自动控制设计要求(全)

自动控制设计要求自动控制水平1、控制要求依据《可行性研究报告》，结合业主多年生产管理经验按以下规则设置DCS控制室及机柜间：各装置工艺过程仪表的集中控制，采用先进的、同一类型的DCS控制系统。整个DCS控制系统由控制站、操作站、工程师站等组成。以分散控制系统（DCS）为主，配置的从属系统还有，安全仪表系统（SIS），机组控制系统（CCS），可燃/有毒气体检测系统（GDS）。DCS的显示操作站及附属设备均集中在控制室内，进行集中操作、控制及管理。控制系统类型项目一期工程实施后，全厂实现控制、管理、运营一体化。整个控制系统和信息管理系统的的总体结构分为过程控制层、生产运行管理层和企业资源管理层。过程控制层主要包括：—分散控制系统（DCS）—安全仪表系统（SIS）—可燃气体/有毒气体检测系统（GDS）—压缩机组控制系统（CCS）。—设备包控制系统（PLC）—要求安全仪表系统（SIS），可燃气体/有毒气体检测系统（GDS）分别独立于DCS系统单独设置。2、控制方案1）分散控制系统（DCS）根据各车间火灾类别特性以及业主生产管理要求按以下原则设置DCS控制系统：发酵车间的火灾危险性为丁类或戊类，每个发酵车间均在车间内顶层设置机柜间及控制室；提取车间根据使用溶媒的不同火灾危险性分为甲类和丁类。同种产品的提取车间在其丁类车间内设置控制室及机柜间，一般设置在一层；合成车间均为甲乙类车间，车间内部不应设置控制室及机柜间，其控制系统均布置在区域控制室内。区域控制室机柜间设置在三层，二层为电缆夹层，供仪表信号电缆进线用，区域控制室设置在一层。公用工程车间中，溶媒回收、罐区的控制部分放在区域控制室内，循环水站内设置单独的控制室及机柜间，配料及制水车间以及其他控制规模很小的辅助车间根据工艺控制操作流程确定后再考虑控制方案。DCS系统对车间内生产过程进行数据采集和监控。工艺过程的操作联锁、批量控制等也由DCS控制系统来完成。要求各生产车间控制分散，独立设置冗余控制器，保证各生产车间能正常运行，保证各车间在正常生产和开、停车过程中互不干扰，减少不必要的停车。DCS系统的操作站、打印机、数据存贮设备、工程师站、OPC接口服务设施及其它操作终端等，安装在各自的控制室内，使操作显示及管理高度集中。分散控制系统（DCS）的具体技术要求，以详细设计阶段的规格书为准。2）安全仪表系统（SIS）根据《国务院安委会办公室，关于进一步加强危险化学品安全生产工作的指导意见》（安委办〔2008〕26号）；根据《国家安全监管总局，关于公布首批重点监管的危险化工工艺目录的通知》（安监总管三〔2009〕116号），对部分提取、合成车间及罐区做HAZOP分析，根据HAZOP分析及SIL定级报告确定相应车间是否要配置安全仪表系统（SIS）。HAZOP分析及SIL定级报告由业主委托有资质的第三方完成，设计院根据上述报告来补充设计。SIS系统独立于DCS系统，SIS系统能独立完成紧急停车或安全联锁功能。SIS系统设工程师站（兼操作站），顺序事件记录站(SER)，安装在区域控制室内。SIS工程师站，用于系统组态、调试及日常维护，SER站用于报警事件顺序的记录。SIS系统，应按照IEC61508中规定的SIL.3级设计，采用经TUV认证的，三重化以上的安全可编程序控制器。SIS系统采用故障安全型设计。通过HAZOP分析及SIL定级报告确定需要配置安全仪表系统（SIS）的车间，独立设置冗余控制器，使各生产车间在紧急停车、安全联锁过程中，互不干扰，确保生产装置、重大设备及操作人员的安全。SIS系统能向上与DCS系统通信，在DCS操作站上显示、报警、打印。关键信号采用导线直接连接方式。同步时钟由DCS发出，SIS应具有接受外部时钟信号的功能和配置。安全仪表系统（SIS）的具体技术规格要求，以详细设计阶段的规格书为准。3）压缩机组控制系统（CCS）空压及冷冻单元，其机组的控制系统由机组供货商成套提供。根据安全等级的要求和使用经验，采用CCS机组控制系统（三重冗余），集机组的透平调速控制、防喘振控制、性能控制、负荷分配控制、抽气控制、自保联锁逻辑控制为一体的综合控制系统，实施对空压、制冷机组的监控和安全联锁。CCS系统，应按照IEC61508中规定的SIL.3级设计，采用经TUV认证的，三重化以上的安全控制系统。CCS系统采用故障安全型设计。要求压缩机组在运行过程中，独立设置冗余控制器，使各压缩机在紧急停车、安全联锁过程中，互不干扰，确保生产装置、重大设备及操作人员的安全。CCS系统能向上与DCS系统通信，在DCS操作站显示、报警、打印。关键信号采用导线直接连接方式。同步时钟由DCS发出，CCS应具有接受外部时钟信号的功能和配置。压缩机组的轴振动、轴位移、转速等信号通过串行通讯（ModbusRS-485）或硬接线引入CCS系统。