鉆井平臺(tái)監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

鉆井平臺(tái)監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1采集設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)上的實(shí)現(xiàn)平臺(tái)監(jiān)控和報(bào)警系統(tǒng)可以組成一個(gè)數(shù)字管理平臺(tái)，用于分析平臺(tái)的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)。系統(tǒng)將完成對(duì)平臺(tái)上各種電氣設(shè)備(例如發(fā)電機(jī)、空壓機(jī)、配電板、閥門(mén)遙控、液位等)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。系統(tǒng)可完成對(duì)包括各類(lèi)單點(diǎn)信號(hào)(開(kāi)關(guān)量、mA、PT100、mV等)和采用標(biāo)準(zhǔn)/非標(biāo)準(zhǔn)通訊協(xié)議的打包數(shù)據(jù)在內(nèi)的所有數(shù)據(jù)的采集。上述所有數(shù)據(jù)均可在人機(jī)界面部分以圖形、數(shù)字、報(bào)警燈、聲音報(bào)警等形式進(jìn)行顯示和報(bào)警。操作人員可根據(jù)上述信息進(jìn)行判斷,通過(guò)人機(jī)界面的控制部分對(duì)設(shè)備發(fā)出控制指令。對(duì)于重要報(bào)警及設(shè)備運(yùn)行參數(shù)等信息,均采用數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行存儲(chǔ),可實(shí)現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)查詢(xún)功能。所有要監(jiān)控的設(shè)備可以通過(guò)單獨(dú)的信號(hào)(開(kāi)關(guān)量、mA、PT100、mV等)送至該系統(tǒng)的采集模塊(輸入模塊),也可以通過(guò)通信的方式采集需要監(jiān)控設(shè)備的數(shù)據(jù)。當(dāng)然采集到的信號(hào)經(jīng)過(guò)處理后也可以通過(guò)輸出模塊輸出,給人以警示(如報(bào)警燈板、運(yùn)行指示板、二次儀表)。2系統(tǒng)的組成2.1工業(yè)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)的采集系統(tǒng)的信號(hào)傳輸網(wǎng)絡(luò)采用工業(yè)以太網(wǎng)和現(xiàn)場(chǎng)總線混合組網(wǎng)方式,可以有效地提高系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸速度和抗毀性能。系統(tǒng)采用控制分層、對(duì)象分群、監(jiān)測(cè)分級(jí)、同層分布式計(jì)算的系統(tǒng)結(jié)構(gòu),增加了系統(tǒng)的穩(wěn)定性,提高了傳輸速度。采用信號(hào)采集網(wǎng)絡(luò)與控制網(wǎng)絡(luò)分離的方式,并通過(guò)安裝網(wǎng)關(guān)模塊,解決信號(hào)干擾問(wèn)題,增加了安全性。信號(hào)傳輸網(wǎng)絡(luò)的主體采用工業(yè)以太網(wǎng),配合各種信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊,可以最大限度地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)在各設(shè)備間的共享。數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)采用國(guó)家專(zhuān)利技術(shù)——分布數(shù)據(jù)庫(kù)式高速響應(yīng)網(wǎng)絡(luò),可以有效地保證系統(tǒng)的響應(yīng)速度。在圖1中,每個(gè)開(kāi)關(guān)量、模擬量模塊均可采集16路的開(kāi)關(guān)量信號(hào)和模擬量信號(hào)。其中模擬量模塊又分為4…20mA模塊、PT100模塊、mV模塊。每一路信號(hào)采集都是獨(dú)立的,相互之間不受干擾。通過(guò)設(shè)置每個(gè)模塊的跳線可以設(shè)置每個(gè)模塊的地址,從而為每一路信號(hào)也編排了一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)地址。所有與交換機(jī)連接的模塊均帶有網(wǎng)卡功能?？梢酝ㄟ^(guò)跳線或修改程序設(shè)置每個(gè)模塊的網(wǎng)絡(luò)地址。圖1中所示的通信模塊,即可以進(jìn)行R5232通信,也可以進(jìn)行R5485、R5422通信,該通信模塊將需要監(jiān)測(cè)設(shè)備的數(shù)據(jù)讀取后為每個(gè)點(diǎn)安排一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)地址通過(guò)雙絞線接口(UTP)散播到工業(yè)以太網(wǎng)上。需要特別說(shuō)明的是該監(jiān)測(cè)報(bào)警中所有采集點(diǎn)的地址編排是唯一的。