分布式I/O在埕島中心三號平臺自控系統的應用

張輝(中石化勝利油田分公司海洋采油廠 山東 東營 257237)

前言

埕島油田測控系統一期投運于96年進行項目論證，97～98年一期系統進行了系統組態、開發和現場安裝，99年系統投入試運行，2000年正式投產。經過不斷擴充，現已建成了包括1座陸地監控中心、2座中心平臺站和70余座衛星平臺站的大型灘海油田SCADA系統，提高了海上原油生產的管理水平，改善了職工的工作條件，確保了安全高效生產。一、埕島中心三號平臺自控系統簡介

整個埕島區域自控系統采用“三級站場、二級控制”的管理模式，第一級是陸地中心站，設在海洋開發公司辦公樓陸地監控中心，它是整個油田的調度管理中心，可以通過中心平臺站監視整個埕島油田的生產運行情況，處理油田生產信息和報表。第二級是中心平臺站，設在中心平臺，中心平臺站作為海上生產管理控制中心，除對本平臺進行監控外，還負責監控所屬衛星平臺的生產運行情況。中心平臺站負責向陸地中心站傳送海上平臺的實時數據。第三級是井口平臺站，設在各衛星平臺，負責監視和控制衛星平臺的生產運行情況，響應中心平臺發來的生產控制命令。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視功能，對海上平臺可以監視但不能控制。

中心三號平臺為中心平臺，即第二級站場，其作為海上生產管理控制中心，除對本平臺進行監控外，還負責監控所屬衛星平臺的生產運行情況，同時向陸地中心站傳送海上平臺的實時數據。因此就決定中心三號自控系統，同樣分為兩個部分：綜合控制系統和衛星平臺SCADA 系統。為兼容已建衛星平臺并與中心1號、中心2號SCADA系統保持一致，服務器軟件采用Honeywell Experion PKS系統。

二、埕島中心三號平臺自控系統硬件構成

本系統采用PLC加遠程I/O的系統架構，冗余的PCS PLC和SIS PLC作為平臺的核心控制器位于生活動力平臺生活樓中控室，現場信號全部接入就近的遠程I/O控制盤，電氣部分參數進位于電氣控制室的遠程I/O機柜，PLC與遠程I/O間用冗余的遠程I/O網絡連接。這樣的系統架構可在保障系統安全性的前提下，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，生產平臺遠程I/O機柜采用AB 1794FLEX I/O系列，FLEX 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，可以單獨選擇 I/O、端子類型以及網絡來滿足應用要求。

三、埕島中心三號平臺自控系統網絡構成

NetLinx—是羅克韋爾自動化新一代的開放網絡技術，實現了從企業管理系統到車間現場的無縫連接與集成。NetLinx架構內的網絡DeviceNet、ControlNet和EtherNet/IP使用通用的應用層協議，網絡內的設備能夠相互實現通訊，不用進行數據轉換或者編寫一些特殊的程序，可以實現數據的的跨網絡共享。

埕島中心三號平臺自控系統網絡系統是由EtherNet/IP、ControlNet兩級網絡組成，撬塊與遠程 I/O單元通過Modbus進行通訊，實現數據上傳下達，PLC CPU控制器與遠程 I/O單元通過冗余ControlNet網絡連接，實現 PLC控制器對數據的集中處理。同時，PLC 控制器通過冗余的工業以太網EtherNet/IP將數據處理信息上傳上位機系統，以達到畫面參數的集中顯示與控制。

四、AB 1794FLEX I/O模塊的簡介

每個FLEX I/O系統至少包含一個適配器、一個端子基座和一個I/O模塊。可通過FLEX電源(1794-PS13或-PS3)或任何其它兼容電源為系統供電。一個適配器根據現場需求最多可以同8個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總線和現場設備。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。消除了代價很高的停機時間以及系統的無效重起。I/O類型的選擇靈活多樣，選擇范圍可以從數字量、模擬量到溫度、運動控制。FLEX I/O允許用戶在每個適配器上使用最多八個端子基座，提供最大256數字量I/O點或96路模擬量通道。可以通過安裝和接線選項混合匹配數字量和模擬量I/O，提供成功統解決方案。

五、分布式I/O系統優點

FLEX I/O模塊是分布式應用的靈活、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、端子類型以及網絡來滿足用戶應用要求。

1.獨允許用戶將電力以菊花鏈方式連接到鄰近的端子基座上。

2.一個適配器最多可以同8個I/O模塊通訊。允許將適配器連接到：256點數字量輸入/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系統提供網絡選擇，而且易于擴展。

4.與現場設備的接線工作幾乎完全在端子基座上完成。

5.可調節的鍵形開關防止不正確的模塊插入到預先配置的端子基座內。將I/O模塊插入到端子基座內，連接I/O總線和現場設備。

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，不需斷開現場設備接線或系統電源。結束語

分布式I/O在埕島中心三號平臺自控系統的成功應用，節省了施工費用及電纜用量，提高施工進度，同時在單個遠程I/O單元出現問題時，不會影響整個系統運行，大大方便了檢修。冗余通訊模式實現了多通道通訊，保證了數據傳輸可靠性，在淺海油田自控系統具有很高的推廣應用價值。