石油和天然氣行業(yè)：儀表**系統(tǒng)的價值

      當(dāng)前，面對嚴(yán)苛的性能要求，石油和天然氣企業(yè)需要慎重選擇**儀表系統(tǒng)。
　　
　　基于實(shí)際情況和財務(wù)原因，石油和天然氣廈門宇電溫控儀生產(chǎn)工廠中采用了多種需要連續(xù)運(yùn)行的流程。因此，在主控制系統(tǒng)發(fā)生故障時，保證泵、壓縮機(jī)、電機(jī)和儀表等關(guān)鍵設(shè)備仍能正常運(yùn)行就顯得至關(guān)重要。
　　
　　在大部分生產(chǎn)運(yùn)營中，基本過程控制系統(tǒng)(BPCS，即過去的分布式控制系統(tǒng)(DCS)，只不過再加上可編程自動化控制器(PAC))能夠持續(xù)監(jiān)視過程和控制參數(shù)，包括溫度、流量、壓力、重量和粘度等。BPCS會使過程變量保持在**范圍內(nèi)，因此可以在某種程度上提供一些保護(hù)(例如，控制系統(tǒng)可以檢測到流量或壓力的變化并進(jìn)行響應(yīng))。
　　
　　然而，當(dāng)BPCS失控或發(fā)生意外故障時，工藝生產(chǎn)可能會出現(xiàn)危險情況。這正是**儀表系統(tǒng)廈門宇電無紙記錄儀(SIS)的用武之地。SIS的目標(biāo)是在控制系統(tǒng)發(fā)生故障時仍能保持工廠**。
　　
　　這就是石油和天然氣企業(yè)應(yīng)當(dāng)慎重選擇**系統(tǒng)的原因所在。在制定決策時，企業(yè)需要考慮各種風(fēng)險因素，并對設(shè)計(jì)方案和軟硬件問題進(jìn)行評估。
　　
　　了解風(fēng)險
　　
　　要選擇*合適的技術(shù)，需要進(jìn)行深入分析。正因?yàn)轫?xiàng)目各不相同，我們才需要**系統(tǒng)。分析過程包括一系列詳細(xì)步驟，其中包括對應(yīng)用進(jìn)行**審查、實(shí)施其它**保護(hù)層以及進(jìn)行系統(tǒng)性分析，還包括詳細(xì)記錄文檔資料和執(zhí)行各種規(guī)程。
　　
　　這些步驟在各種法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)(例如IEC61511)、準(zhǔn)則和建議采用的方案中都有提及。目的在于建立可審計(jì)的跟蹤記錄，確保不存在任何疏忽或遺漏。
　　
　　風(fēng)險評估可以將每種**儀表功能所需的性能量化為四種可能的**完整性級別(SIL)之一。SIL表示為將潛在事件后果限制在容許范圍內(nèi)所需的**儀表性能或風(fēng)險降低程度。例如，SIL1級別系統(tǒng)的要求時失效概率(PFD–危險失效)為0.1至0.01，而SIL4系統(tǒng)的PFD可達(dá)0.0001至0.00001。
　　
　　石油和天然氣智能調(diào)節(jié)器企業(yè)要從十幾家制造商和五種基本配置(1oo1D、1oo2、1oo2D、三重冗余和四重冗余)中選擇合適的系統(tǒng)。在確定*適合應(yīng)用的系統(tǒng)之前，應(yīng)當(dāng)考慮下文所述的幾個重要問題。
　　
　　選擇設(shè)計(jì)方案
　　
　　能夠使客戶在各系統(tǒng)間共享信息的**系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案有三種：接口式、混合式和集成式。由于應(yīng)用的規(guī)模、風(fēng)險級別、應(yīng)用場所、員工的專業(yè)知識、支持水平和成本等因素，適合特定應(yīng)用的*佳方案各不相同。
　　
　　在接口式配置中，單獨(dú)的BPCS和SIS系統(tǒng)可以通過硬接線信號、工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議或者與控制系統(tǒng)相宇電PID調(diào)節(jié)儀同的專用通路(通常使用某種形式的網(wǎng)關(guān))來進(jìn)行相互通信。出于某些方面的考慮，一些用戶會傾向于將過程應(yīng)用中的**和標(biāo)準(zhǔn)控制功能分開。例如，如果使用的軟硬件不同，潛在的某個問題就不容易對兩個系統(tǒng)同時產(chǎn)生負(fù)面影響。而且，物理隔離可以避免因PAC或BPCS變更而導(dǎo)致相關(guān)的SIS發(fā)生變化或遭到破壞。
　　
　　這種接口式方案的主要優(yōu)點(diǎn)在于，用戶可以為任意特定應(yīng)用選擇各種**的獨(dú)立系統(tǒng)。此類設(shè)計(jì)也存在不足。它需要承包商、集成商和*終用戶掌握兩種獨(dú)立的系統(tǒng)(包括軟件和硬件)，這通常會增加培訓(xùn)和備件成本。
　　
