現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在海洋石油工業(yè)的應(yīng)用

　　一、引言
　　
　　隨著3C技術(shù)即計(jì)算機(jī)（Computer）、控制（Control）、通信（Communication）迅速發(fā)展，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在制造業(yè)和流程工業(yè)中的應(yīng)用正在持續(xù)的快速增長(zhǎng)，由全數(shù)字化的現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)代替半數(shù)字化及模擬量控制系統(tǒng)已成為工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)發(fā)展的必然趨勢(shì)。
　　
　　自20世紀(jì)90年代中期以來(lái)，中國(guó)海洋石油總公司（以下簡(jiǎn)稱中海油）相關(guān)技術(shù)人員持續(xù)跟蹤關(guān)注現(xiàn)場(chǎng)總線這一標(biāo)志自控領(lǐng)域一場(chǎng)革命的技術(shù)，并于2002年提出將現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)應(yīng)用于旅大油田開發(fā)項(xiàng)目,獲得了上級(jí)批準(zhǔn)并進(jìn)行實(shí)施。其中旅大10-1平臺(tái)于2005年1月28日正式投產(chǎn)，旅大5-2平臺(tái)正在建設(shè)中，這項(xiàng)新技術(shù)的實(shí)施標(biāo)志著海洋石油自動(dòng)化新時(shí)代的開始。
　　
　　旅大項(xiàng)目能夠提前62天投產(chǎn)，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的應(yīng)用功不可沒。在項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試階段，對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的*性，人們已有了初步體會(huì)。由于采用了現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，使得設(shè)計(jì)、繪圖的工作量簡(jiǎn)化，布線及調(diào)試時(shí)間大大縮短，安裝成本得以降低。不僅如此，油田投產(chǎn)后，在其運(yùn)行應(yīng)用過程中，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)所帶來(lái)的長(zhǎng)遠(yuǎn)利益還將會(huì)進(jìn)一步顯現(xiàn)，如：出色的診斷能力；檢修、維護(hù)的方便性；提高資產(chǎn)效率、降低運(yùn)轉(zhuǎn)成本等。
　　
　　旅大油田開發(fā)項(xiàng)目的現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)應(yīng)用于過程控制領(lǐng)域，在該領(lǐng)域占主導(dǎo)地位的現(xiàn)場(chǎng)總線主要有基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線FF（H1，HSE）和ProfibusPA。基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線FF應(yīng)用領(lǐng)域主要是石化、電力、冶金等連續(xù)生產(chǎn)過程控制，在公開性、公正性、互操作性等方面也具有明顯特點(diǎn)。而旅大油田開發(fā)項(xiàng)目是一個(gè)快馬加鞭的項(xiàng)目，工程進(jìn)度的要求超越常規(guī)，基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線FF具有專門的設(shè)計(jì)工程軟件（FFDesignTool）使得設(shè)計(jì)工作、計(jì)算工作變得簡(jiǎn)單，對(duì)于縮短設(shè)計(jì)工期起到至關(guān)重要的作用。所以zui終選擇基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線FF作為中海油*現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的信息傳輸載體。
　　
　　二、現(xiàn)場(chǎng)總線在旅大油田開發(fā)項(xiàng)目中的應(yīng)用
　　
　　（1）項(xiàng)目概況
　　
　　旅大4-2/5-2/10-1油田地處渤海遼東灣中部海域，位于SZ36-1油田CEP平臺(tái)（已建）的西南方向，該油田原油產(chǎn)能規(guī)模為208.2′104m3/a，在旅大5-2油田建一座8腿綜合平臺(tái)（DPP）；在旅大10-1油田建一座8腿中心平臺(tái)（CEP）和一座4腿井口平臺(tái)（WHPA）其間由棧橋連接；在旅大4-2油田建一座4腿井口平臺(tái)（WHPB），如圖1所示。　　　　
　　（2）控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
　　
　　考慮到大型綜合性平臺(tái)應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)效益更明顯因此決定在旅大5-2和旅大10-1平臺(tái)采用現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)，旅大4-2平臺(tái)仍采用傳統(tǒng)系統(tǒng)。
　　
　　LD5-2/LD10-1平臺(tái)的控制系統(tǒng)包括:過程控制系統(tǒng)（PCS）、緊急關(guān)斷系統(tǒng)（ESD）和火/氣探測(cè)系統(tǒng)（F&G）。其PCS采用現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)（Fisher-RosemountDELTAV），H1采用FF現(xiàn)場(chǎng)總線，H2采用HSE100M以太網(wǎng)。ESD采用安全儀表（SIS）控制系統(tǒng)，F(xiàn)&G采用的火/氣控制系統(tǒng)。
