过程控制系统在埕岛海上油田中心平台的应用

何建勇 百色职业学院

过程控制系统在埕岛海上油田中心平台的应用

何建勇 百色职业学院

埕岛CB30A中心平台的站控系统由过程控制系统（PCS7）、紧急关断系统（ESD）以及火气监控系统（F&G）三部分组成，维护中心平台的正常生产运行工作，并监控各个环节的运行状态。CB30A中心平台使用的过程控制系统设置在CCR中心控制室，该系统由1台工程师站和2台操作员工作站组成，通过工业以太网技术，能够快速连接上位机管理系统，与I/O结合配套使用，可以对远达几公里外的系统运行参数进行调试、修改。海上平台每个重要环节均设置有报警点，通过声光报警系统，可以让海上平台人员识别危险级别。该系统性能安全可靠，保障了海上平台生产安全运行。

海上平台；平台控制系统；数据；过程控制系统；声光报警

1 平台控制系统组成

埕岛CB30A中心平台使用的SCADA系统是由站控系统和远程控制站（RTU）两部分组成，该系统采取主、备数据通信方式，完成井组平台日常工作的监控与管理；通过扩频微波系统，将平台上的运行数据传输到中心系统，实现了井组平台无人监管的目的。CB30A中心平台的站控系统主要由过程控制系统（PCS7）、紧急关断系统（ESD）以及火气监控系统（F&G）三部分组成，维护中心平台的正常生产运行工作，并监控各个环节的运行状态。

（1）过程控制系统。PCS7主要功能是维护原油处理系统以及辅助系统运行过程的控制监管，实时监控工艺流程的运行过程，实现各个环节工艺流程安全平稳生产，以及对运行参数的保存、显示、处理、分析和报警工作。

（2）紧急关断系统。ESD主要功能是监控工艺系统的安全运行，出现故障紧急关断操作，维护平台生产安全。紧急关断操作分为四个级别：一级关断即关断全站，启动广播系统；二级关断只是关断火气，减少火灾损失；三级关断是对运行工艺系统关断，不影响生产恢复；四级关断是指单元联锁关断，其他环节系统不受影响[1]。

（3）火气监控系统。F&G系统由中控室火气控制柜和现场探测设备两部分组成，一旦现场探测到可燃气体，现场探测器就会自动发出声光形式的警报信号，警报信号识别火灾级别，平台上的消防系统就会被启动，并立即执行紧急关断操作，工作人员及时到现场寻找火源。

2 过程控制系统

随着工业自动化技术迅猛发展，过程控制系统要在功能的完善性、系统的维护和可靠性、人机界面的友好性以及数据的可分析性方面得到显著的提高；同时，过程控制系统还要在系统与管理层、现场仪器、总线之间的横向数据实现兼容、快速、可靠的交换[2]。PCS7是借助于OPC、SQL等技术，集准确性、快速性、大容量于一体的数据集成。目前，西门子公司生产的SIMATIC PCS7，在硬、软件方面采用了先进的技术，过程控制系统的应用相对完善，并且兼容性强[3]。过程控制系统组成如图1所示。

图1 过程控制系统组成

PCS7的上位软件主要功能是实现人机界面对话操作，监控生产运行的各个环节，以工业以太网为基础，实现对平台现场数据的大量采集，以及系统之间的快速通信。在自动化系统方面，主要是采取S7作为现场控制子系统，目的是监控运行过程；采取分布式I/O，来接收现场运行工作检测信号，使信号的接收灵活、安全、可靠。

PCS7的下位机采用的是APACS系统，由I/O与高级模块ACM构成。且下位机采用的STD总线具有高性能、低价格和低能耗特点，与成熟的I/O结合，配套使用安全可靠，实现了结点机的全部功能，PCS7的下位机工作原理如图2所示。

