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中國南海蔚藍的水面下蘊藏著豐富的石油資源。中國海洋石油總公司（中海油）湛江分公司最新的油田開發(fā)建設項目位于中國南海北部灣的潿洲島附近，并已于2015年底全部建成投產(chǎn)。這是中海油在南海西部最大的石油生產(chǎn)地，也是中國近海四大主要石油和天然氣生產(chǎn)基地之一。

潿洲12-2/11-4N油田二期開發(fā)項目共新建5個采油平臺。其中4個平臺上均分別設置過程控制系統(tǒng)（PCS）、應急關(guān)斷系統(tǒng)（ESD）和火氣探測系統(tǒng)（FGS）3套獨立的控制系統(tǒng)。西門子負責4個平臺全部控制系統(tǒng)的硬件供貨、安裝、組態(tài)、調(diào)試等自動化系統(tǒng)的實施工作，并于2015年10月成功交付使用。

用技術(shù)和質(zhì)量贏得信任

海上石油采油平臺的建設與陸地上有所不同，基于油田開發(fā)的需要，通常采用平臺群或依托原有設施進行開發(fā)，且平臺之間遠近不同，需要保證平臺之間暢通無阻的實時通訊。因此，處理各種儀器儀表現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)、發(fā)出指令、實現(xiàn)工作流程自動化控制的中控系統(tǒng)是海上采油平臺的關(guān)鍵設備。

在此項目中，西門子共為4個平臺提供了13套SIMATIC PCS 7作為中控系統(tǒng)，涵蓋主控DCS系統(tǒng)（PCS）、應急關(guān)斷系統(tǒng)（ESD）以及火氣探測系統(tǒng)（FGS），各系統(tǒng)都基于統(tǒng)一的軟硬件平臺。

SIMATIC PCS 7是西門子專業(yè)的過程控制系統(tǒng)，憑借其優(yōu)越的性能，實現(xiàn)自動化系統(tǒng)的精準、快捷控制。同時，它具備數(shù)據(jù)存儲和通訊功能，以其靈活的模塊化冗余和擴展性，完成紛繁復雜的控制策略，實現(xiàn)控制系統(tǒng)的經(jīng)濟運行和成本控制，并兼?zhèn)湎到y(tǒng)維護簡便明了、備件成本真實可控的優(yōu)點。

“PCS 7系統(tǒng)架構(gòu)具有強大的擴展性，通訊功能能夠滿足平臺之間的即時通訊和聯(lián)系。即便后期在現(xiàn)有項目上繼續(xù)擴建，新的平臺也能夠無縫納入到系統(tǒng)中來，不會產(chǎn)生任何斷裂。”西門子項目技術(shù)負責人楊東表示，“這也是中海油選擇西門子的最重要因素。我們完整統(tǒng)一的自動化系統(tǒng)架構(gòu)設計，實現(xiàn)了自動化系統(tǒng)的真正集成。”

中海油對PCS 7也給予了充分肯定。中海油湛江分公司潿洲項目技術(shù)負責人評價PCS 7控制系統(tǒng)的高品質(zhì)是保證項目順利實施的重要因素。無論是在工程項目的實施過程中，還是在正式運行階段，PCS 7以其過硬的質(zhì)量和優(yōu)越的性能順利地實現(xiàn)了所有的預想。

與陸地上的石油開采控制系統(tǒng)相比，海上平臺控制要求完全不同，系統(tǒng)之間通訊量大，控制點數(shù)多。本次項目所實施的各個控制系統(tǒng)之間正常工作時有大量的通訊工作，并要求迅速及時, PCS/ESD/FGS系統(tǒng)的集成規(guī)模（I/O點）達到5200余點。

與一期的控制系統(tǒng)相比，本次項目西門子的實施方案中，平臺在系統(tǒng)通訊、組態(tài)、編程均采用了統(tǒng)一的工具，整個中控系統(tǒng)真正整合為一體。

