[發(fā)明專利]海洋石油鉆機(jī)集成網(wǎng)絡(luò)冗余監(jiān)控系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410204624.5
• 申請日: 2014-05-15
• 公開（公告）號(hào): CN103955198A
• 公開（公告）日: 2014-07-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王鴻雁;肖文生;王逢德;李杰;吳磊;于東濛;劉忠硯;侯超
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油大學(xué)（華東）
• 主分類號(hào): G05B19/418
• 分類號(hào): G05B19/418
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于海上油氣田勘探與開發(fā)領(lǐng)域，涉及一種海洋石油鉆機(jī)集成網(wǎng)絡(luò)冗余監(jiān)控系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著海洋油氣勘探開發(fā)技術(shù)與海洋鉆井裝備日益發(fā)展，集中在司鉆房內(nèi)控制的鉆井裝備不斷增多。目前海洋鉆機(jī)的動(dòng)力系統(tǒng)、頂驅(qū)、泥漿系統(tǒng)、鉆柱自動(dòng)處理系統(tǒng)、隔水管處理系統(tǒng)、升沉補(bǔ)償系統(tǒng)等都自成系統(tǒng)，在司鉆房內(nèi)有各自獨(dú)立監(jiān)控平臺(tái)，致使監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)龐大、控制方式復(fù)雜、操控維修不便、擴(kuò)展困難等問題。

海洋鉆井與陸地鉆井相比，海洋鉆井平臺(tái)空間有限、鉆井工藝流程復(fù)雜、環(huán)境惡劣，并且存在潛在的可燃性和爆炸性。海洋鉆井裝備的控制要求更高、規(guī)模更大、邏輯更復(fù)雜，其故障或維護(hù)工作引起的停機(jī)代價(jià)是陸地鉆機(jī)的數(shù)十倍，因此，海洋鉆機(jī)需要更安全、可靠、高效、穩(wěn)定的集成化控制系統(tǒng)。

申請?zhí)枮?01110177046.7公開了一種是有鉆機(jī)的自動(dòng)控制系統(tǒng)及其控制方法。該控制系統(tǒng)司鉆房內(nèi)包括一個(gè)司鉆控制臺(tái)、一臺(tái)PC、兩臺(tái)HMI，綜合柜內(nèi)PLC控制器和司鉆房內(nèi)遠(yuǎn)程控制單元均配備有一套冗余系統(tǒng)，不能滿足海洋鉆機(jī)高安全性、高可靠性、高效率、高穩(wěn)定性的需求。

申請?zhí)枮?01310064246.0公開了一種鉆機(jī)集成監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括三層網(wǎng)絡(luò)，多個(gè)辦公室鉆井監(jiān)控客戶端、副司鉆客戶端、主司鉆客戶端和閉路視頻控制器通過各自的交換機(jī)接入工業(yè)閉路電視監(jiān)控視頻網(wǎng)絡(luò)；副司鉆客戶端、主司鉆客戶端、多個(gè)辦公室鉆井監(jiān)控客戶端，和歷史數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、在線技術(shù)支持客戶端、兩個(gè)現(xiàn)場數(shù)據(jù)服務(wù)器共計(jì)九臺(tái)計(jì)算機(jī)分別通過各自的工業(yè)交換機(jī)接入上層數(shù)據(jù)監(jiān)控通訊網(wǎng)絡(luò)；歷史數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、在線技術(shù)支持客戶端、兩個(gè)現(xiàn)場數(shù)據(jù)服務(wù)器，和主司鉆操控臺(tái)和副司鉆操控臺(tái)分別通過各自的工業(yè)交換機(jī)接入現(xiàn)場數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò)。

申請?zhí)枮?01310254239.7公開了一種基于PLC的鉆機(jī)集成環(huán)形網(wǎng)絡(luò)通訊控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括主副兩個(gè)操作臺(tái)，主操作臺(tái)負(fù)責(zé)監(jiān)測和控制主要鉆井設(shè)備，副操作臺(tái)負(fù)責(zé)監(jiān)測和控制輔助鉆井設(shè)備，主輔設(shè)備協(xié)同作業(yè)，各PLC站點(diǎn)間通過帶寬為100M?bit/s的環(huán)形ETHERNET工業(yè)以太網(wǎng)通訊。

