DeltaV数字式自动化控制系统在海洋钻井平台上的应用

【摘 要】DeltaV系统具有强大易用的设计和操作过程控制。DeltaV系统由于其自身独特的构成，展现出了其特有的优势。DeltaV系统在海洋钻井平台中的广泛应用，以及其优势在钻井平台中发挥重要的作用，多年来在石油行业的业绩和良好口碑，一定会在未来的海上钻井平台上发挥着更大的作用。接下来本文将对DeltaV系统展开详细的分析。

【关键词】DeltaV系统 过程控制 构成 优势 应用

DeltaV数字式自动化系统由艾默生过程控制有限公司于1996年推出的，用于过程控制的软件。DeltaV系统提供了强大易用的设计和操作过程控制软件，完全采用数字化的结构。自投入市场以来，连续6年获得《控制》杂志“最佳过程控制/自动化系统”奖。并且与全球知名石油化工企业有着广泛的合作，大量运用在各种海洋钻井平台中。

1 DeltaV系统的构成

1.1 DeltaV系统的基本框架

DeltaV系统构是建在PlantWeb架构下的星形结构，它的控制网络处于相对独立的以太网中，网络节点是工作站及DeltaV控制器，所有外边连接都必须通过DeltaV的工作站，

每个DeltaV系统网络中只有一台主工程师站。

1.2DeltaV控制框架

DeltaV系统的控制网络是以以太网为基础的局域网，可以是单网也可以是冗余网络，DeltaV控制网络交换机，通过以太网和光纤，将工作站和控制器联系在一起。

每个DeltaV控制器都有着主副两个网络接口，在采用冗余控制器的配置时，每对控制器会有2个网络接口连接到主交换机上，另2个网络接口连接到副交换机上。控制网络采用TCP/IP的通讯协议，自动分配各节点的IP地址。

2 DeltaV系统在海洋钻井平台上的应用

DeltaV系统由于其强大的功能和简易的操作维护，被广泛应用到海洋钻井平台中。通过下图的网络逻辑图我们可以看出，一套成熟的DeltaV系统包含4个组成部分：

2.1 主工程师站（OPS01）

每个DeltaV系统有且只有一个主工程师站。该工作站存储了全局数据库的所有数据。主工程师站具有如下主要功能：

过程控制单元的界面，并可以显示及操作；全局数据库，并可以通过该库进行浏览、查找及组态；全部报警记录的浏览；控制策略的组态及系统设定；诊断整个网络中各工作站、控制器、I/O卡件是否正常。

2.2 操作员站（OPS02-04）

DeltaV系统会依据需求设置多个操作员站，分别处于不同位置。操作员站具有如下主要功能：

通过提用内嵌式的组件，对相关数据进行输入与读取。

显示报表、流程图或模块等详细信息。

通过预先定制标准的操作面板和详细面板，以此来统一对所有模块的操作。

通过对报警的分级、显示以及管理，操作员可以准确无误的关注到最重要的报警信息，并可以直接通过报警栏处理最高级别的报警。

2.3 VMS站

VMS站（Vessel Manage System）即平台管理系统工作站。VMS工作站是由MD Plus 控制器和I/O卡件组成的。MD Plus控制器通过通信协议，控制网络上的各节点上的设备。DeltaV I/O卡件可以提供16个通道的模拟量输入信号，8个通道的毫伏级模拟量电压输入信号，8个通道的热电阻信号、24V直流、120V交流以及高密度的24V直流等离散型输入信号等等多种模拟量和数字量输入输出信号。通过对现场工业设备信息的高度采集，可以使操作员第一时间了解设备的运行及使用情况，及时处理问题。

2.4 SIS站

SIS站（Safety Instrumentation System）即安全仪表系统。SIS工作站是由MD Plus 控制器和SLS 逻辑控制器三部分组成。主要针对火灾报警系统以及有毒可燃气体检测系统的数据采集。SLS逻辑控制器具有如下特点：

提供多个I/O端口，离散型输入和输出信号

能独自对I/O线路进行诊断。

I/O通道可通过软件进行多类型设置，以满足现场使用。

配有独立且冗余的处理器，可进行自动切换。

执行速度快，50ms快速执行。

3 DeltaV系统应用在海洋钻井平台上的优势

3.1详尽直观的系统信息显示及便利的操作性

DeltaV系统通过系统集成将平台所有系统全部集中在一起，通过操作员站的显示界面可对所有系统进行在线检查，减少了现场巡检时间，提高了工作效率。

在相对应的子系统中，实时显示设备的运行状态，故障报警，并可以对相应的设备进行远程遥控操作，并能对操作的状态进行确认。

3.2系统诊断维护功能

DeltaV系统可进行诊断功能。DeltaV系统可以通查看全系统的各子设备的运行状态，可以快速了解网络的通讯状况，控制器及I/O卡件和现场智能化仪表的运行情况。如果出现报警，则会显示设备状态和故障诊断信息，并可明确指出报警时出现在通讯上还是设备本体。

3.3报警管理系统

DeltaV系统的报警记录包括报警状态切换，控制器的故障代码，子系统中各智能设备的故障情况等等。DeltaV系统会将所有报警依据报警级别高低，分颜色显示出来，以便操作人员第一时间做出准确判断。操作员可以通过界面对报警进行锁定和抑制，并且抑制的时间会被记录在报警信息中，以备后期查阅。且DeltaV报警管理系统可以通过设置条件，对设备进行有选择性的报警，将一些无意义的报警滤除。并且通过设置报警条件即可实施对智能设备运行状态的监控，避免了增加其他元器件的成本投入。

3.4便利的现场扩展应用

DeltaV系统的模块化硬件，控制器能够检测到所有安装在子系统上的I/O接口通道。当插入I/O卡件，控制器就能准确的检测到I/O卡件所连接的现场设备的常用属性。这就减少了组态有关的大量工作，大大提高了现场工作的效率。并且这些模块化硬件在设计上，符合空气污染G3标准和危险区域Class1，Div2区标准的设计，使这些硬件几乎可以安装在任何地方。

4 DeltaV系统在海洋钻井平台上的广泛应用

现如今，我国正处在大力发展南海油气田的关键时刻，各大石油巨头都在投资海洋钻井装备，各类海洋钻井平台，钻井船都在紧锣密鼓的建造中。DeltaV系统凭借其数字化的结构，强大易用的组态软件、方便快捷安装以及安全高效的特点，通过多年来在石油行业的业绩和良好口碑，一定会在未来的海上钻井平台上发挥着更大的作用。

参考文献：

[1] 郭亮.基于DeltaV系统的批量控制的配方的实现[J].自动化仪表，2012年4月.