图2 下位机工作原理图

以工业以太网和过程现场总线为基础的过程控制系统，与其他系统不同之处在于，它融入了全集成自动化思想，将过程数据库和数据库管理软件完美结合起来，实现了将平台上的全部系统信息存放在一个数据库，并且做到了全信息一次输入，在系统信息的准确度和完整性方面有大幅度提高。PCS7所包含的子系统和软件，能够为平台运行工作提供高级编程语言及顺序控制。平台上面的设备库配有运行设备，能充分调动各种设备的功能，以实现组态工作简单化，运行工程周期得到显著缩短。

PCS7系统具有很强的开放性，通过工业以太网技术，能够快速连接上位机管理系统及其他控制系统；通过客户机/服务器方式，实现服务器与操作员工作站之间的通信联系；通过100 MHz以太网，提高了服务器与客户机通信质量和速度；通过光缆介质将服务器与CPU连接，集成使用，再利用100 MHz工业以太网，实现全平台生产运行参数的传输。

3PCS7在海上平台上的应用

3.1 应用分析

在埕岛CB30A中心平台，PCS7设置在CCR中心控制室，该系统由1台工程师站和2台操作员工作站组成，工程师站用于系统组态，主要的职能是显示人机界面，处理运行参数数据，异常报警，归档数据等监控操作。一般情况下，需要根据平台系统的规模，配置合理的PCS7机柜，确定机柜数量以及规格大小。海上平台PCS7包括PLC通信接口和I/O两个功能模块，对平台生产运行过程能够安全、方便监控，对现场总线、网络以及仪表能够一体化集成，数据信息传达安全可靠；并且PCS7系统的扩展性也非常的强，通过采取现场总线技术，不仅节省电缆使用量，还缩短施工周期以及工程维护时间，同时减小工程费用。该系统在埕岛油田的中心平台投入使用后，运行非常稳定，可以对远达几公里外的系统运行参数进行调试、修改，并且在平台运行异常情况下，实现及时声光报警，并可立刻关断部分工艺开关，维护安全运行。平台安全生产过程控制系统，保障了平台生产和人员生活的正常运行。

3.2 系统功能

（1）平台运行生产数据采集与传输。海上平台现场生产动态参数可以通过下位机中ACM与I/O模块进行快速采集与传输，生产数据信息转变为数字信号后，传回ACM控制器并进行分析处理。

（2）过程控制功能。ACM是PCS7电子控制系统的控制核心，操作指令或信号主要通过ACM发出，经由I/O输出数字命令信号，实现海上平台生产运行过程的监管和控制。

（3）声光报警功能。海上平台生产工艺环节都非常重要，各个生产环节的正常运行是保证海上平台工作顺利进行的基础，每个重要环节均设置有报警点，通过声光报警系统，可以让海上平台人员识别危险级别，与此同时，自动将报警信息保存，生成历史信息报表。

（4）运行工艺监管。主要通过人机互助界面，显示和保存海上平台实时生产参数、生产数据以及报警信息；系统屏幕上的按钮可实现切断阀、泵开关的控制，包括确认、解锁、复位以及手动/自动等控制按钮；历史生产数据自动生成图表，显示出时间周期内的生产动态状况，并可打印。

4 结语

埕岛的CB30A中心平台使用的过程控制系统，通过工业以太网技术，能够快速连接上位机管理系统，与I/O结合配套使用，可以对远达几公里外的系统运行参数进行调试、修改，海上平台每个重要环节均设置有报警点，通过声光报警系统，可以让海上平台人员识别危险级别。该系统性能安全可靠，保障了海上平台生产安全运行。

[1]王锦标．浅谈石化企业DCS、FCS的应用和发展[J]．数字石油和化工，2006（11）：2-5．

[2]王卫．DCS系统在莫北油田地面工程中的应用[J]．石油规划设计，2003，14（5）：49-50.

[3]朱芙菁．DCS电子控制系统在塔河油田联合站的应用[J]．油气田地面工程，2014，33（12）：68-69.

（栏目主持李艳秋）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.4.003