專利名稱：FPSO Profibus-Dp現(xiàn)場總線冗余中控裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及海洋工程數(shù)字儀表系統(tǒng)及海洋安全自動系統(tǒng)控制技術，尤其是FPSOProfibus-Dp現(xiàn)場總線冗余中控裝置。
背景技術：
現(xiàn)有技術中，F(xiàn)PSO即 Float Production Storage and Off loading,中文是海上浮式生產儲油船。FPSO是對開采的石油進行油氣分離、處理含油污水、動力發(fā)電、供熱、原油產品的儲存和運輸，集人員居住與生產指揮系統(tǒng)于一體的綜合性的大型海上石油生產基地。與其他形式石油生產平臺相比，F(xiàn)PSO具有抗風浪能力強、適應水深范圍廣、儲/卸油能力大，以及可轉移、重復使用的優(yōu)點，廣泛適合于遠離海岸的深海、淺海海域及邊際油田的開發(fā)，已成為海上油氣田開發(fā)的主流生產方式。它集生產處理、儲存外輸及生活、動力供應于一體，油氣生產裝置系統(tǒng)復雜程度和價格遠遠高出同噸位油船，F(xiàn)PSO裝置作為海洋油氣開發(fā)系統(tǒng)的組成部分，一般與水下采油裝置和穿梭油船組成一套完整的生產系統(tǒng)，是目前海洋工程船舶中的高技術產品。同時它還具有高投資、高風險、高回報的海洋工程特點。FPSO儼然一座“海上油氣加工廠”把來自油井的油氣水等混合液經過加工處理成合格的原油或天然氣，成品原油儲存在貨油艙，到一定儲量時經過外輸系統(tǒng)輸送到穿梭油輪。FPSO系統(tǒng)——作為海上油氣生產設施，F(xiàn)PSO系統(tǒng)主要由系泊系統(tǒng)、載體系統(tǒng)、生產工藝系統(tǒng)及外輸系統(tǒng)組成，涵蓋了數(shù)十個子系統(tǒng)。對于FPSO系統(tǒng)眾多復雜的各類設備進行控制、協(xié)調，需要應用較為先進的計算機控制工作系統(tǒng)，可選技術中優(yōu)選的技術包括Profibus-Dp 技術。Profibus-Dp 的 DP 即 Decentralized Periphery。它具有高速低成本，用于設備級控制系統(tǒng)與分散式1/0的通信。它與PR0FIBUS-PA(Process Automation)、PROF IBUS-FMS (Fie ldbus Message Specification)共同組成了 PR0FIBUS 標準,用于現(xiàn)場層的高速數(shù)據(jù)傳送。·
實用新型內容本實用新型的目的在于提供一種FPSO Profibus-Dp現(xiàn)場總線冗余中控裝置。實現(xiàn)本實用新型目的措施在于現(xiàn)場冗余總線與冗余監(jiān)視控制總線層連接，冗余監(jiān)視控制總線層與公司級岸站連接，現(xiàn)場冗余總線中包含可編程控制器PLC，冗余監(jiān)視控制總線層中包含操作站HMI，公司級岸站中包含上位機及數(shù)據(jù)服務器。本實用新型的優(yōu)點在于,在海工裝備領域中應用基于Profibus-Dp現(xiàn)場總線的冗余支持中控系統(tǒng)工作，全集成自動化及強大的診斷功能，符合現(xiàn)代工業(yè)網絡發(fā)展的趨勢和要求，使系統(tǒng)實現(xiàn)簡單可靠，具有較高實用性、可靠性和開放性，數(shù)據(jù)傳輸速度快，實現(xiàn)對短路、開路和過流等在線監(jiān)測，支持Modbus、Dp、Hart接口儀表及執(zhí)行機構,支持智能網關實現(xiàn)第三方設備PCS控制。主站周期地讀取從站的輸入信息并周期地向從站發(fā)送輸出信息?？偩€循環(huán)時間必須要比主站PLC程序循環(huán)時間短。
圖1是本實用新型的結構示意圖附圖標記包括:遠程監(jiān)控延伸網絡1，冗余監(jiān)視控制總線層2，現(xiàn)場冗余總線3，操作站HMI4，上位機及數(shù)據(jù)服務器5，可編程控制器6，遠程I/O站7。
具體實施方式
