煤化工有限责任公司DCS技术规格书.doc

技术规格书本次招标采购设备为用于晋丰煤化工有限责任公司高平、闻喜工程中造气装置、合成氨装置、尿素装置以及锅炉装置的集散型控制系统(distributed control system;简称dcs)，投标方应根据招标文件所提出的设备技术规格、图纸和服务要求，综合考虑设备的适应性，选择具有最佳性能价格比的设备前来投标。11.1标准规范除另有说明外，提供的系统应符合下列规范和国家标准的最新版本：1 ansiisa s5.1 仪表符号和说明2 isa s5.4 仪表回路图3 nec 美国国家电气规范4 ansi mc8.1/isa rp55.1 数字过程计算机的硬件检验 5 其它 iec、iso和制造厂标准12系统特点1.2.1系统采用分布式结构，在开放式的冗余通讯网络上分布了多台系统组件，这些系统组件带有独立的功能处理器，每个功能处理器都是为了完成特定的任务而进行组态和编程，一旦完成组态和编程，功能处理器可独立于任何上位计算机，（工程师站或操作站）并按组态自行工作。位于此冗余通讯网络上的操作站与工程师站是系统的人机界面。1.2.2用于现场控制的过程控制单元其物理位置分散、控制功能分散、系统功能分散，而用于过程监视及管理的人机接口单元其显示、操作、记录、管理功能集中。该系统将安装在生产装置的控制室内经过现场调试、配上电源、接上输入输出信号就可满足本装置的生产监视、过程控制、操作画面、参数报警、数据记录，操作记录及趋势等项的功能要求，并能安全可靠的运行。1.2.3控制器及io模件等硬件应具有较好的防护性能。1.2.3.1过程控制器通过智能型过程io硬件、连接端子及必要的信号处理，完成连续的、离散的、顺序的控制及数据采集功能，过程控制器集中在装置控制室的机柜室内。1.2.3.2作为人机接口的crt操作站工程师站、打印机等外部设备安装在装置控制室，附加的操作员接口将安装在就地控制室、调度室等等。1.2.3.3系统组件（过程控制器、操作站和工程师站）之间是通过高速数据公路进行通讯，系统中全部变量更新周期至少1次秒，重要变量的更新周期为10次秒。1.2.3.4建立全厂上位机生产管理网络（总调）。网络应能实时采集系统中所有监控数据,要求重要参数(甲方工艺人员定)在每个画面上同时显示。同时要求每个dcs厂商实现与其它厂家dcs系统之间的联网通讯。1.3供货方责任范围1.3.1指派一名项目经理在整个项目执行期间与买方进行主要联系，在项目执行期间，该项目经理应为同一人。1.3.2提供的dcs应能完全满足本规格书要求的硬件和软件功能。1.3.3对其dcs系统提出优化配置方案及系统工程，提供控制室平面布置图，系统配置图、安全栅柜布置图、继电器柜布置图、端子接线图、设备组件清单、设备的热负荷、电源消耗、电路保护、接地要求、连接电缆（线）规格等。1.3.4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。1.3.5在dcs生产厂完成全部设备包括硬件和软件的检查和测试。1.3.6设备包装后运至装置现场。1.3.7现场服务包括设备开箱验收、现场安装、回路检查、开车等。1.3.8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、系统组态工程师进行有关课程培训、直至能够独立操作。1.3.9召开协调会和编制月进度报表。1.3.10按照本规格书的要求提供全部文件和资料（中文）。2dcs控制规模2.1输入输出信号类型dcs的过程控制器应能直接接收或处理以下各种类型的输入和输出信号：2.1.1模拟量输入a 热电偶（typesj、k、e、r、s、t、b）b 热电阻(rtd)（types pt100等）c 420ma dc 二线制电流信号d 420ma dc 有源电流信号e dc电压信号f 脉冲频率信号2.1.2数字量输入a 干接点b 有源接点、2.1.3模拟量输出：420madc二线制电流信号2.1.4数字量输出a 干接点b 有源接点2.2输入输出信号规模详见表a：系统规模数据表a为实际需要的输入输出点数量，卖方应考虑25的备用量，并提供相应的备用空间、连接电缆等，安装在机柜内。3、系统功能要求3.1控制功能过程控制器可以实现连续和离散的功能，用户可以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，控制器组态为1：1冗余，每个控制器至少能处理2048个数据库记录、新的控制功能块可以插入正在运行程序中的任何位置，经在线仿真确认后，在1秒钟的时间内传送到高速公路上相应的控制器，而不影响系统的正常运行。3.1.1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计、平均采样和保持用户自定义的功能块硬软操作器接口3.1.2离散控制功能在散控制中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3.2画面功能crt画面为操作员了解生产过程控制状态提供了显示窗口，并能支持以下几类画面，为本项目提供所需要各种画面。3.2.1总貌画面显示系统各设备、装置、区域的运行状态以及过程参数的变量状态、测量值、设定值、控制方式(手动自动状态)、高低报警等信息。从各种显示块可以调出其他画面。3.2.2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：如过程控制参数变量的测量值、调节器的设定、输出值、控制方式等。变量值每秒更新一次，分组可以任意进行，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。3.2.3单点画面（调整画面）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。3.2.4趋势画面系统具有显示高速公路上任何数据点趋势的能力，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，也可以对数据轴进行任意放大显示。