CCS系统设工程师站（兼操作站），顺序事件记录站(SOE)，安装在相应车间控制室内。机组的紧急停车DO输出信号，采用安全继电器隔离，并采用三取三逻辑。4）可燃/有毒气体检测系统(GDS)根据工艺物料特性及相关规定，在易燃、易爆、有毒气体有可能泄露和积聚的场所，设置可燃/有毒气体检测器，并将信号接至GDS系统，报警信号在控制室GDS系统的报警人机界面显示报警，同时将GDS信号通过串行通讯（ModbusRS-485）上传至相应车间内的消防控制器并最终通讯到厂区的消防指挥中心。5）设备包控制系统（PLC）提取车间的板框、压滤、陶瓷膜、离心机等过滤系统以及其他成套设备，其控制系统均为设备厂家自带，该系统通过串行通讯（ModbusRS-485）引入车间DCS系统。成套设备的PLC控制系统根据业主操作需求，在DCS系统设置远程启动、停止以及PLC控制步骤的状态信号，通过硬线连接。成套设备厂商负责其设备控制的完整性与可靠性，成套设备控制柜至现场撬装设备上的电缆及安装材料均由设备厂商负责，设计院仅负责此部分线路敷设路由。设计院与成套设备厂商的工作界面以成套设备控制柜的端子为界。6）网络结构各生产车间设置各自独立的局域网络，指挥中心设置独立的局域工厂管理网，并与全厂管理网连接，以满足石油化工大型装置的生产过程实行集中监测，集中优化管理的需要。指挥中心的局域工厂管理网与全厂管理网之间，应设置防火墙（DCS防病毒服务器），以确保网络安全。指挥中心设置全厂能源管理中心管理软件以实现全厂能源管控的一体化、能源管理功能与信息化系统结合的优化、能源监视及消耗透明化，详细功能见下图：能源管理软件设有如下功能模块：1）数据采集•采集网络设计；•现场布线安装实施；•仪表、设备通讯协议；•从ERP或MES采集数据；•从第三方采集数据；2）实时能源监视、负荷管理•能源实时画面；•实施用能超限报警；•能耗趋势；•数据归档、备份•负荷控制、管理；3）基本能耗报表•自动超标；•基础能耗统计报表（班、日、周、月、年）；•能耗曲线；•用户或者政府需要的固定格式报表；4）能耗KPI•能耗KPI指标值指定；•根据能耗KPI指定能耗考核制度；•把仪表计量能耗根据考核制度分配打到各个成本中心；•生成各类KPI分析报表；•生成各类对标考核报表；5）能源花费•录入价格，计算花费；•电的尖峰平谷分时电价；•生成各类能源花费分析报表；•能源费用结算和分摊；•生成能源账单；•录入价格，计算花费；6）能源预测•根据历史能耗建立各种产品的各能源介质消耗模型；•导入生产计划，自动预测短期、中期、长期能源消耗；•调整预测模型，校正预测结果；7）优化能源调度、采购•根据预测结果优化能源使用计划；•合理生成能源调度计划；•核心生产单元与辅助系统的用能协调；•根据预测结果生成最优采购策略；•多种可选采购策略比较；8）能源回收、排放•计量能源回收量、回收率；•比较回收成本和收益，计算净利润：•计量能源排放量；•计量碳排放量，为碳交易提供数据基础；9）设备效益OEE•设备开停机时间统计；•设备运行效率计算；•基于每个设备效率的报表；•设备效绩比较报表；局域工厂管理网至全厂管理网的数据传递是通过OPC接口服务设施。现场机柜室内部，DCS与SIS、CCS、GDS、FAS(火灾报警系统）、CCTV等之间的通讯，可以选用OPC技术，也可以采用双冗余MODBUS-RTURS485连接。现场仪表信号均通过硬连接至现场机柜室。与工艺过程有关的安全联锁、紧急停车信号，以硬接线的形式引入SIS/CCS系统；电气的全部开停泵状态信号，全部引入DCS显示；电气MCC与SIS之间的工艺过程安全联锁信号，采用硬接线连接。各车间及指挥中心之间的信号通讯传输均采用单模双冗余光纤电缆。各系统（DCS/SIS/CCS）成套带的工业网络交换机，统一安装在网络柜中（DCS成套）。3、检测元件的设置和信号分配1）指示与联锁对于现场模拟信号需同时在DCS指示和SIS联锁的场合，信号先进SIS系统，再通讯至DCS。2）控制与联锁对于一个现场工艺参数需同时在SIS中联锁和DCS中调节的场合，可以在SIS中采用一进二出安全栅或信号分配器(针对隔爆仪表)将一个变送器的信号并列引入DCS和SIS中。对于即参与SIS三取二紧急停车又参与DCS调节的过程变量，分别设置了三套现场检测仪表，信号引入安装在SIS系统机柜内的一进二出安全栅/信号分配器,将信号既输入到SIS三取二（2oo3）表决，又输入到DCS三取中（Moo3）参与调节；4、控制室各车间控制室内根据业主生产需要设置相应数量的操作站、工程师站、SER站、服务器（OPC）；火灾报警系统操作站、扩音对讲系统通话设施、CCTV监视系统操作站等。机柜间设置在非防爆区，内设DCS/SIS/CCS/GDS/FAS/CCTV系统机柜，安全栅柜、继电器柜、配电柜、端子柜、网