胡和生简介
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等额选举第5期
总体设计
宋威廷1，陈颖帅2，张家珍1，赫宝春1，高帅1
（1.海洋石油工程股份有限公司， 天津 300452）（2.中海石油（中国）有限公司天津分公司， 天津 300452）
[摘 要] 水下电子模块是水下分离器的控制中枢，水下油气生产系统的关键单元设备之一。通过分析水下电子模块在水下分离器中的工作环境与控制需求，提出一种应用于水下分离器的水下电子模块硬件和软件的总体控制方案。[关键词] 水下电子模块；ML200；双冗余
作者简介：宋威廷（1985—），曾用名：宋佳，男，黑龙江龙
江县人，大庆石油学院（现东北石油大学）毕业，本科，工程师。在海洋石油工程股份有限公司从事通信工程专业方面的研究工作。
在深海油气开发过程中，除了需要兴建大量水面油气生产平台外，水下生产系统已成为深海海洋工程技术的重要组成[1]。水下生产系统是一种用于深水油气田和海洋边际油气田开发的较有效的方式，因此得到了较广泛的应用[2]。水下分离器是水下生产系统的重要组成部分。其中，水下电子模块（SEM ）是水下油气设备控制的核心部件，是水下分离器控制系统的关键技术之一。本文选取霍尼韦尔的ML200 PLC 作为SEM 硬件构成，配套HMIWeb Display Builder 开发的上位机系统，以及HCiX15人机界面的主控站（MCS ），构成水下电子模块的总体控制系统。1 水下分离器的控制需求分析
水下分离器系统包括：水下分离器本体、水下控制模块（内含SEM ）、主控站（MCS ）、电力动力站（EPU ）和变频柜等五部分。通过SEM 对水下分离器本体的所有变送器、阀门、变频电机以及水下控制模块中的各类液压阀门，实现信号采集、工艺控制、报警动作、通讯传输等功能。SEM 将水下所有信号数据传输到水上设备主控站中，在主控站中实现人机交互，并在平台中控增加水下分离器上位机系统，满足平台的总体控制需求。
其中，由于水下设备控制的特殊性，该系统要求电源冗余、通信冗余、CPU 冗余等三部分冗余控制设计。
2 水下电子模块硬件系统设计
基于水下分离器的控制需求分析结果，本文以霍尼韦尔ML200 PLC 为主体，构建主控站（MCS ）、
水下电子模块（SEM ）和上位机组成水下电子模块硬件系统设计。
如图1所示，主控站（MCS ）配置四个电源模块2MLR-AC23，用于实现I/O 采集模块和CPU 模块的供电双冗余功能；配置modbus 通讯模块2MLL-C42A 与电力动力站（EPU ）通讯，将EPU 内的电压、电流、功率、频率、温度等数据集中在MCS 中显示；配置profibus 通讯模块2MLL-PMEA 与两个变频电机的变频器通讯，完成变频电机的相关控制；配置双冗余CPU 2MLR-CPUH/T 完成整个水上系统的主体控制；配置两块2MLL-EFMT 将MCS 内部以太网通讯通过两个HUB 转换为光纤通讯，共输出四路光纤通道，与SEM 的通讯模块2MLL-EFMT 连接，实现MCS 和SEM 的双冗余通讯。水下电子模块（SEM ）配置四个电源模块2MLR-AC23，用于实现I/O 采集模块和CPU 模块的供电双冗余功能；配置两套双冗余CPU 2MLR-CPUH/T ，通过双绞线与接口模块2MLR-DBST 完成整个水下系统的CPU 冗余控制。
图1 水下电子单元总体硬件图
图2 水下电子模块软件系统主界面
3 水下电子模块软件系统设计
针对水下电子单元控制系统，不仅要在MCS 盘柜上进行水上电气间现场操作，还需要在中心控制室（CCR ）进行远程分布式设备操作。本文配套H C i X 15的MCS 人机交互界面，以及HMIWeb Display Builder 开发的上位机中控嵌入式系统。人机界面与功能基本一致（见图2）。
水下电子模块软件系统主要包括：MCS 工艺控制及报警和SCM 液压及趋势图两个页面，可实现MCS 和SCM 液压相关的模拟量输入显示、数字量
输入显示、模拟量输出
操作和数字量输出操作及报警和趋势功能等。通过系统内所有设备的网络寻址（见图1），将现场各类变送器、传感器的数值主界面的相关位置显示，并可直接控制两台变频电机相应动作。
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◆参考文献
五洲国际码头
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图兰朵剧本
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（2）裂纹初期是稳定扩展，达到起裂条件，迅速转变为失稳扩展。在裂纹缺陷安全评价基础上，还应建立完善的管道监测/检测程序，如管道运行异常，表明裂纹缺陷评价已不适用现在运行条件，应对管道降压运行或者进行修复、换管。
收稿日期：2021-01-04；修回日期：2021-04-07
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[2] 仰成，何勇，秦建军，等. 米顿罗液压隔膜计量泵故障诊断与处理[J].化工设计通讯，2017，(9)：116.
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4 结束语
本文研究的水下电子单元总体方案，采用电源冗余、通信冗余、CPU 冗余等三部分冗余设计，极大增加了水下设备运行的可靠性，实现了水下分离器及相关设备的数据监控、报警控制、远程控制等功能，已成功应用在水下分离器的海试中，可进一步提高海洋石油装备国产化应用程度。
◆参考文献
首都医科大学学报[1] 高原，魏会东，姜瑛，等. 深水水下生产系统及工艺设备技术现状与发展趋势[J].中国海上油气，2014，26(4)：84-89.[2] 刘太元，霍成索，李清平，等. 水下生产系统在我国南海深水油气田开发的应用与挑战[J].中国工程科学，2015，17(1)：51-55.
wellfans基金项目：渤海受限区水下生产系统集成测试项目（C-0820803）
收稿日期：2020-10-21；修回日期：2021-04-10
（上接66页）
