EPKS系統與羅克韋爾ControlLogix 5570 PLC在海洋平臺的應用

高立亮 劉冠宇 常文偉

摘? 要：文章簡單描述了海洋平臺自控系統建設和升級的背景，對EPKS系統和羅克韋爾ControlLogix 5570 PLC的優勢進行了簡單的介紹，并說明本系統在海洋平臺自控系統中具體的應用。文中指出了中心平臺PKS系統與衛星平臺PLC的通信解決方案，并詳細闡述了EPKS系統具體的操作方法和ControlLogix 5570 PLC控制器的編程步驟。最后介紹了該系統投用以后海洋平臺的現狀，并指出了該系統可能的應用場所。

關鍵詞：PKS系統;ControlLogix 5570;編程

中圖分類號：TP311? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A文章編號：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

埕島油田位于渤海南部的極淺海水域，是一個擁有3座中心平臺、90多座采油井組平臺的大型灘海油田。為實現油氣田生產過程可視化、生產運行狀態全面感知、生產實時監控和高效運行指揮，全面提高油氣生產管理水平，促進油田管理效率和經濟效益提升，埕島油田進行了全面的生產信息化建設。海洋平臺自控系統通過生產信息化建設進行了大的升級改造，本系統主要包含兩部分：中心平臺EPKS系統和衛星平臺自控系統。

霍尼韋爾EPKS系統是一套功能完善的過程控制系統，該系統采用最先進的開放平臺和網絡技術，為用戶提供了一個優于多數集散控制系統的控制平臺。該系統包括嵌入式的決策支持和診斷技術，為決策者提供所需信息;還包括安全組件保證系統使安全環境獨立于主控系統，提高了系統的安全、可靠性。

ControlLogix 5570 PLC是Rockwell公司的新一代控制平臺，系統封裝外形小，不僅可提供離散、驅動、運動、過程和安全控制，還具有通信功能和先進的I/O，可以利用這個單獨系統完成順序、過程、驅動或運動控制的任意組合，采用諸如先進的診斷與符號編程等工具提高生產率。

1? 系統概況

EPKS通過與ControlLogix 5570 PLC通訊不僅可以實現衛星平臺油水井的生產資料實時監控，并可以記錄歷史數據形成曲線，并且能對油井、電加熱器、緊急切斷閥等重要設備進行遠程遙控操作，具備數據異常報警、火災報警、可燃氣體報警等功能，同時還可以打印報警記錄、數據報表、報告等。

衛星平臺自控系統主要由安全控制系統（簡稱SIS系統）和過程控制系統（簡稱PCS系統）兩部分組成。其中安全控制系統又由緊急停車系統（ESD）和火氣系統（FGS）組成，主要完成工藝系統的遙控開關、緊急關斷、連鎖關斷、可燃氣體泄漏和室外火災探測，保障生產和生活的安全，過程控制系統完成工藝過程參數的測量和控制，保障工藝系統可靠、平穩的運行。SIS系統和PCS系統共用一套冗余的ControlLogix 5570 PLC，I/O模板和機架嚴格分開，CPU部分和SIS I/O模板具有SIL2或TUV AK4認證。中心平臺建立一套EPKS系統，由于海洋區域光纜通訊實施難度較大我們選擇無線電臺的方式進行通訊，系統結構如圖1所示。

2? 硬件配置

（1）衛星平臺自控系統主要硬件配置如表1所示。

（2）中心平臺EPKS系統主要硬件配置如表2所示。

3? 衛星平臺自控系統

系統開發使用羅克韋爾RSLogix 5000 V20.04版本軟件，對現場各類儀表信號進行采集并進行相應的處理、對現場各類設備進行邏輯控制，所有數據最終上傳并錄入實時數據庫中。ControlLogix 5570 系列PLC在編程及通訊方面功能強大，編程軟件易于操作，指令齊全易于查找。本系統主要需要對以下幾個方面進行編程組態：

（1）電臺模塊是衛星平臺自控系統與中心平臺EPKS系統通訊所用模塊，程序中需要對模塊調用，首次掃描需要進行相應的設置：

波特率：9 600

校驗位：無校驗

數據位：8

停止位：1

ID號：1

如圖2所示。

（2）對于溫度、壓力、液位等4～20 mA信號，我們需要對1756-IF16模塊的16個通道分別進行輸入信號類型及對應量程的設置，模塊設置完成后，通過編程實現對信號的采集并存入相應的寄存器。