　　常見方案(或稱為混合式方案)是由一個供應(yīng)商提供兩種不同的系統(tǒng)，而這兩種系統(tǒng)的設(shè)計(jì)比較相近(雖然無法互換)。這種方案的優(yōu)點(diǎn)是，成本低于接口式系統(tǒng)，組件較為常見，而且易于在系統(tǒng)間進(jìn)行通信廈門宇電巡檢儀。這種方案的不足之處在于更容易發(fā)生共因失效問題。此外，雖然編程環(huán)境可能相同，但實(shí)際的硬件模塊通常不同，所以每個系統(tǒng)都需要有自己的一組備件。
　　
　　第三種方案是集成**方案，這種方案將兩種功能都集成在同一控制平臺中。集成**系統(tǒng)的應(yīng)用越來越普遍。這種系統(tǒng)的成本會高于通用控制系統(tǒng)，但是通常要遠(yuǎn)低于分離式系統(tǒng)。它的優(yōu)點(diǎn)在于只需要掌握一套系統(tǒng)，所以會降低培訓(xùn)成本，而且編程簡單、組件常見、易于集成。
　　
　　目前，機(jī)器控制應(yīng)用中越來越多地采用了集成**系統(tǒng)。然而，要在過程**領(lǐng)域中更廣泛地應(yīng)用這種系統(tǒng)，需要有更多可用的過程控制特定的硬件元件。
　　
　　硬件考量因素
　　
　　在為石油和天然氣高精度溫度計(jì)領(lǐng)域的**系統(tǒng)選擇硬件時，企業(yè)必須考慮到容錯能力、系統(tǒng)規(guī)模和事件順序等因素。
　　
　　石油和天然氣行業(yè)的大部分用戶都指定選用SIL3等級的三重冗余系統(tǒng)。三重冗余系統(tǒng)可提供***別的容錯能力，其中的三個并行系統(tǒng)在同一冗余設(shè)計(jì)中運(yùn)行。這三個系統(tǒng)都會對輸入信息進(jìn)行處理，并通過表決來確定結(jié)果，這表示要獲得三分之二的支持才能更改或者停止某過程。
　　
　　冗余要求不僅僅涉及邏輯解算器，還包括構(gòu)成SIS的各個元件，如輸入設(shè)備(傳感器、開關(guān)和儀表)及輸出設(shè)備(泵、電機(jī)、閥門和其它執(zhí)行器)。
　　
　　在海上平臺和卸油船等空間有限的應(yīng)用中，**系統(tǒng)的物理尺寸也非常關(guān)鍵。一般而言，系統(tǒng)的冗余度越高，需要占用的空間就越多。例如，大多數(shù)雙重冗余系統(tǒng)需要配備完全相同的冗余機(jī)架，即使機(jī)架上只有一小部分模塊也是如此。
　　
　　三重冗余系統(tǒng)的尺寸并不完全相同。在某些配置中，系統(tǒng)的每個模塊都留有一個空閑插槽電爐控制柜，因此，用戶可以在線快速更換有源模塊，而不會影響過程。而其它系統(tǒng)則采用更為緊湊的布局，只留有一些更換系統(tǒng)I/O模塊所需的空閑插槽。
　　
　　當(dāng)生產(chǎn)過程由于某些原因而停止時，您會希望了解引發(fā)停機(jī)的具體事件及其順序。為提供此類數(shù)據(jù)，大多數(shù)系統(tǒng)都擁有某種形式的事件順序(SOE)記錄功能。
　　
　　某些系統(tǒng)會以一毫秒的精度為I/O模塊中發(fā)生的事件設(shè)置時間標(biāo)簽。而其它系統(tǒng)能夠?yàn)橹魈幚砥髦邪l(fā)生的事件設(shè)置時間標(biāo)簽，因此精度只能達(dá)到處理器的掃描周期。各企業(yè)需要檢查硬件功能，確保掃描周期符合應(yīng)用的速度要求。
　　
　　重要的軟件功能
　　
　　就軟件而言，必須要考慮編程語言、控制系統(tǒng)的連通性和編程難度、人機(jī)界面(HMI)以及第三方設(shè)備。
　　
　　IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)定義了五種控制系統(tǒng)編程語言:梯形圖邏輯、功能塊、結(jié)構(gòu)化文本、指令表和順序功能圖。不同的語言適合不同的任務(wù)。
　　
　　當(dāng)今的大部分系統(tǒng)都具有基于Windows的開發(fā)工作站并支持至少一種IEC61131-3編程語言。然而，這并不表示所有的系統(tǒng)都易于配置和編程，或者設(shè)計(jì)效率都處于同一水平。因此，試運(yùn)行軟件并執(zhí)行基本的配置任務(wù)就非常重要。
　　
　　此外，確定適用于控制系統(tǒng)、HMI宇電流量積算儀和其它第三方設(shè)備的連接方案也非常重要。此時，需要考慮的問題包括:控制系統(tǒng)是否兼容以太網(wǎng)、串口、OPC或者M(jìn)odbus網(wǎng)絡(luò)連接?需要使用多少個連接?系統(tǒng)支持哪些連接?是否可以實(shí)現(xiàn)冗余通信?是否需要單獨(dú)的網(wǎng)關(guān)?**系統(tǒng)是否擁有可連接至控制系統(tǒng)的直接高速連接?
　　
　　達(dá)到*佳平衡
　　
　　合理設(shè)計(jì)并正確實(shí)施**控制系統(tǒng)能夠帶來巨大的業(yè)務(wù)價值。但需牢記，**系統(tǒng)千差萬別，每個項(xiàng)目的績效、風(fēng)險和成本目標(biāo)都各不相同。要在各種備選技術(shù)中做好平衡，就需要仔細(xì)考慮它們的特定功能、限制條件以及優(yōu)勢。