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PKS系統(tǒng)在石油鉆井平臺上的應(yīng)用

時(shí)間:2008-01-04 10:39:00來源:zhangting

導(dǎo)語:?以中油海9/10升降式鉆井平臺為例,詳細(xì)介紹所采用PKS系統(tǒng)的配置和功能,并分別從火氣監(jiān)測和船體設(shè)備監(jiān)測的方面敘述該系統(tǒng)的控制方案及應(yīng)用 。
摘要:以中油海9/10升降式鉆井平臺為例,詳細(xì)介紹所采用PKS系統(tǒng)的配置和功能,并分別從火氣監(jiān)測和船體設(shè)備監(jiān)測的方面敘述該系統(tǒng)的控制方案及應(yīng)用 。 關(guān)鍵字:PKS FSC 船體檢測 邏輯關(guān)斷 1.引言 中油海9/10升降式鉆井平臺中控系統(tǒng)采用PKS系統(tǒng)。這是霍尼韋爾公司的自動(dòng)化系統(tǒng)第一次應(yīng)用于鉆井平臺上。經(jīng)由CCS(中國船級社)認(rèn)證,符合認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)。 2.系統(tǒng)介紹 PKS(Process Knowledge System) 是過程知識系統(tǒng)的簡稱。PKS控制系統(tǒng)是 Honeywell在2002年6月推出的新的中型控制系統(tǒng)。它集合了Plantscape系統(tǒng)組態(tài)方便的特點(diǎn),又集合了TPS控制系統(tǒng)硬件上的優(yōu)點(diǎn)而推出的一款全新的DCS控制系統(tǒng)。 2.1 本系統(tǒng)框架如下:
在本PKS系統(tǒng)中,含有2個(gè)FSC(FAIL SAFE CONTROLLER )機(jī)柜,一個(gè)PCS機(jī)柜.FSC用于火氣系統(tǒng)的邏輯關(guān)斷,PCS柜用于船體狀態(tài)的監(jiān)測.系統(tǒng)之間采用FTE(容錯(cuò)以太網(wǎng)連接).含有冗余的兩臺服務(wù)器,和兩個(gè)監(jiān)測用的STATION站. (1)服務(wù)器冗余: PKS過程系統(tǒng)的服務(wù)器可以冗余配置,以提供更高等級的可靠性。采用一對配置相同的服務(wù)器,以主/備結(jié)構(gòu)方式相互支持。當(dāng)主服務(wù)器出現(xiàn)故障時(shí),從服務(wù)器采集數(shù)據(jù),并為操作站提供數(shù)據(jù)服務(wù)。主服務(wù)器通過冗余網(wǎng)絡(luò)傳送數(shù)據(jù)庫中的所有數(shù)據(jù)處理信息到從服務(wù)器,使得主從服務(wù)器之間同步。 (2)網(wǎng)絡(luò)冗余\交換機(jī)冗余: 設(shè)備之間用HONEYWELL的容錯(cuò)以太網(wǎng)連接 (即H型,保證有4條通訊路線)。 2.2 硬件配置 (1)FSC系統(tǒng)硬件由 Central Part 卡件和I/O卡件兩部分組成。 Central Part簡稱CP,包括CPU、COM(通訊卡)、WD(系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)視卡、或稱看門狗卡)、DBM(診斷和電池卡)、以及VBD(豎向總線驅(qū)動(dòng)卡)。    I/O卡包括DI卡、DO卡、AI卡、以及AO卡。    Central part卡件和I/O卡件之間的通訊構(gòu)成如下:    VB連接VBUS(豎向總線),VBUS連接HBD(水平總線驅(qū)動(dòng)卡),HBD連接HBUS(水平總線),HBUS再連接I/O卡件。    柜內(nèi)還有端子和繼電器。 (2)PCS柜硬件配置
由一塊FTEB(容錯(cuò)以太網(wǎng)橋)卡、一塊C200(控制器)卡、兩塊CNI(CONTROL NET)卡和I/O組成。 上圖為卡件狀態(tài)監(jiān)測頁。 圖中FTEB01:FTEB卡; PRS021:C200卡; CCN014:CNI卡; IAH161:AI卡; IDD321:DI卡; ODD321:DO卡; (3)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 1)以太網(wǎng)(TCP/IP) 傳輸速率為:100M/10M波特率; 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn):server,station,priter(switch,hub)等; 傳輸介質(zhì):雙絞線:接頭(為RF45,網(wǎng)卡),距離為100m以內(nèi);    2) I/O Controlnet 傳輸速度:5M波特率; 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn):PMIO(輸入輸出卡件)、SIM等; 傳輸介質(zhì):同軸電纜;網(wǎng)絡(luò)終端需加75Ω電阻; 傳輸協(xié)議:IEEE8023,令牌方式; 2.3軟件介紹 (1)control Builder——Control Builder是一種圖形化的、面向?qū)ο蟮?