空分DCS控制系统设计.docx

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空分DCS控制系统设计

蒙大新能源化工基地开发

120万吨/年二甲醚一期60万吨/年甲醇项目

（空压DCS控制系统）

技术规格书

买方：

蒙大新能源化工基地开发

设计方：

博源工程

卖方：

日期:

二○一一年六月

1.总则

1.1项目简介

本控制系统是为蒙大新能源基化工基地开发120万吨/年二甲醚一期60万吨/甲醇项目KDON-45000/75000型空气分离设备配用的DCS系统而制定。

即由一套控制系统控制两套空气分离设备,为了便于今后的维护和运行,要求每套空分装置的硬件互相独立。

本控制系统硬件及机柜布置在空分界区机组现场的机柜室，操作员站和工程师站布置在DCS中央控制室。

现场机柜室应预留不低于1个组态、调试接口。

1.2说明：

本规格书阐明招标方对DCS的基本要求，它既是投标方选型，进行硬软件配置，提供相关服务保证及合理报价的基础，也是招标方进行技术评标的依据。

为此，投标方应详细阅读本技术规格书并做出实质性响应。

在最终确定中标单位后，本规格书经双方修订后，即作为采购合同的技术附件。

如果投标方未以书面形式对本规格书提出异议，则意味着卖方完全响应本规格书的要求，招标方提供的DCS和有关设备以及资料和服务等应完全满足本规格书和有关工业标准的要求。

如有异议，不管是多么微小，都应在报价书中以“对规格书的意见和同规格书的差异”为标题的专门章节中加以详细说明。

1.3投标方的责任：

投标方必须对硬软件配置，技术服务，工程服务，技术培训，软件组态，包装运输，开箱检验，安装指导，现场投运，测试验收等各个环节负责。

投标方所交付的必须是完成全部硬软件集成和组态后的成套产品，确保系统的完整性。

任何同硬软件配置不全或选型不当，影响了所供系统的完整性和安全可靠，稳定运行，均属投标方责任。

如招标方在运行中发现投标方所供DCS不满足本合同附件的技术条款，招标方有权要求卖方修改或增加，为此引起的一切费用由投标方负责。

1.4投标书的主要容

投标书应至少包括下列容，并进行必要的说明。

招标书中要求说明的条款

必须列项说明，不可用样本代替说明。

投标书应包括:

－供货商及制造厂简介；

－系统概述；

－系统配置总图;

－系统配置及功能说明;

－操作台及机柜配置图;

－硬件设备清单（要详细写明:

名称、型号、规格、功能、产品系列号、样

本编号、数量等）;

－推荐的和可选择的硬件设备清单;

－系统配备的软件清单（要详细写明:

名称、代号、版本、功能、产品系列

号、样本编号、数量等）;

－推荐的和可选择的软件清单;

－备品备件清单;

－技术服务项目及保证;

－工程项目实施容及保证;

－质量保证：

系统质量和功能保证;

系统硬件成套及完整保证;

系统软件成套及完整保证;

