集散型控制系技术规格书1.doc

1、*焦化项目集散型控制系(DCS)技术规格书2019 年 7 月 1 日- 1 -一、DCS 系统技术规格书1 概述本集 散型控制系统（以下简称 DCS）适合*年产 100 万吨焦化项目。本规格书对*年产 100 万吨/年焦化项目中 DCS 在配置规模、系统功能、技术性能等方面及成套仪表配置数量及技术性能等方面提出需要的技术规格，对卖方的供货范围、技术服务、工程项目实施、系统的组态、系统集成等提出要求。1.1 DCS 供货范围控 制 系 统 建 议 采 用 在 DCS 行 业 内 比 较 成 熟 系 统 中 其 中 之 一 的 系 统 。 年产 100 万吨焦化 DCS 系统及成套仪表的供货范围

2、包括以下工序及系统，即（详细参见技术文件-设备清单）：焦炉工段： DCS 系统一套（配独立一对主控卡）冷鼓系统：（含风机房.电捕）: DCS 系统一套（配独立一对主控卡）洗脱苯系统：DCS 系统一套（配独立一对主控卡）；蒸氨 ：DCS 系统一套（配独立一对主控卡）；硫氨工段：DCS 系统一套（配独立一对主控卡）脱硫及硫回收：DCS 系统一套（配独立一对主控卡）操 作 站 电 脑 要 求 采 用 ： 联想 T350-G7 服务器标准配置(防腐型)、 21 液 晶 显 示 器 ， 须 配 专 用 的 操 作 员 键 盘 。 一 个 操 作 站 配 置 调 整操 作 台 一 台 。 共 六 个 主

3、控 室 。- 2 -设计说明：(1)控制系统设计为：焦炉、冷鼓、洗脱苯、硫氨、蒸氨、脱硫及硫回收采用 DCS 作为控制系统，DCS 系统均通过操作站实现现场控制和监视。焦炉、冷鼓、洗脱苯、硫氨、蒸氨、脱硫及硫回收各设一个工程师控制站，所有的检测和控制系统均由计算机系统完成，操作员可在操作站焦炉、冷鼓、洗脱苯、硫氨、蒸氨、脱硫及硫回收对系统进行监控。(2)根据本项目的生产规模及用户目前的控制室的实际情况，本装置的控制室设焦炉、冷鼓、洗蒸氨、洗脱苯。采用四套分散式控制系统（DCS），用于对全装置的过程参数进行集中数据采集，过程监视和实时控制。（3）和调度室之焦炉、冷鼓、洗脱苯、硫氨、蒸氨、脱硫及硫

4、回收间建立通信网、DCS 网络采用 6 芯光纤通讯，建立冗余网。（ 4） 工 程 师 及 操 作 站 ： DCS 系 统 配 置 均 采 用 联想 T350-G7 服务器标准配置(防腐型)、 21 液 晶 显 示 器 ， 须 配 专 用 的 操 作 员 键 盘 ， 每 个 操 作站 配 置 调 整 操 作 台 一 台 。（ 5） 操 作 站 电 脑 要 求 采 用 ： 服务器标准配置(防腐型)、 21 液 晶 显 示 器 ， 须 配 专 用 的 操 作 员 键 盘 。（ 6） 外 配 电 源 选 用 西 门 子 开 关 电 源 。（ 7） 操 作 系 统 采 用 正 版 有 授 权 的 WIN

5、 XP 系 统 及 工 程 组 态 软 件 必 须 采 用 有 软 件 开 发 商 授 权 的 正 版 软 件 ， 系 统 的 操 作 界 面 要 求 是 良 好 的 中 文界 面 ， 要 求 美 观 、 大 方 ， 功 能 菜 单 操 作 简 便 ， 参 数 设 置 易 于 调 整 ， 并 有 管 理 员 、 操 作 员 分 级 密 码 保 护 设 置 功 能 ， 具 有 生 产 报 告 、 事 件 报 告 、 报 警报 告 等 打 印 功 能 。（ 8） UPS 要 求 ： DCS 系 统 配 置 （ 品 牌 ： APC） 3KVA/3H 两 台 ， 6KVA/3H 两 台 ,需 要 根