申請?zhí)枮?01310253705.X公開了一種基于IPC與PLC的鉆機(jī)集成雙環(huán)網(wǎng)絡(luò)耦合控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括三層結(jié)構(gòu)：現(xiàn)場層、中間控制層和管理層，其中，管理層包括主副兩個(gè)操作臺(tái)，主操作臺(tái)負(fù)責(zé)監(jiān)測和控制主要鉆井設(shè)備，副操作臺(tái)負(fù)責(zé)監(jiān)測和控制輔助鉆井設(shè)備，主輔設(shè)備協(xié)同作業(yè)。該系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)采用帶寬為100M?bit/s的雙環(huán)冗余ETHERNET工業(yè)以太網(wǎng)作為主通訊網(wǎng)絡(luò)。

申請?zhí)枮?01310064246.0、201310254239.7和201310253705.X的3項(xiàng)專利申請均采用主副操作臺(tái)協(xié)同作業(yè)，提高了工作效率，采用環(huán)網(wǎng)提高了控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，但是仍然存在以下問題：

(1)3項(xiàng)申請都包含兩臺(tái)數(shù)據(jù)服務(wù)器，采用雙機(jī)熱備冗余組態(tài)，互為備用，一旦一臺(tái)出現(xiàn)故障，存在切換時(shí)的單點(diǎn)故障隱患，在切換時(shí)會(huì)出現(xiàn)部分?jǐn)?shù)據(jù)丟失現(xiàn)象，很難實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)可靠切換，切換過程也存在一定的故障風(fēng)險(xiǎn)。

(2)3項(xiàng)申請的環(huán)網(wǎng)上每個(gè)節(jié)點(diǎn)均使用不同的多端口光纖以太網(wǎng)交換機(jī)，均為不同的多端口光纖以太網(wǎng)交換機(jī)是不合適的，也沒有具體說明多端口光纖以太網(wǎng)交換機(jī)的連接方法。

(3)3項(xiàng)申請雖然一定程度的提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性,但由于采用環(huán)網(wǎng)環(huán)路封閉，為擴(kuò)展帶來不便。

(4)3項(xiàng)申請只對工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行了冗余設(shè)計(jì)，都沒有對重要的現(xiàn)場總線進(jìn)行冗余設(shè)計(jì)，也沒有對電源、交換機(jī)、重要I/O進(jìn)行冗余設(shè)計(jì)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種海洋石油鉆機(jī)集成網(wǎng)絡(luò)冗余監(jiān)控系統(tǒng)，解決現(xiàn)有技術(shù)中的各種鉆機(jī)設(shè)備控制相對獨(dú)立、控制復(fù)雜、可靠性和穩(wěn)定性不高、效率低、操控維護(hù)不便、擴(kuò)展困難的問題。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種海洋石油鉆機(jī)集成網(wǎng)絡(luò)冗余監(jiān)控系統(tǒng)，包括“3網(wǎng)4層”網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，司鉆房集中控制室內(nèi)包括1個(gè)主操控臺(tái)和2個(gè)副操控臺(tái)，主操控臺(tái)、第一副操控臺(tái)、第二副操控臺(tái)均與容錯(cuò)服務(wù)器連接，主操控臺(tái)、第一副操控臺(tái)、第二副操控臺(tái)分別與主操控臺(tái)PLC、第一副操控臺(tái)PLC、第二副操控臺(tái)PLC連接。

容錯(cuò)數(shù)據(jù)服務(wù)器、容錯(cuò)服務(wù)器均與二號(hào)實(shí)時(shí)以太網(wǎng)交換機(jī)、二號(hào)冗余實(shí)時(shí)以太網(wǎng)交換機(jī)連接，工程師站IPC、隊(duì)長室IPC、經(jīng)理室IPC均與以太網(wǎng)交換機(jī)、冗余以太網(wǎng)交換機(jī)、一號(hào)實(shí)時(shí)以太網(wǎng)交換機(jī)、一號(hào)冗余實(shí)時(shí)以太網(wǎng)交換機(jī)連接；容錯(cuò)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、中央控制室IPC均與以太網(wǎng)交換機(jī)、冗余以太網(wǎng)交換機(jī)連接；云服務(wù)器與核心以太網(wǎng)交換機(jī)連接。