海上采油平臺(tái)架構(gòu)中控系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)控工作站

高樂旭，梁躍東

（中海石油（中國）有限公司天津分公司，天津 300467）

1 中控系統(tǒng)簡介與實(shí)施背景

某海上油田的中心平臺(tái)中控系統(tǒng)與其衛(wèi)星WHPEWHPC平臺(tái)中控系統(tǒng)屬于孤島模式運(yùn)行，各中控系統(tǒng)之間無通訊關(guān)聯(lián)。由于平臺(tái)地理位置的影響，當(dāng)衛(wèi)星平臺(tái)中控系統(tǒng)出現(xiàn)應(yīng)急情況時(shí)，現(xiàn)場可能受惡劣天氣等極端因素所限，中心平臺(tái)檢修無法第一時(shí)間進(jìn)行應(yīng)急處理，甚至可能導(dǎo)致安全環(huán)保等重大生產(chǎn)事故的發(fā)生。

目前中控系統(tǒng)使用是艾默生公司DELTAV 系列產(chǎn)品，版本為11.3。如利用目前的系統(tǒng)框架實(shí)現(xiàn)，需在每個(gè)衛(wèi)星平臺(tái)的中控系統(tǒng)中再增加擴(kuò)展卡、通訊卡及控制器等多個(gè)硬件，同時(shí)需要敷設(shè)光纖將中心平臺(tái)及兩個(gè)衛(wèi)星平臺(tái)中控系統(tǒng)組成一個(gè)環(huán)網(wǎng)。此方案不僅成本高，且需承擔(dān)更多風(fēng)險(xiǎn)。因中心與衛(wèi)星平臺(tái)中控系統(tǒng)組成環(huán)網(wǎng)后，如鏈路出現(xiàn)故障或者斷裂將造成整體數(shù)據(jù)的傳輸異常，甚至導(dǎo)致更嚴(yán)重的后果，所以有效提高中控穩(wěn)定性且成本低的方案才是首選。

2 自主制定架設(shè)方案

自主創(chuàng)新利用現(xiàn)有的中控系統(tǒng)和通訊光纖的資源，搭設(shè)一套遠(yuǎn)程訪問系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)由中心平臺(tái)中控直接訪問衛(wèi)星平臺(tái)（WHPE、WHPC）中控系統(tǒng)的上位機(jī)，最終完成中控應(yīng)急處理、信息數(shù)據(jù)備份、診斷等工作，提高衛(wèi)星平臺(tái)中控系統(tǒng)的管理水平。

此方案利用現(xiàn)有的資源，成本少、實(shí)施簡捷、可靠性高。即使鏈路由于意外等因素故障也不影響目前中控系統(tǒng)的運(yùn)行。具體的實(shí)施思路是利用從兩個(gè)衛(wèi)星平臺(tái)（WHPE 和WHPC）至中心平臺(tái)的報(bào)房通訊現(xiàn)有光纖資源，將中心平臺(tái)中控室內(nèi)的一臺(tái)OPC 工作站設(shè)定為遠(yuǎn)程訪問站，分別與兩個(gè)衛(wèi)星平臺(tái)的上位機(jī)連入同一個(gè)網(wǎng)段，并安裝相應(yīng)的防火墻防護(hù)，利用WINDOWS 系統(tǒng)的遠(yuǎn)程連接功能進(jìn)行遠(yuǎn)程操作，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作衛(wèi)星平臺(tái)中控上位機(jī)的目的。在工業(yè)生產(chǎn)中對生產(chǎn)控制網(wǎng)絡(luò)要求非常高，不允許生產(chǎn)控制網(wǎng)絡(luò)與辦公通訊網(wǎng)絡(luò)交織干擾，且外網(wǎng)易受病毒及黑客攻擊給安全生產(chǎn)帶來更多不可控因素，因此此方案中實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)控制網(wǎng)絡(luò)與辦公通訊網(wǎng)絡(luò)完全隔離。

3 利用光纖通訊架構(gòu)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)