6、据 时 间 均 配 松 下 电 池 。（ 9） DCS 网 络 要 求 是 三 层 网 络 ， 控 制 网 冗 余 配 置 ， 操 作 网 冗 余 ， 交 换 机 配 MOXA 带光纤口的交换机 EDS-208A。（ 10） 工 程 组 态 调 试 器 壹 台 ， （ SONY/VPC S138EC） ， 含 在 DCS 内 。（ 11） DCS 的 I/O 卡 件 要 求 全 部 点 点 隔 离 ， 安 全 栅 采 用 美 国 优 倍 ， 卡 件 数 量 要 求 根 据 测 点 数 量 向 上 取 整 。1.2 DCS 系统配置要求：- 3 -1） 提供的 DCS 应能完全满足本规格书所要求

7、的硬件和软件功能。2）负责完成全部的系统组态及生成工作，内容包括控制回路、参数指示、越限报警、各种组显示、历史数据、联锁逻辑、顺序控制、各种用户画面等。3）在 DCS 制造厂完成全部设备包括硬件和软件的检查和测试。4）现场服务包括设备开箱验收、现场安装、回路检查、开车等。5）在 DCS 制造厂和装置现场分别对用户生产操作人员、仪表维护人员、系统工程师进行有关课程培训。6）按照本规格书的要求提供全部文件和资料。7) DCS 硬件配置清单及其系统配置图8) 系统软件清单及其功能说明（要详细写明: 名称、规格、型号、功能、制造厂、产品系列号、样本编号、数量等）1.3 标准规范除另有说明外，提供的系统

8、应符合下列规范和国家标准的最新版本: ANSI/ISA S5.1 仪表图形符号和文字代号 NEC 美国国家电气规范 ANSI MC8.1/ISA RP55.1 数字过程计算机的硬件检验 IEC529 电器设备防护 IEC584/751 测温元件要求 DCS 供方提供的上述未提及的标准和规范。2 系统功能要求2.1 控制功能- 4 -过程控制器可以实现连续的和离散的功能，用户能够方便地定义控制器的多种处理速度，以不同的速度运行连续控制和联锁逻辑控制，控制器 1：1 冗余，每个控制器至少能处理 1000 个数据库变量、120 个控制回路、999 步梯形逻辑，控制器可以在不中断正在运行的程序或将控制

9、转换至后备处理器的情况下，具有在线编程和修改的能力，新的控制功能块可以插入正在运行程序中的任何位置，在 1 秒钟的时间内传送到高速总线上所有控制站。各控制站间，变量能相互调用，且响应时间小于 500ms。 2.1.1 连续控制过程控制器可以完成基本的调节和先进的控制，控制器至少应提供以下算法：- 各种 PID 控制- 平方/开方- 加/减/乘/除四则运算- 分段线性化- 超前/滞后- 延时- 高/中/低选择- 变化率限制- 质量流量补偿运算- 累积、平均- 采样和保持- 用户自定义的功能块- 硬/软操作器接口- 5 -要求最高性能的 PID 在线自整定软件。2.1.2 离散控制功能在离散控制中

10、至少应提供以下算法：- 开关控制- 与、或、非逻辑- 计数/计时- 用户自定义的功能块2.2 画面功能画面为操作员了解生产过程状态提供了显示窗口，并能支持以下几类画面，所有操作画面的调出和数据更新速度不大于1秒，本项目所需要各种画面的数量详见设计资料。买方要求卖方系统能够在用户定义的画面中支持中文输入及显示，卖方应在技术标书中对此进行详细说明2.2.1 总貌画面显示系统各设备、装置、区域的运行状态以及全部过程参数变量的状态、测量值、设定值、控制方式（手动自动状态）、高低报警等信息。从各显示块可以调出其他画面。 2.2.2 分组画面以模拟仪表的表盘形式按事先设定的分组，同时显示几个回路的信息：如

11、过程参数变量的测量值、调节器的设定值、输出值、控制方式等。变量值每秒更新一次，分组可任意进行，操作员可从分组画面调出任一变量(模拟量或离散量)的详细信息。对模拟回路可以手动改变设定值、输出值、控制方式等；对离散量可以手动操作设备的开启和停止，画面显示出指令状态和实际状态。2.2.3 单点画面(调整画面)- 6 -显示一个参数、控制点的全部信息以及实时趋势和历史趋势。从调整画面也可以直接对模拟回路进行设定、调整操作。2.2.4 趋势画面系统具有显示高速总线上任何数据点实时和历史趋势的能力，并在同一座标轴上显示至少四个变量的趋势记录曲线，有可供用户自由选择的参数变量、不同颜色和不同的时间间隔，也可