、基于窗口的工程工具,用于過程系統(tǒng)控制處理器的控制執(zhí)行環(huán)境和應(yīng)用控制環(huán)境的控制策略的設(shè)計(jì)、組態(tài)、和實(shí)施。用于組態(tài)硬件,如網(wǎng)絡(luò)、I/O模件、控制器、和現(xiàn)場總線設(shè)備,以及組態(tài)控制點(diǎn),如調(diào)節(jié)控制、設(shè)備(馬達(dá))控制、邏輯控制、順序控制和特殊的用戶定義的功能等。    (2)QUICK BUilder——QUICK Builder使得用戶可以組態(tài)第三方的控制器/RTU,以及它們的點(diǎn)、組態(tài)操作站和打印機(jī)。Quick Builder使用關(guān)系數(shù)據(jù)庫引擎,提供篩選數(shù)據(jù)庫的用戶顯示、多點(diǎn)編輯工具、和直觀的窗口風(fēng)格的用戶界面,極大地提高了組態(tài)效率。關(guān)系數(shù)據(jù)庫還捉供用戶自定義的域,可以用來設(shè)置終止調(diào)度,記錄接線編號等,同時(shí)還提供標(biāo)準(zhǔn)的報(bào)表。ExperiOn PKS過程系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的添加和修改均可以在線進(jìn)行。    (3)HMIWeb Display Builder ——HMIWeb Display Builder是面向?qū)ο蟮模苫挠脩舢嬅娼M態(tài)工具,用于生成用戶專用的顯示圖形畫面。動(dòng)態(tài)顯示可以簡單地通過鼠標(biāo)點(diǎn)擊迅速生成。系統(tǒng)還提供一個(gè)圖形庫含有如容器、管道、閥門、罐、馬達(dá)等通用的工廠設(shè)備,幫助用戶進(jìn)一步加快圖形設(shè)計(jì)的速度。此外,對于一些多處用到的相似的畫面,可以用模板畫面的功能減少組態(tài)時(shí)間。提供的過程對象和調(diào)色板功能可以幫助用戶快速簡便地創(chuàng)建用戶對象,并可以帶有三維效果。通過使用腳本程序(VBScript和Jscript)組件,可以顯著地增強(qiáng)圖形畫面功能,如高速動(dòng)畫、工具提示、操作站程序執(zhí)行的控制作用等都可以通過腳本程序完成。許多ActiveX的組件類型,如播放聲音和視頻圖像等都可以插入在畫面中被調(diào)用。    (4)Knowledge Builder——Knowledge Builder,在線的電子資料,采用HTML結(jié)構(gòu)的瀏覽器閱;內(nèi)容全面,包括了FSC,PKS等詳細(xì)的介紹。 2.4 系統(tǒng)開放性 [1] 集成Honeywell的先前產(chǎn)品:TDC2000, TDC3000, Plantscape, S9000,Logix60 [2] 與PLC通訊(如:SIMENSE,AB,ABB) [3] 與現(xiàn)場總線技術(shù)的集成(Profibus-DP, Fieldbus, Modebus,HART等) [4] 標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)訪問程序 [5] AEC:高性能服務(wù)器,直接與OPC服務(wù)器或客戶機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。 3.系統(tǒng)應(yīng)用 系統(tǒng)應(yīng)用于鉆井平臺上,主要有船體監(jiān)測和邏輯關(guān)斷兩部分功能。 船體監(jiān)測:包括發(fā)電機(jī)、泥漿池、水泥罐、重晶石罐、海水壓載艙、風(fēng)閘、風(fēng)機(jī)、消防泵、公共設(shè)備等的狀態(tài)監(jiān)測。 邏輯關(guān)斷:包括火氣系統(tǒng)報(bào)警、手動(dòng)報(bào)警等報(bào)警所產(chǎn)生的邏輯關(guān)斷。 主界面:
(1)船體監(jiān)測 船體監(jiān)測通過硬點(diǎn)將船體設(shè)備的信號接入PCS柜。再通過上位機(jī)的畫面監(jiān)測設(shè)備的狀態(tài)。 下面圖為發(fā)電機(jī)和TANK的監(jiān)測:
(2)邏輯關(guān)斷: 探頭形式如下:
上圖中的火探頭、煙探頭、手動(dòng)報(bào)警、熱感探頭是由現(xiàn)場探頭采集數(shù)據(jù),以WORD形式通過MODBUS協(xié)議進(jìn)入FSC內(nèi)的邏輯系統(tǒng)的。 硫化氫探頭、可燃?xì)馓筋^則是硬點(diǎn)接入FSC系統(tǒng)的。 探頭根據(jù)位置不同,被劃分為各個(gè)火區(qū),每個(gè)火區(qū)不同報(bào)警對應(yīng)所關(guān)斷的設(shè)備也不同。 具體的關(guān)斷如下圖所示:
4.結(jié)束語 霍尼韋爾的PKS系統(tǒng),憑借其強(qiáng)大的性能進(jìn)軍了鉆井平臺制造業(yè),并且取得了一定的成果。它在此行業(yè)的發(fā)展前景,讓我們一同見證! 參考文獻(xiàn): 《Process Knowledge System(PKS) Control Execution Environment》 《HONEYWELL 工業(yè)安全解決方案》

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