3.1 遠(yuǎn)程工作站物理鏈路的搭建

（1）目前WHPEWHPC 平臺(tái)已有至中心平臺(tái)的光纖資源，存有辦公網(wǎng)絡(luò)及程控網(wǎng)絡(luò)，且辦公網(wǎng)絡(luò)與程控網(wǎng)絡(luò)相分離。此改造在中心平臺(tái)搭設(shè)一臺(tái)上位工控機(jī)，本次使用的是中心平臺(tái)中控室內(nèi)的OPC 站（中控系統(tǒng)的操作站）。利用現(xiàn)有的程控網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊，與WHPEWHPC 平臺(tái)中控的OPC 站相連，敷設(shè)程控交換機(jī)到中控OPC 的網(wǎng)線連接。圖1為中心平臺(tái)至WHPC 衛(wèi)星平臺(tái)遠(yuǎn)程工作站的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜唸D，其中紅色方框區(qū)域?yàn)榇舜问┕にB接的各個(gè)工作站。

（2）在中控的OPC 上位機(jī)（IP 設(shè)置為10.132.26.*）通過網(wǎng)線與交換機(jī)相連（使用程控網(wǎng)絡(luò)是工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，與辦公網(wǎng)絡(luò)相分離，其IP 為10.132.26.*），交換機(jī)將整合的數(shù)據(jù)通過LAN 口傳出，數(shù)據(jù)通過網(wǎng)線連入光端機(jī)相輸入端。光端機(jī)通過其內(nèi)部的光發(fā)射機(jī)和光接收機(jī)等設(shè)備，將網(wǎng)絡(luò)信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)傳輸。光信號(hào)傳輸具有頻帶寬、抗干擾性強(qiáng)、保密性強(qiáng)、傳輸速度快、傳輸距離長等優(yōu)點(diǎn)，尤其適合各平臺(tái)間數(shù)據(jù)傳輸，光端機(jī)產(chǎn)生的光信號(hào)通過海纜內(nèi)的光纖分別與WHPEWHPC平臺(tái)的光端機(jī)相連接（在WHPEWHPC 平臺(tái)分別設(shè)有另一臺(tái)光端機(jī)，其作用是將光信號(hào)轉(zhuǎn)為電信號(hào)）。轉(zhuǎn)換后的電信號(hào)通過網(wǎng)線分別連入WHPEWHPC 平臺(tái)交換機(jī)，再通過交換機(jī)分別連接WHPEWHPC 平臺(tái)的OPC 站。

3.2 遠(yuǎn)程工作站的配置

（1）OPC 站使用的是雙網(wǎng)卡，這樣在進(jìn)行IP 配置時(shí)，一個(gè)網(wǎng)卡使用的是其中控網(wǎng)段IP，另一個(gè)網(wǎng)卡IP 配置為10.132. 26.*（程控網(wǎng)段），并且配置的IP 不能一樣，避免出現(xiàn)IP 沖突的情況。這樣就可以將中心平臺(tái)中控室OPC 站與兩個(gè)衛(wèi)星平臺(tái)的上位機(jī)連入一個(gè)網(wǎng)絡(luò)里，同時(shí)在幾臺(tái)OPC 站安裝相應(yīng)的防火墻進(jìn)行防護(hù)。

圖1 設(shè)計(jì)遠(yuǎn)程工作站通訊拓?fù)鋱D

（2）在中心平臺(tái)中控室OPC 站以及兩臺(tái)衛(wèi)星平臺(tái)中控上位機(jī)上分別開通遠(yuǎn)程訪問的權(quán)限，這樣即可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程訪問上位機(jī)的功能。

3.3 遠(yuǎn)程工作站的連接

（1）在進(jìn)行遠(yuǎn)程連接時(shí)，首先將3臺(tái)設(shè)置為10.132.26.*IP的網(wǎng)卡對應(yīng)的網(wǎng)線拔下，且保證另一個(gè)網(wǎng)卡的網(wǎng)線連接正常。將各平臺(tái)預(yù)留的連入程控網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)線分別插入拔下的網(wǎng)卡內(nèi)即可。