本實用新型構成控制系統(tǒng)中包含兩套具有完全同樣拓撲結構的系統(tǒng)分為HULL和TOPSIDE,即船體控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)HCSS、船體關閉系統(tǒng)HSD、船體火災報警和氣體檢測系統(tǒng)HFGS、T0PSIED安全控制關斷系統(tǒng)PSD、T0PSIDE火災報警和氣體檢測系統(tǒng)FGS、T0PSIDE控制及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)PCS，可完成過程控制、火氣監(jiān)視和應急4級關斷等功能。以下通過實施例和附圖進一步說明。如附圖1所示，本實用新型構成控制系統(tǒng)中包含三層網絡結構:1)現(xiàn)場冗余總線3 =Profibus-Dp,聯(lián)系可編程控制器PLC6與現(xiàn)場遠程I/O站7。2)冗余監(jiān)視控制總線層2:標準的工業(yè)以太環(huán)網，聯(lián)系可編程控制器PLC 6與上位機及數(shù)據(jù)服務器5。3)公司級岸站:工業(yè)以太網，岸站級通訊以太網通過冗余監(jiān)視控制總線層2的網關對本FPSO的遠程監(jiān)視和系統(tǒng)維護。本實用新型組成系統(tǒng) 中硬件采用了冗余控制系統(tǒng):包括可編程控制器PLC 6、上位機及數(shù)據(jù)服務器5，現(xiàn)場冗余總線3、操作站HMI4、現(xiàn)場遠程I/O站7，系統(tǒng)還包括遠程監(jiān)控延伸網絡I和冗余監(jiān)視控制總線層2，以及監(jiān)管網絡環(huán)網、控制網絡環(huán)網，以及I/O站間的光纖聯(lián)接。前述中，現(xiàn)場冗余總線3與冗余監(jiān)視控制總線層2連接，冗余監(jiān)視控制總線層2與公司級岸站連接，現(xiàn)場冗余總線3中包含可編程控制器PLC6，冗余監(jiān)視控制總線層2中包含操作站HMI4，公司級岸站中包含上位機及數(shù)據(jù)服務器5。本實用新型組成系統(tǒng)中應用軟件包括:圖形化的上位機組態(tài)軟件，可以實現(xiàn)PCS控制和監(jiān)控并能打?。痪钟蚓W搜所引擎應用與服務器可以進行歷史查詢和各類報表等；通訊協(xié)議，采用DP主-從多主模式。本實用新型中，設備網絡執(zhí)行PROFIBUS DP或IEC61850協(xié)議，電力系統(tǒng)自動化控制執(zhí)行電氣規(guī)程，根據(jù)規(guī)程要求部分設備安裝于船體吃水線以上，本實用新型中傳輸技術采用:RS_485雙絞線.雙線電纜或光纜，波特率從
9.6Kbit/s到12M bit/s ;總線存取在各主站間令牌傳遞，主站與從站間為主-從傳送，支持單主或多主系統(tǒng)，總線上最多主-從設備站點數(shù)為126，Profibus的理論廣播地址范圍:0-127，最多可用32個主站，總的多主站數(shù)可達127個；通信采用點對點用戶數(shù)據(jù)傳送或控制指令廣播模式，循環(huán)主-從用戶數(shù)據(jù)傳送和非循環(huán)主-主數(shù)據(jù)傳送；運行模式為運行-清除-停止；同步模式采用控制指令允許輸入和輸出同步，同步模式采用輸出同步，鎖定模式采用輸入同步；系統(tǒng)功能包括:DP主站和DP從站間的循環(huán)用戶有數(shù)據(jù)傳送，通過總線給DP從站賦予地址，各DP從站的動態(tài)激活和可激活，輸入或輸出的同步，通過部線對DP主站DPMI進行配置，每DP從站的輸入和輸出數(shù)據(jù)最大為244字節(jié)，此外，還具備DP從站組態(tài)的檢查功能，尤其是診斷功能強大，可進行三級信息診斷；可靠性和保護機制包括:所有信息的傳輸按海明距離HD = 4進行，DP從站帶看門狗定時器Watchdog Timer,對DP從站的輸入/輸出進行存取保護，DP主站上帶可變定時器的用戶數(shù)據(jù)傳送監(jiān)視；設備類型包括:第二類DP主站(DPM2)是可進行編程-組態(tài)-診斷的設備，第一類DP主站DPMI是中央可編程控制器，如PLC、PC等，DP從站是帶二進制值或模擬量輸入輸出的驅動器、閥門等，同時也可以是智能從站，即從站支持可編程，一般智能從站即另外一個PLC主機。