DeltaV數(shù)字式自動化控制系統(tǒng)在海洋鉆井平臺上的應用

高　斌（中國石油集團海洋工程有限公司，天津　300280）

DeltaV數(shù)字式自動化控制系統(tǒng)在海洋鉆井平臺上的應用

高斌
（中國石油集團海洋工程有限公司，天津300280）

DeltaV系統(tǒng)具有強大易用的設計和操作過程控制。DeltaV系統(tǒng)由于其自身獨特的構成，展現(xiàn)出了其特有的優(yōu)勢。DeltaV系統(tǒng)在海洋鉆井平臺中的廣泛應用，以及其優(yōu)勢在鉆井平臺中發(fā)揮重要的作用，多年來在石油行業(yè)的業(yè)績和良好口碑，一定會在未來的海上鉆井平臺上發(fā)揮著更大的作用。接下來本文將對DeltaV系統(tǒng)展開詳細的分析。

DeltaV系統(tǒng)過程控制構成優(yōu)勢應用

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

1　DeltaV系統(tǒng)的構成

1.1DeltaV系統(tǒng)的基本框架

DeltaV系統(tǒng)構是建在PlantWeb架構下的星形結構，它的控制網(wǎng)絡處于相對獨立的以太網(wǎng)中，網(wǎng)絡節(jié)點是工作站及DeltaV控制器，所有外邊連接都必須通過DeltaV的工作站，每個DeltaV系統(tǒng)網(wǎng)絡中只有一臺主工程師站。

1.2DeltaV控制框架

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

每個DeltaV控制器都有著主副兩個網(wǎng)絡接口，在采用冗余控制器的配置時，每對控制器會有2個網(wǎng)絡接口連接到主交換機上，另2個網(wǎng)絡接口連接到副交換機上?？刂凭W(wǎng)絡采用TCP/IP的通訊協(xié)議，自動分配各節(jié)點的IP地址。

2　DeltaV系統(tǒng)在海洋鉆井平臺上的應用

DeltaV系統(tǒng)由于其強大的功能和簡易的操作維護，被廣泛應用到海洋鉆井平臺中。通過下圖的網(wǎng)絡邏輯圖我們可以看出，一套成熟的DeltaV系統(tǒng)包含4個組成部分：

2.1主工程師站（OPS01）

每個DeltaV系統(tǒng)有且只有一個主工程師站。該工作站存儲了全局數(shù)據(jù)庫的所有數(shù)據(jù)。主工程師站具有如下主要功能：

過程控制單元的界面，并可以顯示及操作；全局數(shù)據(jù)庫，并可以通過該庫進行瀏覽、查找及組態(tài)；全部報警記錄的瀏覽；控制策略的組態(tài)及系統(tǒng)設定；診斷整個網(wǎng)絡中各工作站、控制器、I/O卡件是否正常。

2.2操作員站（OPS02-04）

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

通過提用內嵌式的組件，對相關數(shù)據(jù)進行輸入與讀取。

顯示報表、流程圖或模塊等詳細信息。

通過預先定制標準的操作面板和詳細面板，以此來統(tǒng)一對所有模塊的操作。

通過對報警的分級、顯示以及管理，操作員可以準確無誤的關注到最重要的報警信息，并可以直接通過報警欄處理最高級別的報警。

2.3VMS站

VMS站（Vessel Manage System）即平臺管理系統(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控制器通過通信協(xié)議，控制網(wǎng)絡上的各節(jié)點上的設備。DeltaVI/O卡件可以提供16個通道的模擬量輸入信號，8個通道的毫伏級模擬量電壓輸入信號，8個通道的熱電阻信號、24V直流、120V交流以及高密度的24V直流等離散型輸入信號等等多種模擬量和數(shù)字量輸入輸出信號。通過對現(xiàn)場工業(yè)設備信息的高度采集，可以使操作員第一時間了解設備的運行及使用情況，及時處理問題。

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。主要針對火災報警系統(tǒng)以及有毒可燃氣體檢測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集。SLS邏輯控制器具有如下特點：

提供多個I/O端口，離散型輸入和輸出信號

能獨自對I/O線路進行診斷。

I/O通道可通過軟件進行多類型設置，以滿足現(xiàn)場使用。

配有獨立且冗余的處理器，可進行自動切換。

執(zhí)行速度快，50ms快速執(zhí)行。

3　DeltaV系統(tǒng)應用在海洋鉆井平臺上的優(yōu)勢

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)通過系統(tǒng)集成將平臺所有系統(tǒng)全部集中在一起，通過操作員站的顯示界面可對所有系統(tǒng)進行在線檢查，減少了現(xiàn)場巡檢時間，提高了工作效率。

在相對應的子系統(tǒng)中，實時顯示設備的運行狀態(tài)，故障報警，并可以對相應的設備進行遠程遙控操作，并能對操作的狀態(tài)進行確認。

3.2系統(tǒng)診斷維護功能

DeltaV系統(tǒng)可進行診斷功能。DeltaV系統(tǒng)可以通查看全系統(tǒng)的各子設備的運行狀態(tài)，可以快速了解網(wǎng)絡的通訊狀況，控制器及I/O卡件和現(xiàn)場智能化儀表的運行情況。如果出現(xiàn)報警，則會顯示設備狀態(tài)和故障診斷信息，并可明確指出報警時出現(xiàn)在通訊上還是設備本體。

3.3報警管理系統(tǒng)

DeltaV系統(tǒng)的報警記錄包括報警狀態(tài)切換，控制器的故障代碼，子系統(tǒng)中各智能設備的故障情況等等。DeltaV系統(tǒng)會將所有報警依據(jù)報警級別高低，分顏色顯示出來，以便操作人員第一時間做出準確判斷。操作員可以通過界面對報警進行鎖定和抑制，并且抑制的時間會被記錄在報警信息中，以備后期查閱。且DeltaV報警管理系統(tǒng)可以通過設置條件，對設備進行有選擇性的報警，將一些無意義的報警濾除。并且通過設置報警條件即可實施對智能設備運行狀態(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)場擴展應用

DeltaV系統(tǒng)的模塊化硬件，控制器能夠檢測到所有安裝在子系統(tǒng)上的I/O接口通道。當插入I/O卡件，控制器就能準確的檢測到I/ O卡件所連接的現(xiàn)場設備的常用屬性。這就減少了組態(tài)有關的大量工作，大大提高了現(xiàn)場工作的效率。并且這些模塊化硬件在設計上，符合空氣污染G3標準和危險區(qū)域Class1，Div2區(qū)標準的設計，使這些硬件幾乎可以安裝在任何地方。

4　DeltaV系統(tǒng)在海洋鉆井平臺上的廣泛應用

現(xiàn)如今，我國正處在大力發(fā)展南海油氣田的關鍵時刻，各大石油巨頭都在投資海洋鉆井裝備，各類海洋鉆井平臺，鉆井船都在緊鑼密鼓的建造中。DeltaV系統(tǒng)憑借其數(shù)字化的結構，強大易用的組態(tài)軟件、方便快捷安裝以及安全高效的特點，通過多年來在石油行業(yè)的業(yè)績和良好口碑，一定會在未來的海上鉆井平臺上發(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現(xiàn)［J］.自動化儀表，2012年4月.