国产化DCS系统在海洋石油162平台首次应用

姜春起 刘 阳 许海东

（中海油能源发展采油服务公司 天津 300452）

引言

自动化控制在海洋油气生产过程中有非常重要的作用。现代新型的大中型海洋油气平台具有生产连续性强、生产过程控制相对复杂的特点，为保障整个系统安全高效的生产，平台均使用高可靠性的自动化控制系统对流程进行实时监控。

中国海油早期项目多采用继电器逻辑控制和现场气动调节回路的方式进行控制；90年代初期开始使用PLC技术和气动调节回路结合的方式进行控制，其中PLC控制逻辑和关断功能，气动回路控制现场过程功能；90年代末期，中国海油为海洋油气平台引入集散型控制系统（DCS），DCS系统具有分散控制、集中操作的优点，适合于规模较大的平台。随着现场总线技术的发展，主流的DCS系统都开始兼容新型现场总线技术，目前中国海油的油气处理设施逐步采用DCS控制系统加现场总线仪表的控制方式。

1 ECS-700系统介绍

海洋石油162中控系统主要设备放置在中央控制室，用于实时监控平台状态，并对生产流程进行操控，中控系统由过程控制系统（PCS）、应急关停系统(ESD)、火气系统（F&G）三部分组成[3]，所有系统进行适当集成，共享人机接口、数据库、操作站、打印机和数据通讯系统，确保系统的可靠性和实时通信。

海洋石油162平台使用浙江中控WebField ECS系统，该系统是国产的大规模联合控制系统，具有大规模组网、现场总线和信息管理等融合在一起的技术优势，是国内成熟的过程控制系统之一。海洋石油162平台为推进“三新三化”采用WebField ECS系统实现采油平台生产过程自动化。

1.1 系统简介

ECS-700系统使用了中控InPlant整体解决方案，满足大型化工企业管理生产装置一体化的能力。通过长期与国内化工厂合作，ECS-700系统通过持续改进集成了信息共享和协同工作的功能，通过不同部门人员同时在线办公，可以帮助用户及时获得决策信息，以便提高工作效率，起到降本增效的作用。此外，ECS-700系统具有灵活的系统组成结构，支持持续在线系统扩容，通过开放数据交换接口，可以与其他系统通过OPC、ODBC等接口进行数据交换，满足使用其他信息系统的企业需求。

1.2 系统特点

（1）可靠性

ECS-700系统硬件由浙江中控集团研发，该系统具有智能诊断功能，每个模块都可以实现自动诊断功能，并通过面板指示灯进行状态显示，此外还可以通过诊断软件查看系统故障信息，可以分析每个IO通道是否故障。ECS-700系统硬件模块取得CE认证，都具有较强的环境防护能力，可以在G3严重污染的环境中使用，保证了工业现场高EMC环境下正常工作。

ECS-700系统使用全冗余系统结构保障系统的可靠运行。海洋石油162现场使用全冗余的供电系统为系统进行供电，并使用冗余的控制站、IO卡件保证系统的正常运行。冗余的配置保证了当某个卡件故障时，系统可以自动无缝切换到冗余卡件继续运行，保证生产流程的稳定运转。针对故障的卡件，可以通过热插拔的方式在线进行更换，此种更换方式对系统流程运转无干扰。

（2）拓展性

ECS-700系统可以实现在线扩容和并网操作，该系统具有分域管理、协同多人组态、单点在线下载和在线发布等技术优势，可以实现多人协同办公，通过多个工程师在同一组态平台上同时组态和对系统的维护，可以大大降低施工周期。利用这些技术企业可以实现生产的同时扩展新型系统类型模块，并且不会干扰系统的流程，为企业更新现场技术、优化流程带来便利。

（3）易用性

ECS-700系统采用面向对象的图形化编程工具，可以直观的进行系统组态、调试和监控等，支持连续控制、顺序控制、梯形逻辑控制和批量控制等功能，在完成组态后可通过软件系统级进行组态关联性检测，确保组态的正确性。系统采用统一的全局数据库，可以选择手动输入或从Excel导入数据库信息，在输入控制器所需信息后，不需要重复对不同层次的数据库进行组态，可以有效提高组态效率。系统提供组态增量发布功能，仅下载修改的组态，避免影响现场流程正常运转。通过强大的数据库，ECS-700系统可以方便记录组态、操作、状态曲线历史，方便后期查询追溯。ECS-700系统提供在电脑上模拟操作环境功能，通过控制器仿真实现组态的调试、操作人员培训等目的。

（4）开放性

ECS-700系统采用高配置、高稳定性工业级PC作为操作员站和工程师站，软件系统基于Windows平台并集成相关软件接口，支持OPC、TCP/IP等开放协议与ECS-700系统进行数据交互，同时也支持Excel软件、VBA语言与系统进行数据交互，方便拓展其他软件系统进行数据交换。ECS-700系统原生支持EPA、FF、HART等标准现场总线协议，所有符合标准现场总线协议的设备都可以由控制站统一管理，降低维护费用。ECS-700系统提供友好的人机交互界面，可以通过专用键盘或触摸屏对系统进行操作，方便用户使用操作。