12、以对数据轴进行任意放大显示。操作站上历史数据的存储至少能满足 20000 实时点，平均每 1 秒采样 1 次，可保存 100 天。2.2.5 报警画面显示当前所有正在进行的过程参数报警和系统硬件故障报警，并按报警的时间顺序从最新发生的报警开始排起，报警优先级别和状态用不同的颜色来区别，未经确认的报警处于闪烁状态。报警内容包括：- 报警时间- 过程变量名- 过程变量说明- 过程变量的当前值- 报警设定值- 过程变量的工程单位 - 报警优先级别2.2.6 图形画面- 7 -生产装置的图片、工艺流程图、设备简图、单线图等都可以在CRT上显示出来，每个画面都包括字母数字字符和图形符号，通常采用可变化的

13、颜色、图形、闪烁表示过程变量的不同状态，所有过程变量的数值和状态每秒动态刷新。操作员在此画面对有关过程变量实施操作和调整。2.2.7 棒图棒图可以表示过程变量的变化，如棒图表示塔的液位，棒图能以水平或垂直方式显示，每屏至少能显示 40 点水平棒图或 64 点垂直棒图。2.3 报表功能不设打印机、无需报表。2.4 历史数据存储功能DCS 应对报警、联锁、操作指令的变化等事件及其日期、时间作为历史数据加以储存。应有足够的能记录半年以上历史数据的磁介质存储空间，并具有可扩充至外部存储设备如磁带机、光盘等。当发生数据丢失及磁介质剩下 10% 空间时应有报警。3 系统配置3.1 配置原则3.1.1 DC

14、S 是由以微处理器为基础的、分布式的多台系统组件所组成，这些系统组件分布在具有开放式结构的冗余通讯网络上，包括：操作员站、控制和数据采集系统、外设及有关的硬件和软件。3.1.2 系统是经过现场试验的，并且是出厂前最新的硬件和软件版本。3.1.3 通讯系统是可靠的，即单台硬件设备出现故障(包括通讯系统硬件故障)都不会影响其它系统组件之间的通讯。3.1.4 系统允许在不关闭系统的情况下在线更换系统模件或组件。系统在有计划或无计划停车及本机故障时，应能保存全部数据。3.1.5 系统中的任何组件通电或掉电都不会影响其它组件的运行。3.1.6 系统允许在线修改软件，也就是说：除被修改的组件外，不会影响其

15、它系统组件，数据点的修改仅仅影响被修改的回路，回路的输出将保持在修改前最后时刻的数值。- 8 -3.1.7 联锁系统故障检出元件动作时，在操作站的显示屏上应进行声光报警，同时报警打印机立即打印出来，并贮存在历史模件中，报警的确认和消声由键盘和按钮来实现。联锁系统设手动紧急切断按钮和联锁复位按钮。3.2 操作站3.2.1 概述操作站是操作员了解各装置全部信息的接口单元，操作员可在正常或异常情况下对各装置进行控制和监视。操作员站允许的最大标签数量至少应为系统过程 IO 点数的 300%操作站的功能如下：- 显示全部的过程变量及有关参数- 操作所有控制回路的参数，如改变设定点、工作方式、回路输出、调

16、整 PID 参数等- 报警显示- 过程流程图显示- 趋势显示(实时的和历史的)- 报告和报表- 系统诊断报告3.2.2 支持功能DCS 操作站应能支持通用的编程软件，以帮助用户维护和修改数据库、编制应用程序。支持功能包括在线和离线的数据库定义(即组态、下载等)、备份(即拷贝、定期存贮到软盘等)、文件/程序管理等。并具有工程组态文档自动生成的功能，能自动的连续打印工程文档。原则上不采用逐页打印的方式。3.2.3 基本硬件- 9 -1) 操作站主要由彩色显示器、 操作员键盘、工程师键盘、鼠标器、中央处理单元等组成，同时可以支持各种外部设备如磁盘驱动器、打印机、拷贝机、趋势记录仪等。2) 操作站采用

17、工业级服务器。CPU 至少为 32 位微处理器，系统时钟频率至少为 1000MHz，内存至少为 1G，满负荷状态不能超过操作站实际处理能力的 30%。3) 每台操作站具有独立的 CPU，操作站之间应具有内部切换的能力。4) 监视器为 22”DELL 彩色液晶显示器，分辩率至少为 1024X768。3.2.4 打印机1) 打印机应能自动、连续地打印报表、报警、系统维护记录等，也能按命令要求打印报表、屏幕画面和组态数据表等。在两台打印机中，如果一台出现故障，系统应能自动切换到另外一台3.3 控制和数据处理系统控制和数据处理系统包括完成控制功能和 I/O 监视功能的全部硬件和软件，系统通常是由控制处

