作如給定值輸入，設(shè)置有數(shù)值范圍限制，當(dāng)超過限制范圍時，不能輸入彈出提示窗口，防止了錯誤輸入造成的錯誤發(fā)生。

所有的開關(guān)按鈕操作都設(shè)有2次確認(rèn)窗口，并有簡單的操作提示，防止操作失誤的發(fā)生。

3.4邏輯關(guān)系清晰的聯(lián)鎖停車畫面

空壓機(jī)組的停車聯(lián)鎖條件由汽機(jī)聯(lián)鎖、空壓機(jī)聯(lián)鎖和增壓機(jī)聯(lián)鎖三部分組成。所有停車聯(lián)鎖又分為延時跳車和非延時跳車兩種，前一種跳車延時一秒鐘用來壓縮機(jī)卸載，后一種直接跳車。為了保證機(jī)組在故障時能立即停機(jī)保護(hù)壓縮機(jī)，同時要考慮誤停車造成裝置停工的重大損失。CCS聯(lián)鎖操作畫面上，操作人員看到的是動態(tài)的邏輯關(guān)系，清晰明了。邏輯圖線條動態(tài)變色，正常為綠色，當(dāng)邏輯的條件達(dá)到報警值時，顯示黃色，用以提醒操作人員。當(dāng)達(dá)到聯(lián)鎖值時，顯示紅色。將下層的邏輯圖繪制到流程圖上，每個顯示點(diǎn)都來自下位程序，這樣每一次動作在聯(lián)鎖圖上顯示的就是實際的情況，不會引起上層和下層不一致的情況，從而提高了操作的安全可靠性。聯(lián)鎖條件的投用和切除及手動停機(jī)等的操作按鈕為了安全起見，操作時彈出對話框，經(jīng)過二次確認(rèn)后再將結(jié)果送出。這樣，聯(lián)鎖邏輯圖比較清晰，操作人員不會誤操作，提高了操作人員的操作可靠性。

第一事故記錄，當(dāng)聯(lián)鎖發(fā)生后，在邏輯圖上顯示第一個觸發(fā)聯(lián)鎖的條件，方便操作人員快速找到事故原因，處理好后，快速恢復(fù)生產(chǎn)。

3.5控制操作畫面

控制操作畫面充分考慮了操作時要參考的信息，提高了操作的可靠性。如：機(jī)組啟動和速度控制畫面，將啟動順序邏輯實時數(shù)據(jù)曲線相關(guān)工藝參數(shù)顯示在一起，通過控制操作輸入和操作按鈕結(jié)合和調(diào)整工藝控制，操作信息明了，方便操作決策。

其他控制操作，最大可能的將操作決策信息放在控制操作畫面上，為操作人員正確決策和快速準(zhǔn)確處理提供基礎(chǔ)條件。

4完善報警管理

CCS系統(tǒng)的報警分為過程數(shù)據(jù)報警和系統(tǒng)報警。

系統(tǒng)報警是系統(tǒng)卡件和回路的硬件狀態(tài)報警，CCS系統(tǒng)的硬件由于是三重冗余的，一般都會在故障前會有明確的報警提示，留給用戶在線更換卡件或通過強(qiáng)制故障回路點(diǎn)后處理回路故障的時間。早發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)故障是避免事故的關(guān)鍵。系統(tǒng)硬件狀態(tài)通過系統(tǒng)內(nèi)部函數(shù)編寫硬件報警邏輯，直接顯示在報警畫面上，編制通訊狀態(tài)程序?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通訊報警。電源狀態(tài)和機(jī)柜風(fēng)扇狀態(tài)都在系統(tǒng)報警中顯示，提高了硬件的可靠使用。

過程數(shù)據(jù)報警是工藝參數(shù)出現(xiàn)了超出設(shè)計的正常條件，如測量值達(dá)到報警限定值，測量回路出現(xiàn)開路等，用于提醒操作人員，調(diào)整操作恢復(fù)到正常值。目前裝置都實行通崗操作，一個操作員同時監(jiān)控幾個崗位，在出現(xiàn)工藝波動混亂的情況下，報警過多，會造成操作人員來不及查看，不能分清重要的和一般的報警，耽誤寶貴的處理時機(jī)。在CCS系統(tǒng)組態(tài)時，對機(jī)組報警進(jìn)行分類，將相互有關(guān)聯(lián)的參數(shù)為一組，按照參數(shù)重要性分等級，根據(jù)組態(tài)取出各個功能塊的報警標(biāo)志。使用畫面腳本VB進(jìn)行編程，一旦檢測到有報警信息，按照不同的級別和區(qū)域彈出報警窗口和操作提示，為操作人員及時發(fā)現(xiàn)報警和處理報警提供最好的輔助。

這樣進(jìn)行組態(tài)，可以對報警進(jìn)行有效的管理，操作人員迅速地找到報警點(diǎn)，有效地進(jìn)行處理，大大提高了操作的安全可靠性。

5完整的制操作記錄

通過下位程序和上位畫面的腳本編程，對每個操作站的每次控制操作都做了操作記錄。操作人員為此上崗時要登陸自己的操作密碼，以后的所有控制操作的內(nèi)容和時間都詳細(xì)記錄。通過操作記錄可以分析操作人員操作的合理性，為找到最佳操作方法提供了條件。

6結(jié)語

煤化工廠每次大的工藝波動或意外停車事故，都會造成很大的經(jīng)濟(jì)損失，操作人員沒有正確反應(yīng)或錯誤的操作是引起安全事故的重要原因。通過利用CCS系統(tǒng)的組態(tài)功能及上位畫面腳本編程有效地結(jié)合，精心進(jìn)行組態(tài)，用程序自動防止操作失誤。操作面板的優(yōu)化及報警分類管理的實現(xiàn)，大大提高了操作質(zhì)量，避免誤操作的可能性，從而達(dá)到保障安全生產(chǎn)及保障經(jīng)濟(jì)效益的目的。