霍尼韋爾安全網(wǎng)在LD21-2 油田群中控系統(tǒng)的應(yīng)用

（中海石油<中國>有限公司天津分公司，天津 300450）

LD21-2 油田群各平臺均采用霍尼韋爾中控系統(tǒng)，因此采用霍尼韋爾SafeNet 安全網(wǎng)作為平臺間中控信號安全連接管理系統(tǒng)?；裟犴f爾安全管理系統(tǒng)是基于Honeywell 獨(dú)有的,TüV 認(rèn)證的SafeNet 通訊協(xié)議支持通過Ethernet,RS232,RS485 以及光纖(Fiber optic)等的 SafeNet 通訊?；裟犴f爾安全管理系統(tǒng)是完全嵌裝在SM 系統(tǒng)中的,具有組態(tài)簡單方便、可兼容強(qiáng)、通訊可靠且隔離等優(yōu)點(diǎn)。

一、系統(tǒng)構(gòu)成

LD21-2油田群共有LD16-3CEPA、LD16-3WHPB、LD21-2WHPA、LD21-2WHPB、及LD10-1PAPD 五座新建平臺。新建平臺與在生產(chǎn)平臺通過海底石油管道及海底電纜互相連接。中控系統(tǒng)信號（包括PCS、ESD、FGS 等）通過海底電纜中的光纖進(jìn)行信號傳送。為保證整個油田群生產(chǎn)設(shè)施和人員的安全，油氣輸送鏈路下游的ESD應(yīng)急關(guān)斷將直接引起上游油氣生產(chǎn)平臺的生產(chǎn)關(guān)斷。LD21-2 油田群霍尼韋爾SafeNet 框架圖如下圖1。

LD21-2 油田群霍尼韋爾安全管理系統(tǒng)由安全管理控制器、安全管理底盤IO、安全管理通用安全I(xiàn)O 三部分組成。油田群每個平臺作為一個控制節(jié)點(diǎn)，由安全管理控制器接入油田群SafeNet 安全網(wǎng)。

安全管理器是一個高度可靠，高度完整的安全系統(tǒng)的安全關(guān)鍵控制應(yīng)用。作為霍尼韋爾Experion 流程知識系統(tǒng)(PKS)的一部分，安全管理器集成或獨(dú)立應(yīng)用，構(gòu)成了功能性安全的基礎(chǔ)，為人員、工廠設(shè)備和環(huán)境提供保護(hù)，并為工廠的持續(xù)運(yùn)行提供最佳的可用性。安全經(jīng)理提供安全，可靠和效率的基礎(chǔ)。安全管理器控制器運(yùn)行并控制安全管理器的應(yīng)用程序邏輯，與其他系統(tǒng)通信，執(zhí)行安全關(guān)鍵功能診斷，并在維護(hù)安全的同時響應(yīng)檢測到的故障。一個安全管理器控制器由一個控制處理器、一個控制器底盤、一個電池和按鍵開關(guān)模塊(BKM)和一個控制處理器背板(CPB)組成，CPB 包括一個冗余系統(tǒng)總線?？刂铺幚砥饔珊诵慕M件組成，如四核處理器包(QPP)、通信模塊(COM)和電源單元(PSU)?？刂铺幚砥?CP)是安全管理器控制器的核心。它是一個模塊化的微處理器系統(tǒng)，專門為安全關(guān)鍵的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)，可以適應(yīng)許多應(yīng)用程序的需求。

安全管理輸入/輸出模塊將SM 控制器連接到現(xiàn)場的傳感器和執(zhí)行器。各種底盤IO 模塊包括安全模塊、模擬模塊和數(shù)字模塊、冗余模塊和非冗余模塊以及不同的電壓模塊。所有通信接口都是電流隔離的。

通過軟件自由配置安全管理IO 模塊上的32 個AO,DO,AI,DI 通道，作為油田群安全網(wǎng)的輸入輸出信息。ESD 通過雙冗余串行鏈路/網(wǎng)關(guān)接入冗余安全網(wǎng)，用于對ESD 信號進(jìn)行數(shù)據(jù)監(jiān)測、診斷和記錄。安全通信網(wǎng)絡(luò)支持與ESD相關(guān)的全部關(guān)機(jī)、控制和監(jiān)視功能。IO 背板(IOB)由多層PCB 板組成，其中一層為接地面，以提高EMC/RFI 抗擾度。IO 背板的正面包含用于安裝IO 模塊和IO 擴(kuò)展模塊的Eurocard 連接器。在后面，IO 背板為系統(tǒng)互連電纜(SICs)提供母接頭，它也連接到FTA 模塊。背面還提供了編程連接器，這使得IO 接口可以根據(jù)現(xiàn)場設(shè)備的特定信號特性進(jìn)行定制。數(shù)字線路監(jiān)控輸出阻抗。集成在IO 背板是內(nèi)部和外部電源分配到IO 模塊。

二、系統(tǒng)特點(diǎn)

LD21-2 油田群中控安全管理系統(tǒng)，具備系統(tǒng)冗余和可用性。任何單個系統(tǒng)的故障不會導(dǎo)致有害跳閘。保證每個新的系統(tǒng)故障都在DTI(通常是3 秒)內(nèi)診斷出來，并且可以立即隔離整個系統(tǒng)的多個故障，不影響整個系統(tǒng)的運(yùn)行。LD21-2 油田群中控安全管理系統(tǒng)具備在線修復(fù)和在線修改功能。油田群之間的系統(tǒng)升級配置、應(yīng)用程序或嵌入式系統(tǒng)軟件，都可以在線完成。

SafeNet 支持SM 控制器之間的時間同步。在一個網(wǎng)絡(luò)上，可以多達(dá)63個SM 控制器。允許遠(yuǎn)程SM 控制器分散連接，例如衛(wèi)星和無線媒介。一個Safety Builder 可同時訪問多個SM 控制器，多個Safety Builder 可連接多個SM 控制器，通過權(quán)限設(shè)置，可以限制訪問。安全管理器從根本上提高過程安全，保護(hù)工廠資產(chǎn)和人員來提高油田的經(jīng)營成果。LD21-2 油田群安全網(wǎng)通過與Experion PKS 的緊密集成，安全系統(tǒng)被統(tǒng)一到一個單一的安全系統(tǒng)架構(gòu)中，提高過程的安全性、可靠性和效率。安全管理器控制器硬件體系結(jié)構(gòu)降低了控制器的復(fù)雜性，提高了易用性、系統(tǒng)可靠性和安全性。通過使用金屬外殼對控制器和安全輸入/輸出進(jìn)行封裝，增強(qiáng)了硬件的健壯性。這提高了EMC 性能。

三、結(jié)語

隨著國家加大能源安全重視程度，近幾年又掀起了一波石油天然氣開發(fā)熱潮。海洋石油開采平臺由于其特殊的地理位置及環(huán)境，更需要提升油田生產(chǎn)安全層次。目前海洋石油平臺中控主要采用艾默生、霍尼韋爾、橫河、浙大等大型工控廠家。隨著海洋石油平臺數(shù)量增多，平臺間物流鏈增多，油田群的不同中控廠商間的中控安全網(wǎng)絡(luò)便成了目前亟待解決的問題。本文以霍尼韋爾中控為例，介紹了LD21-2 油田群安全網(wǎng)的做法。相信隨著技術(shù)的進(jìn)步的和安全網(wǎng)兼容性的提高，安全網(wǎng)的拓展應(yīng)用會越來越廣泛。