EPKS系统与罗克韦尔ControlLogix 5570 PLC在海洋平台的应用

高立亮 刘冠宇 常文伟

摘  要：文章简单描述了海洋平台自控系统建设和升级的背景，对EPKS系统和罗克韦尔ControlLogix 5570 PLC的优势进行了简单的介绍，并说明本系统在海洋平台自控系统中具体的应用。文中指出了中心平台PKS系统与卫星平台PLC的通信解决方案，并详细阐述了EPKS系统具体的操作方法和ControlLogix 5570 PLC控制器的编程步骤。最后介绍了该系统投用以后海洋平台的现状，并指出了该系统可能的应用场所。

关键词：PKS系统;ControlLogix 5570;编程

中图分类号：TP311              文献标识码：A文章编号：2096-4706（2022）04-0104-04

Application of EPKS System and Rockwell ControlLogix 5570 PLC in Offshore Platform

GAO Liliang， LIU Guanyu， CHANG Wenwei

（Shandong Shengli Tonghai Group Dongying Tianlan Energy Saving Technology Co.， Ltd.， Dongying  257200， China）

Abstract： This paper briefly describes the background of the construction and upgrading of the automatic control system of offshore platform， briefly introduces the advantages of EPKS system and Rockwell ControlLogix 5570 PLC， and explains the specific application of this system in the automatic control system of offshore platform. This paper points out the communication solution between the central platform PKS system and the satellite platform PLC， and expounds in detail the specific operation method of EPKS system and the programming steps of ControlLogix 5570 PLC controller. Finally， this paper introduces the current situation of the offshore platform after the system is put into use， and points out the possible application places of the system.

Keywords： PKS system; ControlLogix 5570; programming

0  引  言

埕岛油田位于渤海南部的极浅海水域，是一个拥有3座中心平台、90多座采油井组平台的大型滩海油田。为实现油气田生产过程可视化、生产运行状态全面感知、生产实时监控和高效运行指挥，全面提高油气生产管理水平，促进油田管理效率和经济效益提升，埕岛油田进行了全面的生产信息化建设。海洋平台自控系统通过生产信息化建设进行了大的升级改造，本系统主要包含两部分：中心平台EPKS系统和卫星平台自控系统。

霍尼韦尔EPKS系统是一套功能完善的过程控制系统，该系统采用最先进的开放平台和网络技术，为用户提供了一個优于多数集散控制系统的控制平台。该系统包括嵌入式的决策支持和诊断技术，为决策者提供所需信息;还包括安全组件保证系统使安全环境独立于主控系统，提高了系统的安全、可靠性。

ControlLogix 5570 PLC是Rockwell公司的新一代控制平台，系统封装外形小，不仅可提供离散、驱动、运动、过程和安全控制，还具有通信功能和先进的I/O，可以利用这个单独系统完成顺序、过程、驱动或运动控制的任意组合，采用诸如先进的诊断与符号编程等工具提高生产率。

1  系统概况

EPKS通过与ControlLogix 5570 PLC通讯不仅可以实现卫星平台油水井的生产资料实时监控，并可以记录历史数据形成曲线，并且能对油井、电加热器、紧急切断阀等重要设备进行远程遥控操作，具备数据异常报警、火灾报警、可燃气体报警等功能，同时还可以打印报警记录、数据报表、报告等。

卫星平台自控系统主要由安全控制系统（简称SIS系统）和过程控制系统（简称PCS系统）两部分组成。其中安全控制系统又由紧急停车系统（ESD）和火气系统（FGS）组成，主要完成工艺系统的遥控开关、紧急关断、连锁关断、可燃气体泄漏和室外火灾探测，保障生产和生活的安全，过程控制系统完成工艺过程参数的测量和控制，保障工艺系统可靠、平稳的运行。SIS系统和PCS系统共用一套冗余的ControlLogix 5570 PLC，I/O模板和机架严格分开，CPU部分和SIS I/O模板具有SIL2或TUV AK4认证。中心平台建立一套EPKS系统，由于海洋区域光缆通讯实施难度较大我们选择无线电台的方式进行通讯，系统结构如图1所示。

2  硬件配置

（1）卫星平台自控系统主要硬件配置如表1所示。

（2）中心平台EPKS系统主要硬件配置如表2所示。

3  卫星平台自控系统

系统开发使用罗克韦尔RSLogix 5000 V20.04版本软件，对现场各类仪表信号进行采集并进行相应的处理、对现场各类设备进行逻辑控制，所有数据最终上传并录入实时数据库中。ControlLogix 5570 系列PLC在编程及通讯方面功能强大，编程软件易于操作，指令齐全易于查找。本系统主要需要对以下几个方面进行编程组态：

（1）电台模块是卫星平台自控系统与中心平台EPKS系统通讯所用模块，程序中需要对模块调用，首次扫描需要进行相应的设置：

波特率：9 600

校验位：无校验

数据位：8

停止位：1

ID号：1

如图2所示。

（2）对于温度、压力、液位等4～20 mA信号，我们需要对1756-IF16模块的16个通道分别进行输入信号类型及对应量程的设置，模块设置完成后，通过编程实现对信号的采集并存入相应的寄存器。

