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·智能控制技术·阳建军田青山马正彦海洋石油生产储油轮发电机组控制技术研究51

海洋石油生产储油轮发电机组控制技术研究

阳建军1,田青山2,马正彦3

(1.中海油深圳分公司工程建设部，广东深圳518067)

(2.西北工业大学机电学院，陕西西安710072)(3.深圳行健自动化系统有限公司，广东深圳518035)

摘要：海洋石油生产储油轮作为海洋油气开发系统的核心部分，其发电机组控制技术要求可靠性高、抗干扰能力强、实时性好。基于西门子S7-300/400PLC,提出采用层次化冗余控制结构构建发电机组控制系统：底层控制结构划分为各独立子系统，中间层控制站控制底层子系统协调工作，顶层系统实现人机交互以及系统监控；设计了各层控制系统硬件及软件结构；论述了层之间数据通信实现方式。系统具有开放性、智能性及易维护性等优点。

关键词：生产储油轮；发电机组控制；S7-300/400PLC;层次化冗余控制；数据通信

中图分类号：TK22文献标识码：A文章编号：1672-1616(2011)13-0051-04

随着人类社会的高速发展，开发丰富的海洋资源已成为各国未来发展的重要战略之一。海洋资源开发对于人口众多的中国更显得尤为重要。目前海洋资源开发以海上油气田开发为主。浮式生产储油油轮(FloatingProductionStorageandOf-floading,FPSO)作为海洋油气开发系统的组成部分，一般与水下采油装置和穿梭油船组成一套完整的生产系统，是目前海洋工程船舶中的高技术产品。FPSO作为海洋油田的管理、指挥、控制中心，集动力供应、生产、储存、外输及生活于一体，被称为海洋油田开发的“航空母舰”、“海上油气处理厂”[1]。海洋石油生产储油轮发电机组是FPSO系统的动力核心，其控制系统要求适应海上复杂的生产环境，具有较高的抗外界干扰能力。

可编程逻辑控制器(ProgrammableLogicalController,PLC)是近年来被广泛应用的一种工业控制计算机。相比于一般的工业控制计算机，它具有环境适应性强、编程方便、数据处理与记忆能力强、系列化与标准化程度高和具有开放式的通讯功能等优势[2]。可编程逻辑控制器适用于生产环境复杂多变、系统稳定性要求高的海洋石油生产储油轮发电机组控制系统。

1储油轮发电机组系统

某海洋石油生产储油轮发电机组包括两大部

分，生产系统发电机(ProductionServiceGenerator,PSG)和船系发电机(ShipServiceGenerator,SSG)。PSG包括3台发电机及相应外围设备，SSG包括2台发电机、应急发电机及相应外围设备。

海洋石油生产储油轮发电机组控制系统复杂且要求可靠性高、实时性好，适合分布式控制系统。结合上述特点，最终选用性价比高的西门子S-300/400PLC组建控制系统。控制系统的上位机监控采用iFix,并通过工业以太网与主站进行通信。主站与从站之间通过Profibus通信。

整个发电机系统分为以下子系统：PSG#1发电机系统、PSG#2发电机系统、PSG#3发电机系统、PSG燃料供应系统、断路器系统、PSG负载监控系统、PSG断路器标注系统、模拟面板系统、SSG燃料供应系统、SSG#1发电机系统、SSG#2发电机系统、紧急停机系统、PSG断路器标注系统、SSG负载监控系统、燃料集中供给系统。各子系统在硬件结构上及控制系统结构上独立，每个子系统可独立运行，在总控制系统控制下协调工作。每个子系统由1个S7-300PLC控制。

2控制系统硬件设计

发电机组控制系统的控制网络体系结构如图1所示。该系统在总体上采用层次化结构，将整个系统自上而下分为3个层次：顶层的集中操作监视

收稿日期：2011-06-08

作者简介：阳建军(1973-),男，湖南隆回人，中海油深圳分公司工程建设部工程师，某深水油田开发项目设施经理，主要从事技术管理工作。

522011年7月中国制造业信息化第40卷第13期

层、中间的过程控制层和底层的现场设备层[3]。每层在设计上是独立的且有较好的可扩展性、开放

层、中间的过程控制层和底层的现场设备层[3]。每层在设计上是独立的且有较好的可扩展性、开放性和易维护性，它们通过数据网络