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FSC(FAIL SAFE CONTROLLER )機(jī)柜,一個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(容錯以太網(wǎng)連接).含有冗余的兩臺服務(wù)器,和兩個監(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，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的容錯以太網(wǎng)連接 (即H型,保證有4條通訊路線).

2.2 硬件配置

　?。?）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。

　?。?）PCS柜硬件配置




　　由一塊FTEB（容錯以太網(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

　?。?）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、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。
　　
　?。?）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，同時還提供標(biāo)準(zhǔn)的報表。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。
　　
　?。?）HMIWeb Display Builder ——HMIWeb Display Builder是面向?qū)ο蟮?，全集成化的用戶畫面組態(tài)工具，用于生成用戶專用的顯示圖形畫面。動態(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(bbbbbbbb和Jbbbbbb)組件，可以顯著地增強(qiáng)圖形畫面功能，如高速動畫、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。
　　
　?。?）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)報警、手動報警等報警所產(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、手動報警、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，被劃分為各個火區(qū)，每個火區(qū)不同報警對應(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！