2 中控PCS系统配置方案

2.1 配置总则

海洋石油162平台配置中控室一个，控制柜室一个。PCS系统显示器、操作站、工程师站部署在中控室，对现场生产流程、设备状态进行操作和监控。整个PCS控制系统由控制柜、操作站、工程师站等设备组成，每套装置设置一台工程师站及一组操作站，控制站、机柜等设备按装置分别独立配置。PCS系统控制柜位于控制柜室，柜内接线端子排用于连接现场线缆到PCS系统冗余卡件，PCS控制站到控制柜使用高速冗余网络进行连接，避免各装置在正常生产和组态过程中互相干扰。

海洋石油162使用的PCS系统是一套完整的系统，系统采用了对等网络结构，通过冗余的网络连接控制柜卡件和中控操作站，用于传递现场状态信息、过程控制信息、操控指令、状态报警、历史数据等内容，通过高速冗余网络，确保数据实时、高效、可靠地进行传输。

2.2 总体配置方案

（1）工程师站配置

在海洋石油162平台的控制室设置1台工程师站，可以对全局进行管理、组态及修改。

配置如下：

品牌：DELL

型号：Precision T3610

内存：DDR3 ECC 64GB 1066MHz ECC

硬盘：500G×2 SATA（7200RPM）

显卡：独立显卡，显存1GB，双网卡

显示器：DELL 22'LCD双屏

控制网接口卡：Broadcom Gigabit Ethernet Controller,

配备DVD光驱，音箱和标准PC键盘

全国三年联保

工控软件：VisualField系统工程师站软件

（2）操作员站配置

海洋石油162中控PCS系统配置1台操作员站。

配置如下：

品牌：DELL

型号：Precision T3610

内存：DDR3 ECC 16GB 1066MHz ECC

硬盘：500G SATA（7200RPM）

显卡：独立显卡，显存1GMB，双网卡

显示器：DELL 22'LCD双屏

配备DVD光驱和标准PC键盘

工控软件：VisualField系统操作员站软件

（3）历史记录工作站配置

DCS工程师站兼做历史记录服务器，对全局的历史数据进行存储，具体配置见工程师站的配置。

（4）网络系统配置

海洋石油162中控使用100M/1G冗余网络，使用双网并发技术，可以实现无扰动切换，同时对等网络结构，具有稳定可靠、响应快的优点。

（5）打印机配置

海洋石油162中控系统共配置1台打印机，型号、规格分别为：HP黑白A4激光网络打印机型号：HP 1025。

（6）时钟同步服务器配置

系统配置一套时钟同步装置，用于统一各系统的时钟同步。

型号：MA-802/GB双网口

规格：双网口，10/100M内置恒温晶振,高精度保持,LCD,RS232/485,1pps,本地告警,机架式；安装支架；客户端软件等。

（7）系统结构图

3 DCS系统配置

海洋石油162平台PCS系统使用浙江中控WebField ECS系列的ECS-700系统，由控制柜（控制站、I/O卡件及配套设备）、操作员站、工程师站、系统网络等构成。

3.1 海洋石油162平台PCS系统I/O模块配置

海洋石油162平台PCS系统I/O配置如表1所示(含20%余量)，以下配置以常规的海上平台的IO点数进行参考配置。

表1 IO点数汇总及模块配置

3.2 海洋石油162平台DCS系统控制层配置

系统配置1对冗余的控制站，控制器等配置如下所示：

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I/O端子板

?

3.3 海洋石油162平台DCS系统机柜配置

?

3.4 海洋石油162平台DCS系统操作层设备配置

操作站：

?

网络部件：

?

操作站软件：

?

辅助部件：

?

4 应用效果

随着海洋石油162平台的顺利投产，并经过为期一年的生产考验，ECS-700系统可以满足平台上工艺生产流程操控、现场状态监测的要求。海上平台首套国产化DCS系统成功通过现场检验，为海上平台稳定、可靠运行提供了重要保障，也为海油今后开展实施国产化控制系统积累了宝贵的经验。

结语

国产化控制系统从基础的引进吸收到现在能够在所有行业与国外控制系统一争高下走过了30多年的历程，在这30多年里国人自强不息、开拓进取完成了国产化控制系统从无到有，从滞后到领先的飞跃，当今国产化控制系统凭借着其先进的技术、领先的理念，俨然成为了一只新兴的力量在世界工业控制系统舞台中占有一席之地，我国作为一个资源大国，有着丰富的油气资源，而国产化控制系统也必将在中国海油海上平台中展现其过人的先进性、可靠性和安全性，最终实现海上平台控制系统整体国产化，确保海上油气作业平台的安全生产，有助于中海油实现降本增效的目标，为我国的资源开发提供强劲有力保障。