3.2.5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，并按报警色来区别，未经确定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3.2.6图形画面生产装置的图片、工艺流程图、设备简图、单线图等可以在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。3.2.7棒图棒图可以表示过程变量的变化，如棒图表示塔的液位，棒图能以水平棒图或垂直棒图。3.3报表功能3.3.1dcs按照预先定义的格式打印报表，报表数据的收集和打印应按照用户定义的时间间隔自动进行，报表打印通常采用事件驱动方式或操作员命令方式，报表软件将自动产生所有的标题和表头。3.3.2报表类型如下：1有格式报表2无格式报表3事件顺序报告4诊断报告5设备操作报告6过程变量趋势3.4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存储空间。并具有可扩充至外部存储设备如光盘等。当发生数据丢失及存储空间剩下10空间时应有报警。4系统设计4.1设计原则4.1.1dcs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、工程师站、控制和数据采集系统、外设及有关的硬件和软件。4.1.2系统是经过现场实验的，并且是出厂前最新的硬件和软件版本。4.1.3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）。4.1.4系统允许在不关闭系统的情况下在线更换系统模件和组件，模件和组件的更换不影响其他模件及系统的正常运行,新模件插入后即可自动运行。4.1.5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。4.1.6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。4.1.7联锁系统故障检出元件动作时，在操作站的crt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，联锁系统通常配备搬运手动紧急切断按钮和联锁复位按钮。4.2操作站工程师站4.2.1概述操作站是操作员了解各装置全部信息接口单元，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4.2.2支持功能dcs工程师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。4.2.3 基本硬件4.2.3.1操作站主要由彩色显示器、操作员工程师键盘、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、打印机等。4.2.3.2操作站应为工控机,包括32位微处理器、存储器、通讯电子组件和电源，系统时钟频率至少为2.66ghz，内存：512mb，高速硬盘：80gb等。操作站的实际处理能力不能超过满负荷的30%。4.2.3.3每台操作站具有独立的cpu，操作站之间互为备用。4.2.3.4crt监视器为21英寸高分辨率的彩色纯平显示器，crt分辨率至少为1600*1280。采用索尼特丽珑显象管。4.2.4打印机打印机应能自动、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。4.3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io监视功能的全部硬件和软件，系统通常是由控制处理器、io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，io接口模件处理现场输入输出信号。供货商应按各种组件的25%提供备用量，同时在机柜中提供20的备用空间以备将来扩展。控制和数据处理系统的实际数据处理量不应超过系统处理能力的50%。4.3.1能力4.3.1.1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和计算，传送输出信号至最终控制元件。4.3.1.2在io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。4.3.1.3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程序。4.3.1.4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)、基本的控制功能（开关、限幅、高低选择等）、自适应控制功能。4.3.1.5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。4.3.1.6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。4.3.1.7控制器的cpu为32位，时钟频率至少为133mhz.4.3.1.8控制器应具有非易失性内存，在供电中断情况下可保存数据七天以上。4.3.1.9系统应具有完善的自诊断功能。4.3.2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过载、瞬变和浪涌冲击。4.4通讯系统4.4.1通讯系统能完成整个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控制网络的通讯协应满足ieee802.4或ieee802.5，一般为无主令牌网通讯速率不低于5mb秒。4.4.2dcs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。4.4.3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。4.4.4总线之间也可以手动进行切换，而不会影响系统操作。5技术要求5.1冗余要求5.1.1操作站dcs操作站crt应具有独立的电子单元或采用1:1后备方式，操作员可从系统内任何一台操作中访问过程变量和图形。