PCS7在油田海上中心平台的应用PCS7App li c ati o n i n Central P l a tfor m s o f O ffshore O il F i e l d陈志平(西门子工业自动化有限公司工程部,上海 200030)摘 要:随着我国经济的发展,油田海上中心平台自动化控制的要求越来越高。
简要说明了中心平台的工艺要求,系统主要可分为中心平台站控、井组平台监控、电视监控及数据通信这四部分。
由此S CADA系统配置为调度控制中心、CB30A中心平台PCS系统、井组平台RTU、工业数字电视监视系统、CB30A中心平台ES D系统,并介绍了系统的基本功能。
采用具有过程控制简单、信息网络安全方便及系统集成扩展性强等特点的PCS7和W i n CC,较好地完成了整个平台的控制。
此方案对海上平台的组态和控制具有一定的参考借鉴意义。
关键词:全集成自动化 管控一体化 现场总线中图分类号:TP29 文献标识码:AAbstract:W it h t he deve l op m ent o fCh i na s nationa l econo my,t here i s a grow i ng require m ent o f auto ma tic contro l for the central pl a tf o r m o f of-f s hore oil fi e l d.T echno l og i cal require m ents for the central pl atf or m are expounded bri efl y.They ma i nl y i ncl ude f our parts s uch as t he stati on control syste m for t he central platfor m,t he platfor m monit or i ng syste m for we ll groups,TV monitori ng syste m and da t a co mmunicati on syste m. T here f ore,SC ADA confi gura tion i s compr i sed o f a sched u l e control centre,PCS f or CB30A central platfor m,RTU s for we ll group platfor m,di g-ital TV monitori ng syst em f or industry and ESD s y ste m for CB30A centra l platfor m.S CADA syste m s basic functi ons are descri bed.P latfor m control i s prov i ded by PCS7and W i n CC s o ft w are wh i ch feat ure sm i ple process contro,l secure i nf or m ation net w ork and expansi ble syste m i nt e-grati on.This sol uti on pl ays a certai n reference role i n the confi gmati on and contro l f o r offshore phfor ms.K ey words:T otally integrated auto m ation C I M S F iel dbus1 工艺流程与系统构成胜利油田埕岛的CB30A中心平台的SCADA系统是由中心平台的站控系统和所属井组平台的(一期7座,将来扩展到20座)远程控制站(RTU)组成,完成CB30A中心平台和所属井组平台的生产监视及控制,并将数据通过扩频微波系统传往原有的陆地中心站。
CB30A中心平台和所属井组平台采用主、备数据通信方案,主、备数据通信可自动切换,主数据通信采用海底光缆(光缆与动力电缆在同一根电缆内),备数据通信采用数传电台。
系统结构为 两级控制、三级网络 。
两级控制即为井组平台的遥测遥控和中心平台的控制;三级网络指的是自动化系统网络结构延伸到海洋石油开发公司和管理局的综合信息网。
中心平台为有人值守站,井组平台为无人值守站。
将SCADA系统和工业数字电视监视系统融为一个监控系统,实现CB30A中心平台和所属井组平台的工业电视监视;在SCADA系统操作控制时,电视监视到相应的部位,达到操作直观方便;同时,电视监视井组平台安全运行和防止人为的破坏及盗窃。
埕岛油田的CB30A中心平台的SCADA系统总体结构如图1所示。
图1 系统总体结构图F i g.1 O verall syste m structure1.1 CB30A中心平台站控系统CB30A中心平台的站控系统由过程控制系统(PCS)、紧急关断系统(ESD)和火气监控系统(F&G)三部分组成,负责中心平台自身的生产管理和过程控制。
①过程控制系统(PCS)过程控制系统(PCS)承担中心平台原油处理系统、辅助系统等工艺过程的测量和控制,保障工艺系统可靠、平稳的运行,实现工艺系统参数的显示、数据处理、报警和数据归档。