（2）在中心平臺(tái)的OPC 站的電腦上按win+R 鍵打開運(yùn)行，輸入“mstsc”命令，點(diǎn)擊確定。點(diǎn)擊確定之后，可以看到已經(jīng)打開了遠(yuǎn)程桌面連接，輸入要連接的IP 地址，也可以點(diǎn)擊選項(xiàng)，輸入詳細(xì)信息，進(jìn)行連接。然后輸入遠(yuǎn)程連接的計(jì)算機(jī)名稱和密碼，點(diǎn)擊連接，即可以遠(yuǎn)程連接衛(wèi)星平臺(tái)OPC 站。

3.4 遠(yuǎn)程工作站的使用效果

中控系統(tǒng)遠(yuǎn)程工作站搭建后，在操作上不會(huì)對中心平臺(tái)及兩個(gè)衛(wèi)星平臺(tái)中控操作人員造成任何影響，依然能夠正常對生產(chǎn)流程參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控及控制。同時(shí)位于中心平臺(tái)的儀控人員也可以每日對衛(wèi)星平臺(tái)中控?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行例行檢查、數(shù)據(jù)備份及卡件功能檢查等操作。且當(dāng)衛(wèi)星平臺(tái)中控出現(xiàn)異常時(shí)，位于中心平臺(tái)的維修人員也可以通過診斷等工具第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)故障，提前準(zhǔn)備好檢修物料。較以往只能到衛(wèi)星平臺(tái)后才能發(fā)現(xiàn)問題的情況，極大地提高故障檢修效率。

4 自主構(gòu)架遠(yuǎn)程工作站的運(yùn)行后評(píng)估與意義

4.1 實(shí)現(xiàn)目的要求滿足生產(chǎn)需求

實(shí)現(xiàn)中心平臺(tái)遠(yuǎn)程控制衛(wèi)星平臺(tái)上位機(jī)的功能，更加便捷檢查與維護(hù)監(jiān)控狀態(tài)，同時(shí)提高管理水平。在衛(wèi)星平臺(tái)中控突發(fā)問題時(shí)，能夠高效快速地予以技術(shù)支持并解決。

4.2 開拓全新通訊鏈路

重點(diǎn)對平臺(tái)間網(wǎng)絡(luò)布局掌控，并在此基礎(chǔ)重新搭建出一條全新鏈路，并保障此條鏈路與辦公網(wǎng)絡(luò)等要處于完全的分離隔離狀態(tài)，確保中控系統(tǒng)的安全可靠性，防止任何干擾與沖突。

4.3 突破解決在生產(chǎn)期間維修改造的各種瓶頸

曾考慮艾默生廠家提出遠(yuǎn)程工程師站方案，但經(jīng)評(píng)估需在衛(wèi)星平臺(tái)（WHPE、WHPC 平臺(tái)）中控室新增通訊底板和控制器等一系列硬件，施工條件所限及費(fèi)用較高，以及改造帶來系統(tǒng)運(yùn)行的安全風(fēng)險(xiǎn)。通過方案比對，最終選擇并實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益可觀實(shí)施便捷安全可靠的此方案。

4.4 自主創(chuàng)新擺脫國外廠家技術(shù)封鎖和束縛

此次遠(yuǎn)程工作站的搭建工作，是首次自主實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星平臺(tái)中控上位機(jī)的遠(yuǎn)程操作，打破以往需要增加中控系統(tǒng)產(chǎn)品廠家安裝遠(yuǎn)程工程師站的慣例。此項(xiàng)工作操作便捷可靠，直接搭設(shè)生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)鏈路，無需增加其他費(fèi)用

4.5 便捷性及可靠性，便于推廣

可為其他擁有中心和衛(wèi)星平臺(tái)的油田單元予以借鑒，為具有相同情況的海上其他單元提供了一條中控系統(tǒng)管理提升的新思路；架設(shè)符合自身現(xiàn)場實(shí)際需求，滿足工況要求的遠(yuǎn)程訪問系統(tǒng)。

4.6 成本優(yōu)勢明顯

此項(xiàng)目完全自主調(diào)研分析，確定方案以及后期施工實(shí)現(xiàn)，并充分利用現(xiàn)有硬件和網(wǎng)絡(luò)資源開發(fā)，實(shí)現(xiàn)成本幾乎為零，自主實(shí)現(xiàn)節(jié)約費(fèi)用50萬元。