惠州21的緊急關(guān)閉系統(tǒng)的新核心 ---- 基于控制網(wǎng)的PLC-5“熱備份”

挑戰(zhàn):
　　作為惠州油田中最早的開(kāi)采平臺(tái)，HZ 21至今仍未在后來(lái)建設(shè)的平臺(tái)上采用控制技術(shù)。尤其是緊急關(guān)閉系統(tǒng)(ESD)，緊急關(guān)閉系統(tǒng)可以在發(fā)生設(shè)備危害或者人身傷害的情況下對(duì)所有的機(jī)械設(shè)備或者系統(tǒng)采取保護(hù)措施。石油生產(chǎn)系統(tǒng)常常為異常關(guān)閉所困擾，系統(tǒng)每次關(guān)閉都會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的石油生產(chǎn)中斷。

　　ESD最初的控制結(jié)構(gòu)體系包括一個(gè)連接到兩個(gè)第三方的網(wǎng)絡(luò)以及遺留下來(lái)的可編程邏輯控制（PLC），用作“工作”和“備用”功能。然而，系統(tǒng)的設(shè)置卻為每次更換控制器時(shí)所發(fā)生的問(wèn)題所困擾。

　　大約每月一次，在更換控制器時(shí)總會(huì)發(fā)生無(wú)法解釋的通信錯(cuò)誤，并且會(huì)導(dǎo)致平臺(tái)上的設(shè)備異常關(guān)閉。每次在系統(tǒng)關(guān)閉而工作人員查找問(wèn)題原因和試圖進(jìn)行糾正時(shí)，都要耽誤一到兩個(gè)小時(shí)的時(shí)間。更糟糕的是，每次并不能明確找出問(wèn)題的原因，因此根本無(wú)法預(yù)測(cè)系統(tǒng)異常關(guān)閉發(fā)生的頻率。

　　由于石油市場(chǎng)對(duì)不斷變化的經(jīng)濟(jì)環(huán)境極其敏感，因而，如果要達(dá)到最佳生產(chǎn)狀況，必須盡可能降低運(yùn)營(yíng)成本和停工時(shí)間。目前HZ 21 所面臨的挑戰(zhàn)就是安裝一套可靠高效并且易于操作和維護(hù)的ESD控制系統(tǒng)，以消除停工時(shí)間。

解決方案：
　　在2001年2月，CACT對(duì)羅克韋爾自動(dòng)化ESD控制系統(tǒng)項(xiàng)目進(jìn)行了決標(biāo)。中標(biāo)者的選擇是基于公司在其他CACT石油開(kāi)采平臺(tái)中使用Allen-Bradley PLC-5的工作經(jīng)驗(yàn)以及其公認(rèn)的可靠性。解決方案就是開(kāi)發(fā)出一套完全集成的控制系統(tǒng)，系統(tǒng)必須具有冗余的處理器和媒體網(wǎng)絡(luò)，采用PLC-5和第三方報(bào)警設(shè)備。

　　羅克韋爾自動(dòng)化全球制造解決方案集團(tuán)提供了整體系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案和正在進(jìn)行的工程支持。在方案設(shè)計(jì)的早期，已經(jīng)花了大量的時(shí)間來(lái)確保解決方案能夠符合開(kāi)采平臺(tái)的要求并且減少設(shè)備的停工時(shí)間。系統(tǒng)集成（包括PLC重新編碼）由石油工業(yè)設(shè)備供應(yīng)商Petrotec來(lái)完成。所有的硬件都安裝在現(xiàn)有的控制面板上，以節(jié)省空間。

　　系統(tǒng)升級(jí)項(xiàng)目于2001年5月開(kāi)始。ESD控制系統(tǒng)所選擇的配置是基于控制網(wǎng)的“熱備份”，安裝了一對(duì)PLC-5/40C處理器。安裝熱備份元件就意味著兩個(gè)PLC應(yīng)該具有相同的配置，一個(gè)用作工作的主控制器，另一個(gè)作為處于“監(jiān)聽(tīng)模式”的副控制器。兩個(gè)處理器都連接到相同的輸出端，并且讀取相同的現(xiàn)場(chǎng)輸入信息。如果主PLC控制出現(xiàn)任何問(wèn)題，副PLC就會(huì)立即接替過(guò)來(lái)，而且生產(chǎn)作業(yè)不會(huì)中斷。

　　高級(jí)應(yīng)用工程師Alex Ng 在羅克韋爾自動(dòng)化香港公司說(shuō)：“我們提出的控制解決方案可以確保系統(tǒng)不會(huì)因?yàn)槿魏喂收隙袛唷＿@樣就可以在PLC發(fā)生故障的情況下保證石油開(kāi)采平臺(tái)持續(xù)運(yùn)行，而不需要停止生產(chǎn)作業(yè)。”為了實(shí)現(xiàn)人機(jī)界面功能，專門(mén)安裝了兩臺(tái)羅克韋爾軟件RSView32 SCADA 工作站，以監(jiān)控?zé)醾浞?/span>PLC的工作狀態(tài)。此外，在開(kāi)采平臺(tái)21和附近的開(kāi)采平臺(tái)26之間還安裝了控制網(wǎng)“同軸電纜到光纖”中繼器模塊。這樣，將來(lái)就可以在開(kāi)采平臺(tái)26上實(shí)現(xiàn)多項(xiàng)功能，如遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、報(bào)警控制以及數(shù)據(jù)記錄等等。

成果：
　　HZ 21已經(jīng)在2002年4月成功安裝了ESD系統(tǒng)。盡管新的系統(tǒng)僅僅運(yùn)行了很短一段時(shí)間，在升級(jí)ESD控制器時(shí)尚未發(fā)生過(guò)故障。最重要的是，系統(tǒng)沒(méi)有發(fā)生過(guò)異常關(guān)閉，因而沒(méi)有造成由于停工而引起的慘重?fù)p失。維護(hù)工作的減少已經(jīng)使每月的生產(chǎn)時(shí)間增加了兩個(gè)小時(shí)。最終，HZ 21 ESD控制系統(tǒng)升級(jí)每月可以為操作員節(jié)約US$80K。

　　實(shí)踐表明，在可靠性提高的同時(shí)，系統(tǒng)還具有易于維護(hù)的特性。而且，由于系統(tǒng)備件與油田中使用羅克韋爾自動(dòng)化控制設(shè)備的其他CACT開(kāi)采平臺(tái)具有通用性，ESD系統(tǒng)將具有更加長(zhǎng)遠(yuǎn)的益處。