　　
　　（3）現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)段設(shè)計(jì)
　　
　　旅大10-1油田CEP/WHPA平臺(tái)的現(xiàn)場(chǎng)具有208個(gè)FF裝置，23個(gè)模擬量輸入，總線上布有28個(gè)FF網(wǎng)段和6個(gè)FISCO本安網(wǎng)段，如圖2所示。　　　　
　　旅大5-2油田DPP平臺(tái)的現(xiàn)場(chǎng)具有178個(gè)FF裝置，28個(gè)模擬量輸入，總線上布有16個(gè)FF網(wǎng)段和7個(gè)FISCO本安網(wǎng)段。
　　
　　考慮到現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)是在海上油（氣）田開發(fā)項(xiàng)目中獲得應(yīng)用，因此設(shè)計(jì)中留有較多的余量，在正常情況下一個(gè)FF網(wǎng)段接16個(gè)FF裝置，1個(gè)FISCO本安網(wǎng)段可接12FF裝置。但在本項(xiàng)目中一個(gè)FF網(wǎng)段只連接了9個(gè)FF裝置，1個(gè)FISCO本安網(wǎng)段只連接了10個(gè)FF裝置。
　　
　　（4）端子及接線設(shè)計(jì)
　　
　　由于采用了現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)，使得控制系統(tǒng)電纜、橋架、本安安全柵與端子柜，I/O模板等的使用量大大減少，并減少了機(jī)架底板、電源等。
　　
　　旅大10-1油田CEP/WHPA平臺(tái)的現(xiàn)場(chǎng)，還采用了模塊化快速連接電纜接線方式。這種接線方式具有的優(yōu)勢(shì)是，減少安裝時(shí)間，避免錯(cuò)誤接線，即使斷開某一設(shè)備卻不影響網(wǎng)段其它設(shè)備工作，節(jié)省調(diào)試時(shí)間等，充分體現(xiàn)出總線設(shè)計(jì)的*性。
　　
　　（5）*技術(shù)在經(jīng)濟(jì)效益上的體現(xiàn)
　　
　　現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的應(yīng)用給旅大油田開發(fā)項(xiàng)目帶來(lái)了直接的經(jīng)濟(jì)效益,具體表現(xiàn)如下：
　　
　　1．簡(jiǎn)化工程設(shè)計(jì)，具有專門的設(shè)計(jì)工程軟件（FFDesignTool）自動(dòng)生成各類圖紙，使得設(shè)計(jì)、繪圖工作簡(jiǎn)化，設(shè)計(jì)時(shí)間縮短，節(jié)省人力、物力,并為項(xiàng)目設(shè)計(jì)進(jìn)度贏得寶貴的時(shí)間。
　　
　　2．*分散的分布式結(jié)構(gòu)將1對(duì)1模擬信號(hào)傳輸方式變?yōu)?對(duì)N的數(shù)字信號(hào)傳輸方式，節(jié)省了模擬信號(hào)傳輸過程中大量的A/D、D/A轉(zhuǎn)換裝置。
　　
　　3．控制功能下裝使危險(xiǎn)更分散，大大縮短控制周期。
　　
　　4．各類I/O卡件，端子等減少75%。
　　
　　5．現(xiàn)場(chǎng)布線工作量減少，降低了安裝成本，如旅大10-1油田由中心平臺(tái)（CEP）和井口平臺(tái)（WHPA）構(gòu)成，兩平臺(tái)之間由棧橋連接。如果應(yīng)用普通控制系統(tǒng)兩平臺(tái)之間有大量電纜穿越，而采用現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)，僅有幾根電纜穿越，大大節(jié)省電纜費(fèi)用。
　　
　　6．減少調(diào)試時(shí)間，縮短項(xiàng)目工期
　　
　　旅大10-1油田CEP/WHPA平臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)的調(diào)試啟動(dòng)于2004年12月17日，調(diào)試工作僅用一周時(shí)間就全部完成。而通常，這樣規(guī)模的系統(tǒng)調(diào)試需要時(shí)間為30天左右。調(diào)試時(shí)間的大大縮短，為zui終油田投產(chǎn)日期的提前，起到了不可忽視的積極作用。
　　
　　7．回路測(cè)試簡(jiǎn)易、方便
　　
　　傳統(tǒng)控制系統(tǒng)需要兩個(gè)儀控人員進(jìn)行回路測(cè)試（一個(gè)在現(xiàn)場(chǎng)，一個(gè)在中控），現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)僅需一個(gè)儀控人員在中控進(jìn)行測(cè)試，旅大10-1油田CEP/WHPA平臺(tái)一個(gè)儀控人員僅用了一天就完成了31個(gè)網(wǎng)段/200FF裝置的測(cè)試任務(wù)。
　　
　　8．采用內(nèi)置AMS管理軟件，技術(shù)人員在控制室就能了解現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備狀態(tài)及故障情況，大大減少現(xiàn)場(chǎng)巡檢。
　　
　　三、結(jié)語(yǔ)
　　
　　20多年來(lái)，海洋石油工業(yè)在海上石油和天然氣開發(fā)領(lǐng)域不斷拓展，目前正在國(guó)內(nèi)外投入更多的資本尋求新的石油和天然氣儲(chǔ)備，如何使這些投資的效益zui大化，需要各行各業(yè)不斷的努力。
　　
　　新技術(shù)的不斷應(yīng)用正順應(yīng)了海洋石油事業(yè)不斷健康發(fā)展的趨勢(shì)。隨著現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的發(fā)展及其越來(lái)越多的應(yīng)用，現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)在設(shè)計(jì)、調(diào)試、組態(tài)、維護(hù)、智能資產(chǎn)管理、降低設(shè)備生命周期成本、防止災(zāi)難性的事故發(fā)生以及降低勞動(dòng)力成本等方面將為保持海洋石油的持續(xù)競(jìng)爭(zhēng)力做出貢獻(xiàn)。