所有這些數(shù)據(jù)在工業(yè)以太網(wǎng)上均可見(jiàn),每個(gè)輸出設(shè)備可以根據(jù)自己的需要有取舍地讀取這些數(shù)據(jù),然后以多種形式給值班人員以警示。2.2電源系統(tǒng)冗余電路設(shè)計(jì)在系統(tǒng)中,實(shí)現(xiàn)了電源系統(tǒng)的充電和充電代表功能電源系統(tǒng)非常重要,如果電源系統(tǒng)出了故障,整個(gè)系統(tǒng)再好的功能也體現(xiàn)不了。在電源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中,考慮到平臺(tái)配電的特點(diǎn),實(shí)現(xiàn)了電源系統(tǒng)的冗余。整個(gè)監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)的電源系統(tǒng)原理及配電請(qǐng)參考圖2。在圖2中,AC200V的自動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置是通過(guò)接觸器和繼電器實(shí)現(xiàn)的,而DC24V的自動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置是通過(guò)橋堆和蓄電池充電電阻來(lái)實(shí)現(xiàn)的。即使輸入該電源裝置的電壓有些波動(dòng)或某路電源斷電了,經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換后,也可以輸出穩(wěn)定可靠的DC24V和AC220V。3遠(yuǎn)程報(bào)警和顯示為了確保該系統(tǒng)安全可靠,在集控室設(shè)雙微機(jī)系統(tǒng),在中央控制臺(tái)和輪機(jī)長(zhǎng)室各自的局域網(wǎng)終端均可監(jiān)視機(jī)艙報(bào)警系統(tǒng)的所有設(shè)備的運(yùn)行情況。有關(guān)重要被測(cè)點(diǎn)的數(shù)值尚可通過(guò)獨(dú)立的設(shè)備(報(bào)警燈板、運(yùn)行指示板等)進(jìn)行實(shí)時(shí)報(bào)警和按時(shí)顯示。系統(tǒng)內(nèi)所有被監(jiān)測(cè)點(diǎn)的實(shí)時(shí)狀況均可通過(guò)顯示器,在組態(tài)軟件中進(jìn)行顯示。各種信號(hào)根據(jù)不同要求,可以通過(guò)數(shù)字、柱狀圖、儀表、報(bào)警燈、曲線等多種方式進(jìn)行顯示。同時(shí),為防止顯示器受干擾或發(fā)生故障,各重要顯示信息和報(bào)警信息將通過(guò)二次儀表和復(fù)示板以?xún)x表、運(yùn)行指示燈板、報(bào)警燈板等方式重復(fù)顯示。除此之外,任何連接到局域網(wǎng)中的計(jì)算機(jī)都可以通過(guò)組態(tài)軟件獲得所有的監(jiān)測(cè)報(bào)警信息。3.1報(bào)警和報(bào)警功能監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)可根據(jù)設(shè)定,實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)連接到系統(tǒng)上的各設(shè)備參數(shù)變化情況。當(dāng)某參數(shù)超過(guò)預(yù)先設(shè)定的報(bào)警界限時(shí),系統(tǒng)可根據(jù)數(shù)值變化實(shí)現(xiàn)預(yù)警和報(bào)警功能。在報(bào)警發(fā)生時(shí),人機(jī)界面軟件自動(dòng)彈出報(bào)警窗口,顯示發(fā)生報(bào)警的監(jiān)測(cè)點(diǎn)的位置、實(shí)時(shí)數(shù)值等參數(shù),并根據(jù)設(shè)定自動(dòng)發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào),或通過(guò)延伸報(bào)警裝置向相關(guān)人員、艙室發(fā)出延伸報(bào)警信號(hào)。各種報(bào)警信號(hào)需要經(jīng)過(guò)操作人員確認(rèn)或者被監(jiān)測(cè)參數(shù)恢復(fù)正常水平時(shí)才會(huì)停止。所有報(bào)警將被詳細(xì)記錄,可通過(guò)人機(jī)界面軟件查詢(xún)歷史記錄。3.1.1運(yùn)行過(guò)程中不斷進(jìn)行檢疫系統(tǒng)在啟動(dòng)時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)自檢功能,并可在整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中不斷進(jìn)行自檢。若系統(tǒng)內(nèi)或系統(tǒng)與設(shè)備間的連接發(fā)生故障(比如某個(gè)采集模塊發(fā)生了斷線),系統(tǒng)將自動(dòng)發(fā)出聲、光報(bào)警信號(hào)。3.1.2異常顯示的是工作原理該系統(tǒng)的報(bào)警功能不但可以在各工控機(jī)里通過(guò)INTOUCH軟件實(shí)現(xiàn),還可以通過(guò)工控機(jī)用微機(jī)和報(bào)警燈板進(jìn)行報(bào)警。