DeltaV數(shù)字式自動(dòng)化控制系統(tǒng)在海洋鉆井平臺(tái)上的應(yīng)用

高　斌（中國(guó)石油集團(tuán)海洋工程有限公司，天津　300280）

DeltaV數(shù)字式自動(dòng)化控制系統(tǒng)在海洋鉆井平臺(tái)上的應(yīng)用

高斌
（中國(guó)石油集團(tuán)海洋工程有限公司，天津300280）

DeltaV系統(tǒng)具有強(qiáng)大易用的設(shè)計(jì)和操作過(guò)程控制。DeltaV系統(tǒng)由于其自身獨(dú)特的構(gòu)成，展現(xiàn)出了其特有的優(yōu)勢(shì)。DeltaV系統(tǒng)在海洋鉆井平臺(tái)中的廣泛應(yīng)用，以及其優(yōu)勢(shì)在鉆井平臺(tái)中發(fā)揮重要的作用，多年來(lái)在石油行業(yè)的業(yè)績(jī)和良好口碑，一定會(huì)在未來(lái)的海上鉆井平臺(tái)上發(fā)揮著更大的作用。接下來(lái)本文將對(duì)DeltaV系統(tǒng)展開(kāi)詳細(xì)的分析。

DeltaV系統(tǒng)過(guò)程控制構(gòu)成優(yōu)勢(shì)應(yīng)用

DeltaV數(shù)字式自動(dòng)化系統(tǒng)由艾默生過(guò)程控制有限公司于1996年推出的，用于過(guò)程控制的軟件。DeltaV系統(tǒng)提供了強(qiáng)大易用的設(shè)計(jì)和操作過(guò)程控制軟件，完全采用數(shù)字化的結(jié)構(gòu)。自投入市場(chǎng)以來(lái)，連續(xù)6年獲得《控制》雜志“最佳過(guò)程控制/自動(dòng)化系統(tǒng)”獎(jiǎng)。并且與全球知名石油化工企業(yè)有著廣泛的合作，大量運(yùn)用在各種海洋鉆井平臺(tái)中。

1　DeltaV系統(tǒng)的構(gòu)成

1.1DeltaV系統(tǒng)的基本框架

DeltaV系統(tǒng)構(gòu)是建在PlantWeb架構(gòu)下的星形結(jié)構(gòu)，它的控制網(wǎng)絡(luò)處于相對(duì)獨(dú)立的以太網(wǎng)中，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)是工作站及DeltaV控制器，所有外邊連接都必須通過(guò)DeltaV的工作站，每個(gè)DeltaV系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中只有一臺(tái)主工程師站。

1.2DeltaV控制框架

DeltaV系統(tǒng)的控制網(wǎng)絡(luò)是以以太網(wǎng)為基礎(chǔ)的局域網(wǎng)，可以是單網(wǎng)也可以是冗余網(wǎng)絡(luò)，DeltaV控制網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，通過(guò)以太網(wǎng)和光纖，將工作站和控制器聯(lián)系在一起。

每個(gè)DeltaV控制器都有著主副兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口，在采用冗余控制器的配置時(shí)，每對(duì)控制器會(huì)有2個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口連接到主交換機(jī)上，另2個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口連接到副交換機(jī)上。控制網(wǎng)絡(luò)采用TCP/IP的通訊協(xié)議，自動(dòng)分配各節(jié)點(diǎn)的IP地址。

2　DeltaV系統(tǒng)在海洋鉆井平臺(tái)上的應(yīng)用

DeltaV系統(tǒng)由于其強(qiáng)大的功能和簡(jiǎn)易的操作維護(hù)，被廣泛應(yīng)用到海洋鉆井平臺(tái)中。通過(guò)下圖的網(wǎng)絡(luò)邏輯圖我們可以看出，一套成熟的DeltaV系統(tǒng)包含4個(gè)組成部分：

2.1主工程師站（OPS01）

每個(gè)DeltaV系統(tǒng)有且只有一個(gè)主工程師站。該工作站存儲(chǔ)了全局?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)的所有數(shù)據(jù)。主工程師站具有如下主要功能：

過(guò)程控制單元的界面，并可以顯示及操作；全局?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)，并可以通過(guò)該庫(kù)進(jìn)行瀏覽、查找及組態(tài)；全部報(bào)警記錄的瀏覽；控制策略的組態(tài)及系統(tǒng)設(shè)定；診斷整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中各工作站、控制器、I/O卡件是否正常。

2.2操作員站（OPS02-04）

DeltaV系統(tǒng)會(huì)依據(jù)需求設(shè)置多個(gè)操作員站，分別處于不同位置。操作員站具有如下主要功能：

通過(guò)提用內(nèi)嵌式的組件，對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行輸入與讀取。

顯示報(bào)表、流程圖或模塊等詳細(xì)信息。

通過(guò)預(yù)先定制標(biāo)準(zhǔn)的操作面板和詳細(xì)面板，以此來(lái)統(tǒng)一對(duì)所有模塊的操作。

通過(guò)對(duì)報(bào)警的分級(jí)、顯示以及管理，操作員可以準(zhǔn)確無(wú)誤的關(guān)注到最重要的報(bào)警信息，并可以直接通過(guò)報(bào)警欄處理最高級(jí)別的報(bào)警。