18、理器、I/O 模件所组成，它们都安装在标准的机柜内，控制处理器执行控制功能，I/O 接口模件处理现场输入/输出信号。供货商应按各种组件的 20%提供备用量，同时在机柜中提供 20%的备用空间以被将来扩展。3.3.1 能力1) 控制和数据处理系统接收过程变量的输入信号，然后按照组态数据的要求，对输入信号进行处理，存放到相应的数据库中供显示或计算，传送输出信号至最终控制元件。2) 在 I/O 信号处理方面，系统对模拟量提供线性化、补偿、累积、开方和报警功能；系统对开关量提供报警和状态变化的检测。3) 在控制方面，系统能够完成调节控制、联锁逻辑、手动操作、由标准算法或用户程序组合而成的自动顺序。4)

19、 调节控制功能至少包括各种 PID 算法(反馈、前馈、开关、比率、超前/滞后等)、标准计算(加、减、乘、除、复合运算等)、基本的控制- 10 -功能(开关、限幅、高/低选择等)、自适应控制功能。5) 联锁控制功能包括用于调节控制的布尔逻辑和用于开关控制的梯形逻辑。6) 顺序控制功能可以执行启动/停止顺序、批量处理或任何预先定义的程序步骤。7) 控制器的 CPU 应采用先进的芯片技术。8) 控制器应具有非易失性内存，在供电中断情况下可保存内存数据七天以上。内存应为带有错误校验的类型。3.3.2 输入/输出控制和数据处理系统可以支持来自现场设备的各种输入和输出信号，所有的输入和输出电路都能防止信号

20、过载、瞬变和浪涌冲击。3.4 通讯系统3.4.1 通讯系统能完成与老装置 DCS 各站之间以及与上位管理机之间的信息交换，将控制站及输入/输出接口采集的过程信号送往操作站显示、存贮，将操作站的控制指令送往控制站，将控制站的输出信号送往各终端设备，接受来自上位管理机的指令，将规定的数据送至上位管理机。DCS控制网络应满足主流开放的通讯协议的各项要求，通讯速率不低于 100MB/秒。3.4.2 DCS 应具有数字化通讯网络，该网络为各操作员站、控制和数据处理系统、以及其它设备之间提供可靠的高速数据传送。控制总线使用同轴电缆或光缆。3.4.3 通讯系统是冗余的，它由两条独立的通讯总线和每台设备上安装

21、的两台独立的通讯接口组成，通讯总线交替使用并不断地进行自检，总线之间自动进行切换，而不允许中断系统操作和产生数据丢失，故障时在操作台上报警。3.4.4 本系统要求提供 OPCsever/client 软件组件及硬件接口,通讯协议为 MODIBUS，通讯端口为 RS485。能在 Windows XP 操作系统下运行。应带有 SQL Server 2000 或 Oracle 数据库软件。4 系统技术规格4.1 DCS 安全冗余要求- 11 -系统应具有完备的冗余技术，包括设备冗余和工作性能冗余。各级网络通信设备和部件必须 1:1 冗余。控制站的控制器等功能卡必须 1:1 冗余。所有电源设备和部件必

22、须 1:1 冗余。多通道控制回路的 I/O 卡必须 1:1 冗余。每个操作站应带有独立的计算机主机，操作站之间应具备工作冗余的功能。对冗余的设备，要求能在线故障诊断、报警、自动切换及维修提示。4.2.1 控制和数据处理系统1） 控制器应具有高可靠的后备系统，在主控制器故障时，控制器的全部数据和功能将自动地切换到冗余的后备控制器，切换过程应低于10ms，同时不应对控制回路产生中断或不应有数据丢失。2） 在主控制器和后备控制器同时产生故障时，系统输出应保持在最后时刻的输出数值，或者是处在预先设定的故障安全状态。3） 控制器应具有非易失存储器，在失电后能保存全部的组态数据，或者说，在主电源故障的情况