（3）生产运行状态信号、可燃气体报警信号等数字量信号通过1756-IB16I模块进行采集，此模块不需要进行过多的配置，按照模块接线要求把状态信号接入模块，通过编程实现状态信号的采集并存入程序实时数据库。

（4）现场泵、阀等设备通过1756-OB16D模块输出到控制柜内继电器来进行遥控，控制部分主要在SIS系统。卫星平台的泵、阀通常与现场的工艺流程参数以及火气系统形成联锁保护，当干线压力、干线温度、井口回压等参数超限时联锁停相应的油井和切断阀;当发生火灾或者可燃气体泄漏时，联锁停所有油井和切断阀，并点亮平台相应颜色的状态指示灯。

（5）智能电表、UPS、火灾控制盘等RS485通讯仪表通过罗克韦尔合作伙伴ProSoft公司的MVI56E-MCMR模块进行采集。用ProSoft Configuration Builder软件通过编程将仪表数据采集到模块存储器内，模块需要设置以下参数：

Enabled：YES

Type：Master

Protocol：RTU

Baud Rate：波特率（根据仪表确定）

Parity：校验位（根据仪表确定）

Data Bits：数据位（根据仪表确定）

Stop Bits：停止位（根据仪表确定）

其他参数默认即可，如图4所示。

设置完以上参数可以根据仪表的通信协议进行程序的编写：

Enable：YES

Internal Address：模块寄存器地址

Poll Interval：轮询时间间隔

Reg Count：采集数据个数

Swap Code：数据交换

Node Address：仪表地址

ModBus Function：功能码

MB Address in Device：仪表寄存器地址

通过以上步骤就可以将仪表数据采集到模块内，然后通过RSLogix 5000软件编程对模块进行调用就可以把数据存储至PLC相应寄存器。如图3所示。

4  EPKS系统组态

4.1  Channel的建立

（1）选择左侧Channel后右键选择Add Items，ItemType选择Allen-Bradley Channel并填写Channel名称。

（2）在Main选项里填写描述并选择Asset区域，其他选项默认值即可。如图4所示。

（3）Port选项Port Type选择Serial，Checksum选择TWOSCOMP，其他参数根据电台串口服务器配置确定。

（4）Channel通道配置完成后点击下装按钮。

4.2  Controller的建立

（1）选择左侧Controller后右键选择Add Items，ItemType选择Allen-Bradley Channel并填写Channel名称。

（2）在Main选项里填写描述并选择Asset区域，在Channel Name选项里选择刚建立的Channel名称，PLC Type选择PLC-5，PLC Station ID根据现场PLC程序设置的电台ID确定，其他选项默认值即可。如图5所示。

（3）Controller配置完成后点击下装按钮。

4.3  Point的建立

（1）选择左侧Point后右键选择Add Items，选择Point类型并填写Point名称，Point类型根据现场点情况选择。如图6所示。

（2）根据选择点的类型分别配置不同的参数，可根据软件手册进行查询选择。

（3）Point配置完成后点击下装按钮。

至此EPKS系统已经和ControlLogix 5570 PLC建立了通讯，我们可以通过组态相应的画面来实时监控现场生产参数和设备运行状态，并且可以向PLC发送指令来遥控现场泵、阀的启停。当然EPKS系统还有很多细节的操作和设置，比如：打印机的添加、分级别报警、监控区域的划分等等。

5  结  论

上述系统完美融合了EPKS系统开和ControlLogix 5570 PLC的优势，将生产过程高度集中化，保证了设备的安全生产运行，建立起了一套自动化程度较高的海上生产监控指挥系统。系统投产以后生产过程监控集中在了中心平台，卫星平台完全实现了无人值守，此系统能够准确及时地对异常数据及突发状况发出警报，大幅度减轻了海上工作人员的工作负荷。另外，该系统不仅局限于在海洋平台的应用，而且可以完美移植到其他对生产过程集中度要求较高的场所，例如油田采油生产、油气集输、石油化工、轮胎、造纸等多个领域。

参考文献：

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[2] 孙梦，杨明越，季兴龙，等.ABPLC在埕北油田自动控制系统中的应用 [J].仪器仪表用户，2014，21（6）：98-100.

[3] 彭日宽.PLC技术在电气自动化中的应用及发展分析 [J].城市建设理论研究：电子版，2012（35）：1-4.

[4] 林仲.关于PLC在工业控制环节的具体应用 [J].科技创新与应用，2013（24）：115.

[5] 徐嘉楠.过程控制与自动化仪表 [J].化工管理，2018（11）：182.

作者简介：高立亮（1981—），男，汉族，山东东营人，技术经理，工程师，本科，研究方向：工业自动化及信息技术;刘冠宇（1992—），男，汉族，山东滨州人，工程师，学士学位，研究方向：PLC控制系统在各种工艺场所的搭建与应用;常文伟（1985—），女，汉族，山东临沂人，工程师，学士学位，研究方向：油田自动化产品开发研究及应用。