2.3VMS站

VMS站（Vessel Manage System）即平臺(tái)管理系統(tǒng)工作站。VMS工作站是由MD Plus 控制器和I/O卡件組成的。MD Plus控制器通過(guò)通信協(xié)議，控制網(wǎng)絡(luò)上的各節(jié)點(diǎn)上的設(shè)備。DeltaVI/O卡件可以提供16個(gè)通道的模擬量輸入信號(hào)，8個(gè)通道的毫伏級(jí)模擬量電壓輸入信號(hào)，8個(gè)通道的熱電阻信號(hào)、24V直流、120V交流以及高密度的24V直流等離散型輸入信號(hào)等等多種模擬量和數(shù)字量輸入輸出信號(hào)。通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)設(shè)備信息的高度采集，可以使操作員第一時(shí)間了解設(shè)備的運(yùn)行及使用情況，及時(shí)處理問(wèn)題。

2.4SIS站

SIS站（Safety Instrumentation System）即安全儀表系統(tǒng)。SIS工作站是由MD Plus控制器和SLS邏輯控制器三部分組成。主要針對(duì)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)以及有毒可燃?xì)怏w檢測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集。SLS邏輯控制器具有如下特點(diǎn)：

提供多個(gè)I/O端口，離散型輸入和輸出信號(hào)

能獨(dú)自對(duì)I/O線路進(jìn)行診斷。

I/O通道可通過(guò)軟件進(jìn)行多類(lèi)型設(shè)置，以滿足現(xiàn)場(chǎng)使用。

配有獨(dú)立且冗余的處理器，可進(jìn)行自動(dòng)切換。

執(zhí)行速度快，50ms快速執(zhí)行。

3　DeltaV系統(tǒng)應(yīng)用在海洋鉆井平臺(tái)上的優(yōu)勢(shì)

3.1詳盡直觀的系統(tǒng)信息顯示及便利的操作性

DeltaV系統(tǒng)通過(guò)系統(tǒng)集成將平臺(tái)所有系統(tǒng)全部集中在一起，通過(guò)操作員站的顯示界面可對(duì)所有系統(tǒng)進(jìn)行在線檢查，減少了現(xiàn)場(chǎng)巡檢時(shí)間，提高了工作效率。

在相對(duì)應(yīng)的子系統(tǒng)中，實(shí)時(shí)顯示設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，故障報(bào)警，并可以對(duì)相應(yīng)的設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控操作，并能對(duì)操作的狀態(tài)進(jìn)行確認(rèn)。

3.2系統(tǒng)診斷維護(hù)功能

DeltaV系統(tǒng)可進(jìn)行診斷功能。DeltaV系統(tǒng)可以通查看全系統(tǒng)的各子設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，可以快速了解網(wǎng)絡(luò)的通訊狀況，控制器及I/O卡件和現(xiàn)場(chǎng)智能化儀表的運(yùn)行情況。如果出現(xiàn)報(bào)警，則會(huì)顯示設(shè)備狀態(tài)和故障診斷信息，并可明確指出報(bào)警時(shí)出現(xiàn)在通訊上還是設(shè)備本體。

3.3報(bào)警管理系統(tǒng)

DeltaV系統(tǒng)的報(bào)警記錄包括報(bào)警狀態(tài)切換，控制器的故障代碼，子系統(tǒng)中各智能設(shè)備的故障情況等等。DeltaV系統(tǒng)會(huì)將所有報(bào)警依據(jù)報(bào)警級(jí)別高低，分顏色顯示出來(lái)，以便操作人員第一時(shí)間做出準(zhǔn)確判斷。操作員可以通過(guò)界面對(duì)報(bào)警進(jìn)行鎖定和抑制，并且抑制的時(shí)間會(huì)被記錄在報(bào)警信息中，以備后期查閱。且DeltaV報(bào)警管理系統(tǒng)可以通過(guò)設(shè)置條件，對(duì)設(shè)備進(jìn)行有選擇性的報(bào)警，將一些無(wú)意義的報(bào)警濾除。并且通過(guò)設(shè)置報(bào)警條件即可實(shí)施對(duì)智能設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控，避免了增加其他元器件的成本投入。

3.4便利的現(xiàn)場(chǎng)擴(kuò)展應(yīng)用

DeltaV系統(tǒng)的模塊化硬件，控制器能夠檢測(cè)到所有安裝在子系統(tǒng)上的I/O接口通道。當(dāng)插入I/O卡件，控制器就能準(zhǔn)確的檢測(cè)到I/ O卡件所連接的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的常用屬性。這就減少了組態(tài)有關(guān)的大量工作，大大提高了現(xiàn)場(chǎng)工作的效率。并且這些模塊化硬件在設(shè)計(jì)上，符合空氣污染G3標(biāo)準(zhǔn)和危險(xiǎn)區(qū)域Class1，Div2區(qū)標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)，使這些硬件幾乎可以安裝在任何地方。

4　DeltaV系統(tǒng)在海洋鉆井平臺(tái)上的廣泛應(yīng)用

現(xiàn)如今，我國(guó)正處在大力發(fā)展南海油氣田的關(guān)鍵時(shí)刻，各大石油巨頭都在投資海洋鉆井裝備，各類(lèi)海洋鉆井平臺(tái)，鉆井船都在緊鑼密鼓的建造中。DeltaV系統(tǒng)憑借其數(shù)字化的結(jié)構(gòu)，強(qiáng)大易用的組態(tài)軟件、方便快捷安裝以及安全高效的特點(diǎn)，通過(guò)多年來(lái)在石油行業(yè)的業(yè)績(jī)和良好口碑，一定會(huì)在未來(lái)的海上鉆井平臺(tái)上發(fā)揮著更大的作用。

［1］郭亮.基于DeltaV系統(tǒng)的批量控制的配方的實(shí)現(xiàn)［J］.自動(dòng)化儀表，2012年4月.