－其它说明。

1.5标准规

投标书中涉及的所有规、标准或材料规格（包括一切有效的补充或附录）均为最新版本。

DCS产家满足以下所列标准的最低要求，但不限于以下容：

版本：

除另有说明外，提供的系统应符合下列规和国家标准的最新版本：

1）

HG20513

仪表系统接地设计规定

2）

GB3369

工业自动化仪表用模拟直流电流信号

3）

ISAS5.2

用于过程操作的二进制逻辑图

4）

ISAS5.3

分散控制/共用显示仪表，逻辑及计算机系统的图例符号

5）

ISAS18.1

报警顺序及规定

6）

ANSI/ISAS5.1

仪表符号和说明

7）

NEC

美国国家电气规

8）

ANSIMC8.1/ISARP55.1

数字过程计算机的硬件检验

9）

SHB-Z06-1999

石油化工紧急停车及安全联锁系统设计导则

10）

IEC

国际电工委员会

11）

TCP/IP

网络通讯协议

12）

IEEE802

局域网标准

13）

ANSI/NEMAICS4

工业控制设备和系统的端子排

14）

ANSI/NEMAICS6

工业控制设备和系统外壳

15）

UL44

橡胶导线、电缆的安全标准

16）

ICEA

绝缘电缆工程师协会

17）

其它

制造商标准，等等

1.6本招标技术文件程度用词

本规格书条文中要求执行严格程度不同的用词，以及评标限度说明如下：

A）表示很严格，一定要这样做的用词：

正面词采用“必须”，反面词采用“严禁”。

投标技术文件中若有一项及以上不符合“※”“必须”的条款，投标文件即为作废。

B）表示严格，在正常情况下均这样做的用词：

正面词采用“应”，反面词采用“不应或不得”。

投标技术文件中若有三项以上不符合“应”或“不应或不得”的条款，投标文件即为作废。

投标技术文件中若有三项及以下不符合“应”或“不应或不得”的条款，每项不符合条款按投标总价的3%增记投标总价，以此为评标价。

C）表示允许稍有选择，在条件许可时首先这样做的用词：

正面词采用“宜”或“可”，反面词采用“不宜”。

2.概述及容

2.1规格书适用围

本DCS技术规格书是对蒙大新能源化工基地开发120万吨/年二甲醚一期60万吨/年煤制甲醇项目所设置的DCS系统在配置规模、系统功能、操作功能等方面提出要求；对供方的供货围、技术服务、现场工作等提出要求；对系统的组态、软件生成方式等提出要求。

2.2工艺概述

本装置为分子筛净化空气、氧气压缩流程，带中压增压透平膨胀机，采用规整填料上塔工艺。

2.3DCS供方责任围:

2.3.1DCS供方应根据本规格书的基本要求,对所提供的DCS系统提出优化配置方案,并对系统完整性和组态及所配套的仪表全面负责。

2.3.2DCS供方应提供经过生产实践验证的,具有先进、可靠的原装进口硬件和软件系统，并详细分项报价。

2.3.3DCS供方应负责DCS系统操作、维护及组态培训和组态及下装调试工作，并负责DCS系统硬件的安装指导、DCS现场联合调试及开车保驾。

2.3.4DCS供方应提供完整的中文最终资料、组态文件及供方的标准规和随机资料。

2.3.5为确保装置安全，DCS供方必须提供在国同类装置上有应用三家业绩的DCS产品。

3DCS硬件配置的基本要求

项目采用一套分散型控制系统（DCS）分别对两套装置生产过程实施监控。

为了便于今后的维护和运行,要求每套装置的硬件互相独立。

3.1技术水平

DCS应采用近几年发展和改进的新技术、新设备和新系统。

扩展方便,可满足大规模生产、监控、优化与管理需要,并经过验证具有先进可靠的硬件和软件。

系统软件应是供方的最新版本软件，DCS组态软件应是完全一体化集成的组态软件。

3.2操作站

3.2.1本项目的操作站，以冗余的通讯方式接在控制器的通讯接口上，用于操作人员监视空分装置过程控制、联锁等。

操作站应具备打印组态数据和图形的能力。

操作站配置4台，操作员站要求互为冗余。

操作站为优质品牌工业用台式PC机，显示屏为TFT真色彩，统一为DELL（黑色），工业级（最低为T3400以上）基本技术规格不低于：

操作站

处理器　至强　2660MHz

　存　　2GB　ECCREGDDR2533FB-DIMM

显示卡：

≥256MB1280×1024×256图形加速卡

　　硬　盘　　SATA250GB

DVD-RW　刻录机

LCD　21",widescreen，具有32位真彩色图形显示能力

操作站的配置不能低于以上配置

所有的外设及接口应是通用的，硬盘驱动器、软盘驱动器、显示器、通用键盘、鼠标或球标、打印机等应当是商业化可互换的。

投标书中应提供操作站的详细技术资料和说明。

系统设置上位管理网，用于调度和生产管理用，上位管理网采用OPC通讯协议，上位管理终端暂按2台配置。

3.2.2工程师站和所有的操作站形成网络，以便于文件拷贝。

3.2.3工程师站应配软驱、CD-ROM、移动存储设备接口和DVD光驱。

3.2.4操作站必须配有防水型操作员专用键盘，并光电配鼠标。

3.2.5操作站除配置必要的硬盘驱动器外，根据需要可配置其他驱动器。

3.2.6操作站均带彩色纯平21”液晶显示器,分辨率为1280×1024以上。

处理器芯片级别:

