分布式I/O在埕島中心三號平臺自控系統(tǒng)的應(yīng)用

張輝(中石化勝利油田分公司海洋采油廠 山東 東營 257237)

前言

埕島油田測控系統(tǒng)一期投運(yùn)于96年進(jìn)行項(xiàng)目論證，97～98年一期系統(tǒng)進(jìn)行了系統(tǒng)組態(tài)、開發(fā)和現(xiàn)場安裝，99年系統(tǒng)投入試運(yùn)行，2000年正式投產(chǎn)。經(jīng)過不斷擴(kuò)充，現(xiàn)已建成了包括1座陸地監(jiān)控中心、2座中心平臺站和70余座衛(wèi)星平臺站的大型灘海油田SCADA系統(tǒng)，提高了海上原油生產(chǎn)的管理水平，改善了職工的工作條件，確保了安全高效生產(chǎn)。一、埕島中心三號平臺自控系統(tǒng)簡介

整個(gè)埕島區(qū)域自控系統(tǒng)采用“三級站場、二級控制”的管理模式，第一級是陸地中心站，設(shè)在海洋開發(fā)公司辦公樓陸地監(jiān)控中心，它是整個(gè)油田的調(diào)度管理中心，可以通過中心平臺站監(jiān)視整個(gè)埕島油田的生產(chǎn)運(yùn)行情況，處理油田生產(chǎn)信息和報(bào)表。第二級是中心平臺站，設(shè)在中心平臺，中心平臺站作為海上生產(chǎn)管理控制中心，除對本平臺進(jìn)行監(jiān)控外，還負(fù)責(zé)監(jiān)控所屬衛(wèi)星平臺的生產(chǎn)運(yùn)行情況。中心平臺站負(fù)責(zé)向陸地中心站傳送海上平臺的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。第三級是井口平臺站，設(shè)在各衛(wèi)星平臺，負(fù)責(zé)監(jiān)視和控制衛(wèi)星平臺的生產(chǎn)運(yùn)行情況，響應(yīng)中心平臺發(fā)來的生產(chǎn)控制命令。二級控制是指中心平臺站對井口平臺站的遙控和井口平臺站就地控制，陸地中心站僅具有就地監(jiān)視功能，對海上平臺可以監(jiān)視但不能控制。

中心三號平臺為中心平臺，即第二級站場，其作為海上生產(chǎn)管理控制中心，除對本平臺進(jìn)行監(jiān)控外，還負(fù)責(zé)監(jiān)控所屬衛(wèi)星平臺的生產(chǎn)運(yùn)行情況，同時(shí)向陸地中心站傳送海上平臺的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。因此就決定中心三號自控系統(tǒng)，同樣分為兩個(gè)部分：綜合控制系統(tǒng)和衛(wèi)星平臺SCADA 系統(tǒng)。為兼容已建衛(wèi)星平臺并與中心1號、中心2號SCADA系統(tǒng)保持一致，服務(wù)器軟件采用Honeywell Experion PKS系統(tǒng)。

二、埕島中心三號平臺自控系統(tǒng)硬件構(gòu)成

本系統(tǒng)采用PLC加遠(yuǎn)程I/O的系統(tǒng)架構(gòu)，冗余的PCS PLC和SIS PLC作為平臺的核心控制器位于生活動(dòng)力平臺生活樓中控室，現(xiàn)場信號全部接入就近的遠(yuǎn)程I/O控制盤，電氣部分參數(shù)進(jìn)位于電氣控制室的遠(yuǎn)程I/O機(jī)柜，PLC與遠(yuǎn)程I/O間用冗余的遠(yuǎn)程I/O網(wǎng)絡(luò)連接。這樣的系統(tǒng)架構(gòu)可在保障系統(tǒng)安全性的前提下，最大限度減少電纜及施工工作量。

PLC采取埕島油田常用的AB 1756ControlLogix系列PLC，生產(chǎn)平臺遠(yuǎn)程I/O機(jī)柜采用AB 1794FLEX I/O系列，F(xiàn)LEX I/O提供較大體積、基于背板I/O的所有功能，而沒有空間要求，可以單獨(dú)選擇 I/O、端子類型以及網(wǎng)絡(luò)來滿足應(yīng)用要求。