海上石油平臺在生產(chǎn)過程中伴隨著巨大的風險，尤其是要預防火災、可燃氣體泄漏，應對海上惡劣天氣等特殊情況的發(fā)生。不僅在系統(tǒng)設計上要滿足規(guī)范要求，也要求在控制上實現(xiàn)本質(zhì)安全，否則可能造成人員傷亡、破壞環(huán)境、設施損壞等嚴重后果。

在安全方面，西門子為項目提供了在全球最為流行的功能安全通訊技術(shù)——PROFIsafe，主要用于ESD和FGS之間通訊使用，可實現(xiàn)SIL3（SafetyIntegrity Level）安全完整性等級要求的數(shù)據(jù)通訊。此外，平臺與平臺之間的ESD同樣采用PROFIsafe進行數(shù)據(jù)通訊。

同時，西門子更是在諸多細節(jié)上為該項目提供了最優(yōu)的服務方案。比如，使用西門子獨有的MTA接線端子板，減少了大量的接線工作，維護更加方便；采用大容量的S7-417 CPU，為DCS中控系統(tǒng)和ESD提供了至少30%以上的余量，以滿足項目后續(xù)開發(fā)的需求。為了與一期平臺形成無縫通訊，通訊協(xié)議按用戶的要求更換為過程控制常用的ModbusRTU、Modbus TCP等過程控制通訊協(xié)議。整個系統(tǒng)服務按照海上石油平臺建設的要求，取得了船級社的認證。

用專業(yè)與服務滿足需求

在階段性地完成了部分系統(tǒng)的組態(tài)、調(diào)試后，平臺建造及調(diào)試管理的現(xiàn)場技術(shù)負責人這樣評價這支西門子團隊：“西門子和其集成商團隊有豐富的工程經(jīng)驗，精湛嫻熟的集成和組態(tài)能力令人印象深刻。我們配合得非常默契。西門子工程團隊的專業(yè)實力和團隊協(xié)作精神是我前所未見的。”

在項目實施之前，鑒于西門子是首次為中海油湛江分公司提供中控系統(tǒng)集成，項目技術(shù)負責人最擔心的是工程實施是否順利，會不會耽誤整體項目的工期。

“海上石油開采中控系統(tǒng)所需要監(jiān)控的數(shù)據(jù)和達到的功能要求，與陸地石油開采有很大的不同。為了確保按時完成目標，西門子工程技術(shù)人員和我們進行了充分、細致的交流，在軟件編程及組態(tài)方面做了大量的工作。”技術(shù)負責人說。

為了能夠最大化地滿足用戶的操作習慣，西門子的工程師團隊用了一周時間學習原有平臺生產(chǎn)控制系統(tǒng)的配置，在界面風格、布局、邏輯操作等方面與其對接，更加符合使用者的操作習慣，讓用戶在日后的使用過程中不必再重新學習和適應。

在中控系統(tǒng)的安裝、連接階段，西門子團隊加班加點，積極配合中海油的工程項目組，在安裝、布線、調(diào)試等環(huán)節(jié)進行流程優(yōu)化，保證工程項目順利實施。

西門子通過自身的努力，最終幫助中海油創(chuàng)造了一個新的記錄：該項目的實施工期由通常的28個月縮短為22個月。西門子以其豐富的經(jīng)驗和高效的管理，僅用8周時間就完成了自動化系統(tǒng)的調(diào)貨、物流、安裝、組態(tài)、調(diào)試出廠等工作。在后續(xù)的陸上調(diào)試及海上調(diào)試作業(yè)中，自動化控制系統(tǒng)的建設任務高效完成，為油田順利投產(chǎn)打下了堅實的基礎。

“西門子的產(chǎn)品品質(zhì)值得信賴，目前平臺的自動化控制系統(tǒng)運行穩(wěn)定，通訊暢通，全集成系統(tǒng)有助于我們海上平臺的集成管控水平獲得大幅的提升。”中海油潿洲項目技術(shù)負責人很有信心地說。

 摘自《自動化博覽》2020年3月刊