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可靠的能源供應(yīng)對于每個工業(yè)國家來說都至關(guān)重要。因此，中國海洋石油集團有限公司（簡稱“中國海油”或“中海油”）— 中國最大的海上油氣生產(chǎn)商，非常重視海洋平臺的監(jiān)測工作。天津奧菱工業(yè)自動化科技有限公司（以下簡稱奧菱）受中海油委托，實施了支撐結(jié)構(gòu)監(jiān)測解決方案，旨在基于振動分析對承載能力進行可靠預(yù)測。他們采用倍福基于 PC 的控制技術(shù)和系統(tǒng)集成式高精度測量產(chǎn)品，以實現(xiàn)所有這些技術(shù)設(shè)備的互聯(lián)互通。
系統(tǒng)集成振動分析助力可靠監(jiān)測鋼結(jié)構(gòu)的承載能力
海洋平臺是一種海上大型工程結(jié)構(gòu)物，其鋼結(jié)構(gòu)長期處于海浪沖擊、鹽霧、潮氣和復(fù)雜的海水等環(huán)境中，受海水和海生物的侵蝕，產(chǎn)生劇烈的電化學腐蝕，腐蝕嚴重影響著海洋結(jié)構(gòu)材料的力學性能，從而影響到海洋平臺的使用安全。但由于平臺遠離海岸，不能定期做維修保養(yǎng)，一旦故障出現(xiàn)，將導(dǎo)致整個裝置停機，甚至導(dǎo)致石油鉆井平臺事故，從而造成巨大經(jīng)濟損失。因此，中國海油非常重視記錄平臺結(jié)構(gòu)的真實運行狀況和影響因素。
EtherCAT 模擬量端子模塊
用作數(shù)據(jù)采集的基礎(chǔ)
根據(jù)“十三五”重大專項工作的安排，中海油選取渤海某平臺作為平臺健康監(jiān)測的試點平臺，為此需要在該平臺搭建一套在線監(jiān)測系統(tǒng)�；陧椖繕I(yè)主前期對平臺的理論分析以及現(xiàn)場調(diào)研，擬定了第一批監(jiān)測內(nèi)容和監(jiān)測系統(tǒng)方案，以便順利地進行健康監(jiān)測系統(tǒng)的安裝和布放。 采集到的信號通過用于狀態(tài)監(jiān)測（IEPE）并具有超采樣能力的 XFC EtherCAT 端子模塊 EL3632 采集，并以高達 50 ksamples/s 的速度傳輸給 CX2020 嵌入式控制器進行分析評估。
測量系統(tǒng)監(jiān)測平臺的運行狀況，并通過振動數(shù)據(jù)診斷鋼結(jié)構(gòu)的負載情況。該試點項目的目標是對平臺結(jié)構(gòu)進行完整性監(jiān)測，從而實現(xiàn)對結(jié)構(gòu)生存環(huán)境狀態(tài)進行預(yù)判，及早發(fā)現(xiàn)有害征兆和特征信息，及時進行預(yù)防。天津奧菱公司負責實施這個要求極為嚴苛的項目，該公司專注于海洋造波水利行業(yè)多年，與國內(nèi)多所高校和科研院所均有長期合作，為客戶提供創(chuàng)新的自動化解決方案，比如使用倍福技術(shù)實施的狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)�！巴ㄋ椎卣f，狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷就是給機器看病。與其他品牌相比，倍�？刂葡到y(tǒng)作為‘醫(yī)生’的診斷工具，再合適不過了。”奧菱公司的范立鵬這樣說道。
實時進行詳細的振動分析
振動監(jiān)測系統(tǒng)共配備了 48 個加速度傳感器，它們分別密封于滿足平臺防爆要求的防爆盒內(nèi)。振動傳感器的信號線從測量點出發(fā)，進入中央控制室的控制柜，通過路由層連接至 2 通道 IEPE 端子模塊 EL3632，它具有 XFC 超采樣功能，采樣率高達 50 ksamples/s，分辨率為 16 位，確保實時采集振動數(shù)據(jù)。
CX2020 嵌入式控制器和 EL3632 EtherCAT 模擬量端子模塊構(gòu)成了一個非常緊湊的控制和測量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。
傳感器數(shù)據(jù)經(jīng) CX2020 嵌入式控制器進行分析、處理和保存后，被上傳至石油鉆井平臺的主計算機進行二次計算存儲，并在主計算機上實現(xiàn)數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)存檔和實時預(yù)警。同時，主計算機通過光纜將所有數(shù)據(jù)傳輸至陸上中央控制室。
同時，奧菱使用 TwinCAT 高級編程語言開發(fā)的分析應(yīng)用程序運行于 CX2020 上，便于數(shù)據(jù)管理與保存等功能。此外，豐富的緊湊型 I/O 模塊以及靈活的 EtherCAT 拓撲結(jié)構(gòu)都支持后期的功能擴展和集成�；谶@些優(yōu)勢特點，奧菱計劃將倍福先進的控制技術(shù)更多地應(yīng)用于設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測。例如，他們也會逐漸基于 TwinCAT 平臺實施機器學習、人工智能深度學習、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等功能。
關(guān)于德國倍福（BECKHOFF）
德國倍福自動化有限公司的總部位于德國威爾市。公司在世界各地設(shè)有分支機構(gòu)，加上全球的合作伙伴，目前公司業(yè)務(wù)已遍及70多個國家和地區(qū)。
倍福始終以基于PC的自動化新技術(shù)作為公司的發(fā)展理念，所生產(chǎn)的工業(yè)PC、 現(xiàn)場總線模塊、驅(qū)動產(chǎn)品和 TwinCAT自動化軟件構(gòu)成了一套完整的、相互兼容的控制系統(tǒng)，可為各個工控領(lǐng)域提供開放式自動化系統(tǒng)和完整的解決方案。30多年來，倍福公司的元件和系統(tǒng)解決方案在世界各地得到了廣泛的應(yīng)用。2001年3月德國倍福在北京設(shè)立中國區(qū)第一個代表處，2007年5月德國倍福在上海成立獨資公司，并將中國區(qū)總部遷至上海。此后公司業(yè)務(wù)進入了一個快速發(fā)展時期，目前已在北京、廣州、成都、武漢、南京等全國26個大中城市設(shè)立了辦 事處。隨著倍福各種具有良好性價比的新產(chǎn)品、新技術(shù)不斷進入中國市場，其勇于打破傳統(tǒng)控制模式，傾力推廣PC控制技術(shù)的理念已被越來越多的中國用戶所接受。
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