（3）生產運行狀態信號、可燃氣體報警信號等數字量信號通過1756-IB16I模塊進行采集，此模塊不需要進行過多的配置，按照模塊接線要求把狀態信號接入模塊，通過編程實現狀態信號的采集并存入程序實時數據庫。

（4）現場泵、閥等設備通過1756-OB16D模塊輸出到控制柜內繼電器來進行遙控，控制部分主要在SIS系統。衛星平臺的泵、閥通常與現場的工藝流程參數以及火氣系統形成聯鎖保護，當干線壓力、干線溫度、井口回壓等參數超限時聯鎖停相應的油井和切斷閥;當發生火災或者可燃氣體泄漏時，聯鎖停所有油井和切斷閥，并點亮平臺相應顏色的狀態指示燈。

（5）智能電表、UPS、火災控制盤等RS485通訊儀表通過羅克韋爾合作伙伴ProSoft公司的MVI56E-MCMR模塊進行采集。用ProSoft Configuration Builder軟件通過編程將儀表數據采集到模塊存儲器內，模塊需要設置以下參數：

Enabled：YES

Type：Master

Protocol：RTU

Baud Rate：波特率（根據儀表確定）

Parity：校驗位（根據儀表確定）

Data Bits：數據位（根據儀表確定）

Stop Bits：停止位（根據儀表確定）

其他參數默認即可，如圖4所示。

設置完以上參數可以根據儀表的通信協議進行程序的編寫：

Enable：YES

Internal Address：模塊寄存器地址

Poll Interval：輪詢時間間隔

Reg Count：采集數據個數

Swap Code：數據交換

Node Address：儀表地址

ModBus Function：功能碼

MB Address in Device：儀表寄存器地址

通過以上步驟就可以將儀表數據采集到模塊內，然后通過RSLogix 5000軟件編程對模塊進行調用就可以把數據存儲至PLC相應寄存器。如圖3所示。

4? EPKS系統組態

4.1? Channel的建立

（1）選擇左側Channel后右鍵選擇Add Items，ItemType選擇Allen-Bradley Channel并填寫Channel名稱。

（2）在Main選項里填寫描述并選擇Asset區域，其他選項默認值即可。如圖4所示。

（3）Port選項Port Type選擇Serial，Checksum選擇TWOSCOMP，其他參數根據電臺串口服務器配置確定。

（4）Channel通道配置完成后點擊下裝按鈕。

4.2? Controller的建立

（1）選擇左側Controller后右鍵選擇Add Items，ItemType選擇Allen-Bradley Channel并填寫Channel名稱。

（2）在Main選項里填寫描述并選擇Asset區域，在Channel Name選項里選擇剛建立的Channel名稱，PLC Type選擇PLC-5，PLC Station ID根據現場PLC程序設置的電臺ID確定，其他選項默認值即可。如圖5所示。

（3）Controller配置完成后點擊下裝按鈕。

4.3? Point的建立

（1）選擇左側Point后右鍵選擇Add Items，選擇Point類型并填寫Point名稱，Point類型根據現場點情況選擇。如圖6所示。

（2）根據選擇點的類型分別配置不同的參數，可根據軟件手冊進行查詢選擇。

（3）Point配置完成后點擊下裝按鈕。

至此EPKS系統已經和ControlLogix 5570 PLC建立了通訊，我們可以通過組態相應的畫面來實時監控現場生產參數和設備運行狀態，并且可以向PLC發送指令來遙控現場泵、閥的啟停。當然EPKS系統還有很多細節的操作和設置，比如：打印機的添加、分級別報警、監控區域的劃分等等。

5? 結? 論

上述系統完美融合了EPKS系統開和ControlLogix 5570 PLC的優勢，將生產過程高度集中化，保證了設備的安全生產運行，建立起了一套自動化程度較高的海上生產監控指揮系統。系統投產以后生產過程監控集中在了中心平臺，衛星平臺完全實現了無人值守，此系統能夠準確及時地對異常數據及突發狀況發出警報，大幅度減輕了海上工作人員的工作負荷。另外，該系統不僅局限于在海洋平臺的應用，而且可以完美移植到其他對生產過程集中度要求較高的場所，例如油田采油生產、油氣集輸、石油化工、輪胎、造紙等多個領域。

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作者簡介：高立亮（1981—），男，漢族，山東東營人，技術經理，工程師，本科，研究方向：工業自動化及信息技術;劉冠宇（1992—），男，漢族，山東濱州人，工程師，學士學位，研究方向：PLC控制系統在各種工藝場所的搭建與應用;常文偉（1985—），女，漢族，山東臨沂人，工程師，學士學位，研究方向：油田自動化產品開發研究及應用。