現場總線技術在海洋石油工業的應用

　　一、引言
　　
　　隨著3C技術即計算機（Computer）、控制（Control）、通信（Communication）迅速發展，現場總線技術在制造業和流程工業中的應用正在持續的快速增長，由全數字化的現場總線控制系統代替半數字化及模擬量控制系統已成為工業自動化控制系統結構發展的必然趨勢。
　　
　　自20世紀90年代中期以來，中國海洋石油總公司（以下簡稱中海油）相關技術人員持續跟蹤關注現場總線這一標志自控領域一場革命的技術，并于2002年提出將現場總線技術應用于旅大油田開發項目,獲得了上級批準并進行實施。其中旅大10-1平臺于2005年1月28日正式投產，旅大5-2平臺正在建設中，這項新技術的實施標志著海洋石油自動化新時代的開始。
　　
　　旅大項目能夠提前62天投產，現場總線技術的應用功不可沒。在項目的設計、安裝、調試階段，對于現場總線技術的*性，人們已有了初步體會。由于采用了現場總線技術，使得設計、繪圖的工作量簡化，布線及調試時間大大縮短，安裝成本得以降低。不僅如此，油田投產后，在其運行應用過程中，現場總線技術所帶來的長遠利益還將會進一步顯現，如：出色的診斷能力；檢修、維護的方便性；提高資產效率、降低運轉成本等。
　　
　　旅大油田開發項目的現場總線控制系統應用于過程控制領域，在該領域占主導地位的現場總線主要有基金會現場總線FF（H1，HSE）和ProfibusPA。基金會現場總線FF應用領域主要是石化、電力、冶金等連續生產過程控制，在公開性、公正性、互操作性等方面也具有明顯特點。而旅大油田開發項目是一個快馬加鞭的項目，工程進度的要求超越常規，基金會現場總線FF具有專門的設計工程軟件（FFDesignTool）使得設計工作、計算工作變得簡單，對于縮短設計工期起到至關重要的作用。所以zui終選擇基金會現場總線FF作為中海油*現場總線控制系統的信息傳輸載體。
　　
　　二、現場總線在旅大油田開發項目中的應用
　　
　　（1）項目概況
　　
　　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（已建）的西南方向，該油田原油產能規模為208.2′104m3/a，在旅大5-2油田建一座8腿綜合平臺（DPP）；在旅大10-1油田建一座8腿中心平臺（CEP）和一座4腿井口平臺（WHPA）其間由棧橋連接；在旅大4-2油田建一座4腿井口平臺（WHPB），如圖1所示。　　　　
　　（2）控制系統設計
　　
　　考慮到大型綜合性平臺應用現場總線技術效益更明顯因此決定在旅大5-2和旅大10-1平臺采用現場總線系統，旅大4-2平臺仍采用傳統系統。
　　
　　LD5-2/LD10-1平臺的控制系統包括:過程控制系統（PCS）、緊急關斷系統（ESD）和火/氣探測系統（F&G）。其PCS采用現場總線控制系統（Fisher-RosemountDELTAV），H1采用FF現場總線，H2采用HSE100M以太網。ESD采用安全儀表（SIS）控制系統，F&G采用的火/氣控制系統。
　　
　　（3）現場總線網段設計
　　
　　旅大10-1油田CEP/WHPA平臺的現場具有208個FF裝置，23個模擬量輸入，總線上布有28個FF網段和6個FISCO本安網段，如圖2所示。　　　　
　　旅大5-2油田DPP平臺的現場具有178個FF裝置，28個模擬量輸入，總線上布有16個FF網段和7個FISCO本安網段。
　　
　　考慮到現場總線技術是在海上油（氣）田開發項目中獲得應用，因此設計中留有較多的余量，在正常情況下一個FF網段接16個FF裝置，1個FISCO本安網段可接12FF裝置。但在本項目中一個FF網段只連接了9個FF裝置，1個FISCO本安網段只連接了10個FF裝置。
　　
　　（4）端子及接線設計
　　
　　由于采用了現場總線控制系統，使得控制系統電纜、橋架、本安安全柵與端子柜，I/O模板等的使用量大大減少，并減少了機架底板、電源等。
　　
　　旅大10-1油田CEP/WHPA平臺的現場，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勢是，減少安裝時間，避免錯誤接線，即使斷開某一設備卻不影響網段其它設備工作，節省調試時間等，充分體現出總線設計的*性。
　　
　　（5）*技術在經濟效益上的體現
　　
　　現場總線技術的應用給旅大油田開發項目帶來了直接的經濟效益,具體表現如下：
　　
　　1．簡化工程設計，具有專門的設計工程軟件（FFDesignTool）自動生成各類圖紙，使得設計、繪圖工作簡化，設計時間縮短，節省人力、物力,并為項目設計進度贏得寶貴的時間。
　　
　　2．*分散的分布式結構將1對1模擬信號傳輸方式變為1對N的數字信號傳輸方式，節省了模擬信號傳輸過程中大量的A/D、D/A轉換裝置。
　　
　　3．控制功能下裝使危險更分散，大大縮短控制周期。
　　
　　4．各類I/O卡件，端子等減少75%。
　　
　　5．現場布線工作量減少，降低了安裝成本，如旅大10-1油田由中心平臺（CEP）和井口平臺（WHPA）構成，兩平臺之間由棧橋連接。如果應用普通控制系統兩平臺之間有大量電纜穿越，而采用現場總線系統，僅有幾根電纜穿越，大大節省電纜費用。
　　
　　6．減少調試時間，縮短項目工期
　　
　　旅大10-1油田CEP/WHPA平臺現場總線系統的調試啟動于2004年12月17日，調試工作僅用一周時間就全部完成。而通常，這樣規模的系統調試需要時間為30天左右。調試時間的大大縮短，為zui終油田投產日期的提前，起到了不可忽視的積極作用。
　　
　　7．回路測試簡易、方便
　　
　　傳統控制系統需要兩個儀控人員進行回路測試（一個在現場，一個在中控），現場總線控制系統僅需一個儀控人員在中控進行測試，旅大10-1油田CEP/WHPA平臺一個儀控人員僅用了一天就完成了31個網段/200FF裝置的測試任務。
　　
　　8．采用內置AMS管理軟件，技術人員在控制室就能了解現場設備狀態及故障情況，大大減少現場巡檢。
　　
　　三、結語
　　
　　20多年來，海洋石油工業在海上石油和天然氣開發領域不斷拓展，目前正在國內外投入更多的資本尋求新的石油和天然氣儲備，如何使這些投資的效益zui大化，需要各行各業不斷的努力。
　　
　　新技術的不斷應用正順應了海洋石油事業不斷健康發展的趨勢。隨著現場總線技術的發展及其越來越多的應用，現場總線系統在設計、調試、組態、維護、智能資產管理、降低設備生命周期成本、防止災難性的事故發生以及降低勞動力成本等方面將為保持海洋石油的持續競爭力做出貢獻。