②紧急关断系统(ESD)紧急关断系统(ESD)承担工艺系统的紧急关断,保障生产和生活的安全。
其中紧急关断分为四级。
一级关断:全站关断。
在重大事故发生时,手动启动该级关断,该级关断全站所有工艺、公共设施,以确保操作人员及设施的安全。
一级关断信号启动广播系统;二级关断:火气关断。
火灾发生时,手动关断生产系统,仪表风系统不关断,二级关断信号启动广播系统。
为了减少火灾造成的损失,火气关断为泄压关断;三级关断:工艺系统关断。
工艺系统故障时,手动关断生产系统,三级关断信号启动广播系统。
为了关断后利于生产恢复,工艺系统关断为不泄压关断;四级关断:单元联锁关断。
由单元故障引起的关断,该级关断仅关断故障单元,其它系统不受影响。
③火气监控系统火气监控系统(F&G)由现场探测设备和中控室火气控制柜组成。
当现场火气探测设备探测到可燃气体泄漏或火灾时,发出信号给火气监控系统,以声光形式报警,提示操作人员确认火情,启动全厂报警和消防系统,完成有关的紧急关断。
1.2 井组平台远程控制站(RT U)CB30A中心平台和所属井组平台为:已建的CB302、CB303单井平台,新建CB30B、CB306井组平台,二期工程待建的CB30C井组平台、CB305井组平台和CB301单井平台。
充分考虑将来的扩建,扩展容量预计达20座井组平台。
井组平台由远程控制站完成采油平台的数据采集、处理、判断、控制、关断,并将数据通过光缆信道传往CB30A中心平台的SCADA系统,同时接收CB30A中心平台的SCADA系统发来的控制命令,实现井组平台的遥测遥控。
1.3 工业数字电视监视系统在CB30A中心平台和所属井组平台的工艺装置区、井口及无人值班的操作间和设备间设置工业数字电视监视系统。
1.4 数据通信系统CB30A中心平台和所属井组平台采用主、备数据通信方案,主、备数据通信自动切换,主数据通信采用8芯海底光缆(光缆与动力电缆在同一根电缆内),备数据通信采用数传电台。
其中,单井平台仅采用数传电台数据通信。
海底光缆承担SCADA系统冗余主数据通信、工业数字电视监视系统冗余主数据通信、电力自动化冗余主数据通信。
PCS系统、ESD系统、井组平台的I/O配置如表1、表2、表3所示。
表1 PCS系统I/O数据表Tab.1 I/O data s heet for PCS syste m信号类别监测自动控制总计输入信号A I4~20mA两线制RTD821698D I状态触点(DC24V)3838 PI脉冲67输出信号AO4~20mA1616DO状态触点24VDC/2A继电器触点220VAC/5A3434C I O RS-232/48444表2 ES D系统I/O数据表Tab.2 I/O data sheet for ESD syste m信号类别监测自动控制总计输入信号A I4~20mA两线制RTDD I状态触点(DC24V)3232PI脉冲输出信号AO4~20mADO状态触点24VDC/2A继电器触点220VAC/5A2020C I O RS-232/484表3 井组平台RTU I/O数据表Tab.3 I/O data s heet for RTU ofw ell group platfor m信号类别CB302CB303CB30B CB306CB30C CB305CB301输入信号A I4~20mA两线制RTD88707070708 D I状态触点(DC24V)ESD冗余触点DC24V5534343434343434345 PI脉冲1111输出信号AO4~20mADO继电器触点220VAC/5AESD冗余触点220VAC/5A2424221122112211221124 C I O RS-232/4842 SCADA系统的基本功能2.1 调度控制中心功能SCADA系统调度控制中心应具有以下功能:①服务器持续实时地扫描所有的井组平台RT U 的数据信息(如状态、报警信息等),检查数据的有效性,并更新系统数据库;完成对CB30A中心平台及埕岛油田陆地中心站的有关信息传送、接受和下达的执行命令②数据处理。
提供最新的报警状态及可选择的数天历史报警记录;③报表处理。
其中生产报表包含当前报警状态、当前设备状态、井口压力及温度、单井原油计量等计量,小时、日、月报表可根据实际管理情况编制;④所有井组平台数据的实时及历史趋势显示和记录,常规数据有系统压力、温度、流量、阀状态、计算值等;⑤所有的操作站均应配置相同的硬件及操作系统软件,并具有运行任何一种应用软件的能力;⑥调度控制中心应具有0.9999的系统可靠性,有合适的冗余能力;⑦控制功能。
功能控制CB30A中心平台和所属井组平台的油井启、停,紧急关断所属井组平台的油井、安全阀、海管进出口阀;⑧提供友好的汉化对话界面,可实现交接班日志的综合管理及生产指令发布的联机综合管理;显示清晰的流程画面、报警提示、命令条、数据、报表等。
2.2 CB30A中心平台站控系统的功能站控制系统除完成对CB30A中心平台的监视、控制及生产管理任务外,还作为将来SCADA系统的现场控制单元,负责将有关信息传送给调度控制中心并接受和执行其下达的命令。
其主要功能(不限于此)为:对现场的工艺变量进行数据采集和处理、对发电机及电力设备相关变量的监控、压力、流量控制、流量计量、报警、控制、管理等。