報(bào)警發(fā)生時(shí),在保持原顯示模式不變的情況下,屏幕下方將彈出一個(gè)小的報(bào)警窗口,窗口內(nèi)顯示當(dāng)前發(fā)生報(bào)警的通道總數(shù)及報(bào)警通道信息,同時(shí)屏幕上模擬報(bào)警燈變成紅色并不停地閃爍。此外,報(bào)警蜂鳴器會(huì)發(fā)出聲響,報(bào)警燈板上對(duì)應(yīng)的報(bào)警燈也會(huì)閃爍。消警后屏幕上紅色模擬燈變成灰色,蜂鳴器停止聲響。如果報(bào)警狀態(tài)仍存在,該報(bào)警條呈現(xiàn)藍(lán)色,報(bào)警燈板指示燈停止閃爍但保持紅色。如報(bào)警狀態(tài)已不存在,則對(duì)應(yīng)報(bào)警條呈現(xiàn)綠色,報(bào)警燈板上指示燈滅掉。屏幕報(bào)警窗口見(jiàn)圖3。3.1.3發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)條件不統(tǒng)一在某些特定情況下,系統(tǒng)可以自動(dòng)判斷報(bào)警信號(hào)的真?zhèn)尾⒋_定是否對(duì)操作人員發(fā)出報(bào)警信號(hào)。例如,發(fā)電機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)和不運(yùn)轉(zhuǎn)兩種條件下,相關(guān)參數(shù)如機(jī)油壓力、冷卻水溫度等參數(shù)不在統(tǒng)一范圍內(nèi)。系統(tǒng)可以自動(dòng)根據(jù)系統(tǒng)內(nèi)各設(shè)備的運(yùn)行狀況,封閉某些報(bào)警信號(hào)通道或采用不同的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)報(bào)警信號(hào)進(jìn)行判斷,抑制虛假報(bào)警信號(hào),保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。3.1.4延伸報(bào)警板及報(bào)警設(shè)備通過(guò)延伸報(bào)警分系統(tǒng),可以實(shí)現(xiàn)“無(wú)人值守現(xiàn)場(chǎng)”概念。由于監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)的主干網(wǎng)絡(luò)采用了工業(yè)以太網(wǎng),操作人員可通過(guò)任何一臺(tái)連接到局域網(wǎng)內(nèi)的電腦監(jiān)測(cè)整個(gè)系統(tǒng)中各設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行情況。在報(bào)警發(fā)生時(shí),系統(tǒng)除在控制室等重要位置進(jìn)行報(bào)警外,還可根據(jù)設(shè)定,自動(dòng)將報(bào)警信號(hào)分類(lèi),向安裝于各房間、值班室以及餐廳等公共場(chǎng)所的延伸報(bào)警板發(fā)出報(bào)警信號(hào)。延伸報(bào)警板將根據(jù)信號(hào)類(lèi)型自動(dòng)發(fā)出相應(yīng)級(jí)別的聲光報(bào)警信號(hào),通知相關(guān)人員報(bào)警發(fā)生的位置和報(bào)警類(lèi)型、報(bào)警級(jí)別等信息。延伸報(bào)警系統(tǒng)啟動(dòng)后,需要相關(guān)人員在指定位置應(yīng)答才能停止聲光報(bào)警,如相關(guān)操作人員未能應(yīng)答,則在3分鐘之后系統(tǒng)將向所有艙室的延伸報(bào)警板發(fā)出報(bào)警信號(hào),通知相關(guān)人員對(duì)故障采取措施。另外,可根據(jù)需要,為各主要管理和操作人員配備無(wú)線延伸報(bào)警裝置,當(dāng)報(bào)警發(fā)生時(shí),系統(tǒng)自動(dòng)向相關(guān)人員隨身攜帶的無(wú)線延伸報(bào)警裝置發(fā)出報(bào)警信號(hào)。3.1.5系統(tǒng)內(nèi)報(bào)警信息打印根據(jù)設(shè)置,系統(tǒng)可在報(bào)警發(fā)生時(shí)自動(dòng)將詳細(xì)的報(bào)警信息打印,成為系統(tǒng)內(nèi)報(bào)警信息存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)的備份。同時(shí),用戶(hù)可根據(jù)需要,將數(shù)據(jù)庫(kù)中某段時(shí)間內(nèi)的所有報(bào)警信息集中打印,以便查詢(xún)。3.2工控機(jī)顯示設(shè)備所有測(cè)點(diǎn)包括報(bào)警點(diǎn)及運(yùn)行指示點(diǎn)在顯示器上均有指示,對(duì)于一些重要的點(diǎn)還可以用工控機(jī)進(jìn)行微機(jī)顯示,如運(yùn)行指示燈板可以指示重要設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。二次儀表可以顯示一些重要的模擬量。3.2.1前記點(diǎn)信息正常,報(bào)警時(shí)總顯示,有條件基可分頁(yè)顯示測(cè)量數(shù)據(jù),每頁(yè)可以顯示多路信息。每行分測(cè)點(diǎn)號(hào)、名稱(chēng)、下限值、測(cè)量值、上限值、單位幾欄。以上信息正常時(shí)用綠色顯示,報(bào)警時(shí)用紅色顯示,處于閉鎖狀態(tài)時(shí)用藍(lán)色顯示。沒(méi)有