5.1.2控制和数据处理系统5.1.2.1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，切换过程应是无扰动的，同时不应对控制回路产生中断或不应有数据丢失。5.1.2.2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。5.1.2.3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下，电池后备系统能保持存储器的电源至少72小时。5.1.3i/o重要回路的aiao采用冗余结构，优先考虑1：1冗余方式，冗余io的切换是无扰动的，用于监测的io一般不采用冗余结构。5.1.4通讯系统dcs内部通讯系统(包括通讯总线、通讯处理器、每台设备和通讯之间的接口)均应为全冗余；如果系统配置有其它的数据总线（如io总线等），这些总线也采用冗余配置。5.1.5电源系统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，而且一台电脑的故障不会影响另一台电源的正常工作。5.2平均无故障时间及平均故障维修时间5.2.1平均无故障时间(mtbf) 制造商应在报价中给出其系统的mtbf5.2.2平均故障维修时间(mttr)制造商应在报价中给出其系统的mttr。5.2.3模块化要求制造商应保证dcs系统具备较高程度的模块化水平5.3dcs的自诊断及容错5.3.1dcs应具有完备的自诊断系统，并且定时自动或人工启动诊断系统，并在操作站工程师站crt上显示自诊断状态和结果。5.3.2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。5.3.3dcs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。制造商在报价时对这部分就其系统情况进行描述。5.4过程硬件接口要求（io）5.4.1输入输出接口应采用安全可靠的隔离形式，确保系统的正常运行，并在投标书中详细阐述采用的隔离方式。5.4.2输入输出接口信号的分辨率至少为12位。5.4.3驱动接口应能保证驱动800m范围以内的二线制24v、dc变送器。5.4.4系统应能通过自身的供电系统向非二线制的4-20ma dc信号的现场仪表提供24vdc电源。5.4.5卡件的输入输出通道应尽可能地少，过多的输入输出的卡件将是不允许的。5.4.6卡件的品种应尽可能地少，以增加使用的灵活性，并减少备件的数量。5.4.7制造商应提供全部输入输出隔离式安全栅，隔离栅应为国内外知名品牌mtl3000系列或ekz9000系列。5.4.8所有的输入输出接点(di/do)，都应有继电器隔离，继电器接点容量不小于2a(220v)。5.5工作环境要求dcs安装在控制室内，室内采用空调，温度范围为1827，湿度范围为3575%.5.6电源系统5.6.1ups系统的要求1输入电源为220vac50hz2输出电源为220vac50hz3工作时间为60分钟；4具有自诊断及报警、工作状态显示；5ups系统应是国外原装著名品牌(西欧或美国产品)。5.6.2dcs对供电质量要求dcs制造商应提出供电电源等级及其偏差、供电频率及其偏差、纹波系数、最大幅值等要求。5.6.3对dcs供电范围要求dcs制造商除对dcs设备正常供电外，还应对安全栅柜端子柜、继电器柜以及需要24v dc电源的现场仪表等用电供电。5.7接地要求制造商应给出系统的接地要求如下：工作接地；信号屏蔽接地；安全保护接地；5.8控制室接线端子柜继电器柜的要求如下：机械制造要求；电缆进线、分线位置;接线方式。5.9dcs接线5.9.1制造商负责将已送至机柜室的现场电缆接入柜内io端子并负责端子后的所有接线工作并提供所有需要的材料。5.9.2用户负责现场接线并将现场电缆送至机柜室。5.10机械要求5.10.1尺寸和布置卖方应提供所有台、柜、外设等的最大外围尺寸、人员走动及操作的最少间距要求，并给出系统平面布置图。5.10.2重量卖方应说明各设备的重量和地板负荷要求。5.10.3喷漆所有设备的颜色按双方预先确认的颜色标准进行。6、关于造气工段dcs集散型控制的具体要求由于造气工段dcs系统是合成氨生产工艺中特殊岗位的特殊产品，所以除实现传统的dcs系统功能外，必须针对造气工艺、设备及原料特点以及操作管理要求，作专用设计;具体要求如下：6.1 整体设计采用分布式控制集中管理模式，系统设计多台cpu.6.2 操作站互为冗佘，可做到无扰动切换，每台操作站均能兼作工程师站。6.3 设置远程监控站或留有远程监控接口。6.4 所有模块均为遵循小模块，组态化原则，支持热插拨，即插即用。6.5 为方便操作，方便管理，控制器设置操作面板及功能开关，并能实现自动与手动切换功能。6.6 控制站与操作站除实现互相通信外，在操作站发生故障时，能独立工作。6.7 dcs系统必须具备成熟的且被广大用户认可的炉况寻优技术，（吹风时间自动寻优、上下吹比例自动寻优、排渣量自调、特征炉况预防与处理等功能），并具备炉况寻优专家库。6.8 造气dcs系统能跟任何油压集成系统、自动加煤技术配套，并能要求自动给煤，时间精确到0.1秒。69 具备dde或opc通信接口。6.10 煤耗与蒸汽损耗的承诺。7 供水车间设置一台操作站。要求水系统测点不仅在各使用工段的操作站上显示。同时在供水车间操作站上显示。另外吹风气回收工段上一台操作站用于监视吹风气回收工段各工艺参数。8 文件交付8.1供货方提交文件8.1.1文件种类1 dcs用户使用手册。2 组态指南。3接地要求。4与本系统有关的其它资料。5 以上资料应为中文。8.1.2交付文件数量、时间等(略)8.2用户提交文件用户提交与组态有关的所有工程设计文件，内容包括：1回路图；2联锁逻辑图；3 dcs监控数据表；4工艺管道及仪表流程图(pid)；5其它有关资料。9 技术服务培训9.1技术服务9.1.1 供货方项目管理。9.1.2现场服务包括dcs接线检查、通电、系统软件加载、现场验收等。9.1.3工程组态。9.2用户培训9.2.1操作维修培训及技术培训；9.2.2培训内容、时间、地点、人数及培训条件。10检查和验收所有的检查和测试都应在dcs全部设备组装完成后进行