本實用新型中，系統(tǒng)內數(shù)據(jù)傳輸速率較快，在一個有著32個站點的分布系統(tǒng)中，PR0FIBUS-DP對所有站點傳送512bit/s輸入和512bit/s輸出，在12Mbit/s時只需I毫秒；診斷功能工作時，經過擴展的PR0FIBUS-DP診斷能對故障進行快速定位，診斷信息在總線上傳輸并由主站采集，診斷信息分三級，即:本站診斷操作:本站設備的一般操作狀態(tài)，如溫度過高.壓力過低。模塊診斷操作:一個站點的某具體I/O模塊故障。通過診斷操作:一個單獨輸入/輸出位的故障。本實用新型中，系統(tǒng)內PR0FIBUS-DP允許構成單主站或多主站系統(tǒng)。在同一總線上最多可連接126個站點。系統(tǒng)配置的描述包括:站數(shù)、站地址、輸入/輸出地址、輸入/輸出數(shù)據(jù)格式、診斷信息格式及所使用的總線參數(shù)。除周期性用戶數(shù)據(jù)傳輸外，還提供智能化設備所需的非周期性通信以進行組態(tài)、診斷和報警處理。本實用新型在海工裝備領域中應用基于Profibus-Dp現(xiàn)場總線的冗余支持中控系統(tǒng)工作，全集成自動化及強大的診斷功能，符合現(xiàn)代工業(yè)網絡發(fā)展的趨勢和要求，使系統(tǒng)實現(xiàn)簡單可靠，具有較高實用性、可靠性和開放性，數(shù)據(jù)傳輸速度快，實現(xiàn)對短路、開路和過流等在線監(jiān)測，支持Modbus、Dp、 Hart接口儀表及執(zhí)行機構,支持智能網關實現(xiàn)第三方設備PCS控制。
權利要求1.FPSO Profibus-Dp現(xiàn)場總線冗余中控裝置,其特征是:現(xiàn)場冗余總線(I)與冗余監(jiān)視控制總線層⑵連接，冗余監(jiān)視控制總線層⑵與公司級岸站(3)連接，現(xiàn)場冗余總線(I)中包含可編程控制器PLC(4)，冗余監(jiān)視控制總線層(2)中包含工控機HMI (5)，公司級岸站(3)中包含數(shù)據(jù)服務器(6)。
2.如權利要求1所述的FPSOProfibus-Dp現(xiàn)場總線冗余中控裝置,其特征在于,構成控制系統(tǒng)中包含三層網絡結構: 現(xiàn)場冗余總線I =Profibus-Dp,聯(lián)系可編程控制器PLC4與現(xiàn)場遠程I/O站； 冗余監(jiān)視控制總線層2:標準的工業(yè)以太環(huán)網，聯(lián)系可編程控制器PLC4與服務器和操作站； 公司級岸站 3:工業(yè)以太網，岸站級通訊以太網對本FPSO的遠程監(jiān)視和系統(tǒng)維護。
專利摘要FPSO Profibus-Dp現(xiàn)場總線冗余中控裝置，其特征是現(xiàn)場冗余總線(3)與冗余監(jiān)視控制總線層(2)連接，冗余監(jiān)視控制總線層(2)與公司級岸站連接，現(xiàn)場冗余總線(3)中包含可編程控制器PLC(6)，冗余監(jiān)視控制總線層(2)中包含操作站HMI(4)，公司級岸站中包含上位機及數(shù)據(jù)服務器(5)。具有較高實用性、可靠性和開放性，數(shù)據(jù)傳輸速度快，實現(xiàn)對短路、開路和過流等在線監(jiān)測，支持Modbus、Dp、Hart接口儀表及執(zhí)行機構，支持智能網關實現(xiàn)第三方設備PCS控制。主站周期地讀取從站的輸入信息并周期地向從站發(fā)送輸出信息?？偩€循環(huán)時間必須要比主站PLC程序循環(huán)時間短。
文檔編號G05B19/418GK203101948SQ20122074145
公開日2013年7月31日 申請日期2012年12月28日 優(yōu)先權日2012年12月28日
發(fā)明者段陟, 湯勁松, 郭海峰, 朱靜波, 萬潔 申請人:上海中遠船務工程有限公司