三、埕島中心三號平臺自控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成

NetLinx—是羅克韋爾自動(dòng)化新一代的開放網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了從企業(yè)管理系統(tǒng)到車間現(xiàn)場的無縫連接與集成。NetLinx架構(gòu)內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)DeviceNet、ControlNet和EtherNet/IP使用通用的應(yīng)用層協(xié)議，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的設(shè)備能夠相互實(shí)現(xiàn)通訊，不用進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換或者編寫一些特殊的程序，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的的跨網(wǎng)絡(luò)共享。

埕島中心三號平臺自控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是由EtherNet/IP、ControlNet兩級網(wǎng)絡(luò)組成，撬塊與遠(yuǎn)程 I/O單元通過Modbus進(jìn)行通訊，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)上傳下達(dá)，PLC CPU控制器與遠(yuǎn)程 I/O單元通過冗余ControlNet網(wǎng)絡(luò)連接，實(shí)現(xiàn) PLC控制器對數(shù)據(jù)的集中處理。同時(shí)，PLC 控制器通過冗余的工業(yè)以太網(wǎng)EtherNet/IP將數(shù)據(jù)處理信息上傳上位機(jī)系統(tǒng)，以達(dá)到畫面參數(shù)的集中顯示與控制。

四、AB 1794FLEX I/O模塊的簡介

每個(gè)FLEX I/O系統(tǒng)至少包含一個(gè)適配器、一個(gè)端子基座和一個(gè)I/O模塊?？赏ㄟ^FLEX電源(1794-PS13或-PS3)或任何其它兼容電源為系統(tǒng)供電。一個(gè)適配器根據(jù)現(xiàn)場需求最多可以同8個(gè)I/O模塊通訊，可混合并匹配使用I/O模塊。

FLEX I/O模塊插入端子基座，連接到I/O總線和現(xiàn)場設(shè)備。由于沒有直接接線到I/O模塊，所以用戶能夠帶電插拔模塊，在不用斷開現(xiàn)場接線、其它I/O模塊或FLEX背板電源的情況下更換模塊。消除了代價(jià)很高的停機(jī)時(shí)間以及系統(tǒng)的無效重起。I/O類型的選擇靈活多樣，選擇范圍可以從數(shù)字量、模擬量到溫度、運(yùn)動(dòng)控制。FLEX I/O允許用戶在每個(gè)適配器上使用最多八個(gè)端子基座，提供最大256數(shù)字量I/O點(diǎn)或96路模擬量通道?？梢酝ㄟ^安裝和接線選項(xiàng)混合匹配數(shù)字量和模擬量I/O，提供成功統(tǒng)解決方案。

五、分布式I/O系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)

FLEX I/O模塊是分布式應(yīng)用的靈活、模塊化I/O。FLEX I/O提供較大體積、基于背板I/O的所有功 I/O、端子類型以及網(wǎng)絡(luò)來滿足用戶應(yīng)用要求。

1.獨(dú)允許用戶將電力以菊花鏈方式連接到鄰近的端子基座上。

2.一個(gè)適配器最多可以同8個(gè)I/O模塊通訊。允許將適配器連接到：256點(diǎn)數(shù)字量輸入/輸出模塊，96路模擬量輸入/輸出模塊，混合模塊，滿足需求。

3.模塊化的FLEX I/O系統(tǒng)提供網(wǎng)絡(luò)選擇，而且易于擴(kuò)展。

4.與現(xiàn)場設(shè)備的接線工作幾乎完全在端子基座上完成。

5.可調(diào)節(jié)的鍵形開關(guān)防止不正確的模塊插入到預(yù)先配置的端子基座內(nèi)。將I/O模塊插入到端子基座內(nèi)，連接I/O總線和現(xiàn)場設(shè)備。

6.可帶電插拔模塊。不直接接線到模塊使用戶在更換模塊時(shí)，不需斷開現(xiàn)場設(shè)備接線或系統(tǒng)電源。結(jié)束語

分布式I/O在埕島中心三號平臺自控系統(tǒng)的成功應(yīng)用，節(jié)省了施工費(fèi)用及電纜用量，提高施工進(jìn)度，同時(shí)在單個(gè)遠(yuǎn)程I/O單元出現(xiàn)問題時(shí)，不會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行，大大方便了檢修。冗余通訊模式實(shí)現(xiàn)了多通道通訊，保證了數(shù)據(jù)傳輸可靠性，在淺海油田自控系統(tǒng)具有很高的推廣應(yīng)用價(jià)值。