1引言

PLC(可編程邏輯控制器)由于其可靠性高著榴、功能強(qiáng)榴蜻、可擴(kuò)展性好等特點(diǎn),而被廣泛應(yīng)用于油氣田各類生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)中宜箩。在海上天然氣平臺(tái)的生產(chǎn)過程中,被處理介質(zhì)往往是高溫高壓、易燃易爆的氣體或液體,故生產(chǎn)安全性問題尤為突出消院。在這種情況下,須將控制生產(chǎn)處理流程的生產(chǎn)控制系統(tǒng)與專職實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能的設(shè)施保護(hù)系統(tǒng)分開設(shè)計(jì)與安裝好勤。這樣,就確保了當(dāng)生產(chǎn)控制系統(tǒng)出現(xiàn)掉電、系統(tǒng)失控等故障時(shí),設(shè)施保護(hù)系統(tǒng)仍能將泵啼染、壓縮機(jī)宴合、壓力容器等生產(chǎn)設(shè)備切換到安全狀態(tài),從而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)施的安全保護(hù)。

2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

由于設(shè)施保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行在現(xiàn)場,各種電磁干擾大,工作環(huán)境惡劣,因此選用抗干擾能力強(qiáng)的PLC作為系統(tǒng)控制主體迹鹅。系統(tǒng)由主從處理器卦洽、遠(yuǎn)程I/O以及人機(jī)界面等構(gòu)成。系統(tǒng)框圖如圖1所示斜棚。

由于I/O點(diǎn)數(shù)較多阀蒂、數(shù)據(jù)處理量大,故在美國A-B公司的PLC5系列處理器中選用處理容量較大的PLC5/40處理挨〉苁矗考慮到設(shè)施保護(hù)系統(tǒng)本身負(fù)責(zé)生產(chǎn)處理設(shè)備的安全保護(hù)功能,其自身可靠性非常重要,將處理器部分設(shè)計(jì)為冗余配置蚤霞。兩臺(tái)處理通過DH+通信同步工作,但只有主處理器從遠(yuǎn)程I/O中讀寫數(shù)據(jù)。當(dāng)主處理器發(fā)生故障時(shí),從處理器立即接管遠(yuǎn)程I/O,同時(shí)升級(jí)為主處理器义钉。

遠(yuǎn)程I/O部分選用A-B公司的1771遠(yuǎn)程I/O適配器昧绣。該適配器通過A-B公司的DH+數(shù)據(jù)總線與主處理器通訊,并刷新各輸入/輸出模塊的I/O點(diǎn)狀態(tài)。與遠(yuǎn)程I/O相連的現(xiàn)場設(shè)備,不僅包括各類傳感器捶闸、執(zhí)行器,還包括一些分散在現(xiàn)場的本地控制器,例如儀表氣空壓縮機(jī)控制器夜畴、干氣壓透平壓縮機(jī)控制器,均為PLC5系列可編程控制器“龀ぃ考慮到設(shè)施保護(hù)系統(tǒng)對(duì)通信的高可靠性與實(shí)時(shí)性的要求,這些現(xiàn)場本地控制器不采用串行方式與設(shè)施保護(hù)系統(tǒng)通信,而使用0/24V開關(guān)信號(hào)直接受設(shè)施保護(hù)系統(tǒng)的控制的惕。

人機(jī)界面,則由美國費(fèi)舍爾-羅斯蒙特(Fisher-Rosemount)公司的RS3集散控制系統(tǒng)完成。該集散控制系統(tǒng)既是設(shè)施保護(hù)系統(tǒng)的人機(jī)界面,又是控制處理流程的生產(chǎn)控制系統(tǒng)绵顷。出于安全性方面的考慮,生產(chǎn)控制系統(tǒng)不對(duì)設(shè)施保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行任何控制,僅對(duì)設(shè)施保系統(tǒng)監(jiān)視补屎。

為了達(dá)到企業(yè)管理和生產(chǎn)自動(dòng)化的緊密結(jié)合,系統(tǒng)報(bào)表功能由一臺(tái)與企業(yè)局域網(wǎng)相連的報(bào)表服務(wù)器完成。該服務(wù)器定時(shí)從生產(chǎn)控制系統(tǒng)與設(shè)施保護(hù)系統(tǒng)中讀取數(shù)據(jù),并將數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫,再自動(dòng)調(diào)用LotusNotes,將生產(chǎn)數(shù)據(jù)以電子郵件的形式投送到生產(chǎn)經(jīng)理螺蜻、生產(chǎn)監(jiān)督等管理人員的電子信箱中臣搏。

3設(shè)施保護(hù)功能的實(shí)現(xiàn)

為了達(dá)到保護(hù)生產(chǎn)設(shè)備的目的,需要通過梯形圖程序?qū)υO(shè)備參數(shù)進(jìn)判斷并產(chǎn)生相應(yīng)的關(guān)停指令。關(guān)停指令共有四種級(jí)別,依次是:FireESD(FireEmergencyShutDown,火警緊急關(guān)停)蜻弧、ESD(EmergencyShutDown緊急關(guān)停)超默、PSD(ProcessShutDown,處理流程關(guān)停)以及USD(UnitShutDown,生產(chǎn)單元關(guān)停)。

FireESD指令級(jí)別最高,由火災(zāi)報(bào)警盤報(bào)告火警信號(hào)產(chǎn)生吓挣。其動(dòng)作是,關(guān)停生產(chǎn)平臺(tái)的一切設(shè)備,同時(shí)啟動(dòng)海水消防泵與海水噴淋系統(tǒng)园环。ESD指令由一些表示嚴(yán)重生產(chǎn)事故的信號(hào)產(chǎn)生,例如,檢測到天然氣泄漏。其動(dòng)作是,除應(yīng)急發(fā)電機(jī)以外,關(guān)停其他一切設(shè)備奄础。PSD指令由一些重要設(shè)備的非正常狀態(tài)產(chǎn)生,例如壓縮機(jī)喘震,儀表氣壓力低等陋气。其動(dòng)作是,關(guān)停3整個(gè)生產(chǎn)處理流程,但保持發(fā)電機(jī)劳吠、儀表氣壓縮機(jī)的運(yùn)行。USD則是由局部非正常生產(chǎn)狀態(tài)產(chǎn)生,例如PID控制回路大幅度震蕩巩趁、分離器液位高等痒玩。其動(dòng)作是,關(guān)停發(fā)生故障的生產(chǎn)設(shè)備。

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