23、下，电池后备系统能保持存储器的电源至少 72 小时。4.2.2 通讯系统DCS 内部通讯系统(包括通讯总线、通讯处理机、每台设备与总线之间的接口)均应为全冗余；如果系统配置有其它的数据总线(如 I/O 总线.等)，这些总线也采用冗余配置。4.2.3 电源系统1）本装置的电源分配柜，系统内部电源分配和处理以及现场仪表的供电（24V DC 及 220V AC）包含在 DCS 厂商的工作范围内。2）买方提供一路 220V、50Hz 市电送至 UPS 电源进线端，卖方所供设备除能接受上述电源外，应在各个机柜和站内配置相应的冗余电源切换装置和回路保护设备。 3）电源分配需满足全部 DCS 系统机柜的供电

24、分配及所有现场仪表供电的电源分配要求。其中，现场仪表的供电（24V.DC 及 220V.AC）的具体回- 12 -路数及容量以设计院系统供电图为准。 4）系统内部控制和数据处理系统的电源和电源转换器都应为冗余配置。系统盘柜的供电以及 CPU 的内部供电模块均为 1:1 冗余设置。5）应提供机柜内的二套冗余直流电源。这二套直流电源都应具有足够的容量和适当的电压，能满足设备负载的要求。6）任一路电源故障都应报警，二路冗余电源应通过切换回路耦合。在一路电源故障时自动切换到另一路，以保证任一路电源的故障均不会导致系统的任一部分失电。7）电子装置机柜内的馈电应分散配置，以获取最高可靠性，对 I/O 模件

25、、处理器模件、通讯模件和变送器等都应提供冗余的电源。8）接受变送器输入信号的模拟量输入通道，应能承受输入端子完全的短路，并不应影响其它输入通道，否则，应有单独的熔断器进行保护。9）420mA 输出信号的模拟量输入通道，应有过负荷保护措施。此外，应在系统机柜内为每一被控设备提供维护所需的电隔离手段。任一控制设备的电源被拆除，均应报警，并将受此影响的控制回路切至手动。10）每一数字量输入、输出通道板都应有单独的熔断器或采取其它相应的保护措施。11）卖方应提供整个 DCS 系统所需电源的总电流、总功率及各卡件的电耗指标。4.3 平均无故障时间及平均故障维修时间4.3.1 平均无故障时间(MTBF)制

26、造商应在报价中给出其系统的 MTBF，并能解释其计算方式。4.3.2 模块化要求保证 DCS 系统具备较高程度的模块化水平。4.4 DCS 的自诊断及容错4.4.1 DCS 应具有完整的自诊断系统，并且定时自动或人工启动诊断系统，并在操作站/工程师站显示器上显示自诊断状态和结果。4.4.2 自诊断系统包括全面的离线和在线诊断软件，诊断程序能对系统设备故障的检查和对外部设备运行状态的检查。- 13 -4.4.3 DCS 系统应具有一定程度的容错能力，即当某些模块发生故障后，不影响整个系统的有效工作。4.5 过程硬件要求(I/O)4.5.1 控制回路 I/O 卡必须 1:1 冗余。 4.5.2 模

27、拟量 I/O 卡通道数量不得超过 8 点，通道间必须点点隔离。4.5.3 数字量 I/O 卡通道数量不得超过 16 点4.5.4 模拟量 I/O 信号的分辨率至少为 12 位。4.5.5 驱动接口应能保证驱动 600m 范围以内的二线制 24V、DC 变送器。4.5.6 DO 输出采用继电器，触点容量 220V AC 3A.4.6 工作环境要求DCS 系统应能适应下列运行环境条件：环境温度： 050 相对湿度：5080%。4.7 接地要求要求给出系统的接地要求如下：- 工作接地；- 安全保护接地。4.8 DCS 接线用户接线从端子现场侧开始。 4.9 机械要求4.9.1 尺寸和布置- 14 -根据实际布局设计。4.9.2 喷漆所有设备的颜色按双方预先确认的颜色标准进行。(电脑灰 L7032)5 技术资料交付5.1 系统文件资料要求提供 7 套完整的文件资料，一份电子版资料，包括完整的清单、图纸、表格、说明书包括文字和光盘）。供货商应提供下列必需的文件资料：-相关标准规范-系统配置图及硬件设备清单-硬件产品说明书及使用说明书-电源分配和接地系统图-回路图和硬件内部配线图-输入/输出(I/O)分配表-DCS 用户使用手册-软件说明书(包括系统软件；通讯软件；诊断软件) -组态指导文件和全套软件组态文件-应用软件操作说明-端子柜及辅助操作台布置图