IntelPentiumⅣ2.4GHz、主存容量:

512MB或以上。

工程师站带有硬盘驱动器，使主机能够单独自启动；并配置光盘驱动器（CDROM）或移动存储器接口等。

3.2.71套DCS操作系统共设1台A3黑白连续走纸喷墨打印机（打印报警和事件）,1台A4激光打印机（打印报表）。

工程师站各设1台A4激光打印机（打印组态文件）。

3.3控制站

控制站冗余配置，通风为风扇强制通风，下进上出（上下均有风扇），尺寸见附表。

3.3.1过程接口单元

3.3.1.1各类I/O卡的技术规格必须与现场信号源或负载相匹配。

3.3.1.2过程接口的冗余应符合下列规定：

a.控制回路的多点输入/输出I/O卡必须1：

1冗余配置

b.联锁回路的多点输入/输出I/O卡必须1：

1冗余配置

3.3.1.3过程接口的备用，应符合下列规定：

a.各类控制、检测点备用点数为实际设计点数的15%，即AI/AO/DI/DO分别为15%的余量；

b.输入输出卡件槽位的备用空间为15%。

3.3.1.4安全联锁系统（SIS）、机组控制系统（ITCC）以及设备成套单元（循环水冷却塔所带PLC、空压站螺杆空压机所带PLC、盘装式可燃气体控制器、色谱分析仪、空分装置分析单元等）与DCS系统的通讯采用MODBUS通讯协议，分别配RS485接口，所配置的与下位系统通讯的通讯卡（协议MODBUSRTU接口RS-485）数量应至少能完成与10套下位系统通讯；。

3.3.2控制单元

3.3.2.1控制单元功能应符合下列要求：

a.控制单元应有常规控制功能和一般复杂控制功能；

b.控制单元应有PID调节参数自整定功能；

c.控制单元负荷不小于50%，最高不应超过75%；控制单元之间的通讯应尽可能少。

d.控制回路执行周期，25%的I/O点时为0.5秒；75%时为1秒。

3.3.2.2控制单元的CPU、通讯接口和电源均必须1：

1冗余配置。

3.4通信总线

3.4.1通信总线（包括接口控制设备和电缆）必须1：

1冗余配置。

3.4.2通信总线应符合国际标准。

3.4.3通信距离应能满足本装置的实际要求。

3.4.4通讯速度采用工业以太网至少应为10Mb/s；采用令牌网至少应为1Mb/s。

3.4.5通信总线的负载不大于60%。

2.5各类卡件、机柜和辅助柜

3.5.1I/O卡件

3.5.1.1要求所有I/O卡通道均具有隔离功能，DCS供方应指明隔离的形式。

3.5.1.2用于控制和联锁的AI/AO卡每块卡不能超过16点；用于联锁的DI/DO卡每块卡不能超过16点，其它AI/AO卡每块卡不能超过32点；DI、DO每块卡不能超过32点；用于联锁的DI/DO扫描时间应小于250ms。

3.5.1.3DI均为无源接点，来自MCC的DI要求采用继电器隔离；DO均为继电器型（或外接继电器板），触点容量为3A　220VAC或3A　24VDC。

3.5.2机柜

DCS供方配套提供机柜，并安装各类外接端子，用于辅助柜和DCS硬件接线用。

柜布置要宽松、不拥挤，便于接线和查线，柜配线由厂商完成，即从中间端子柜端子排出线侧到卡件及系统的线。

3.5.3辅助柜

3.5.3.1端子柜：

现场来信号均经中间端子柜接至DCS，中间端子柜由供方负责。

中间端子柜的安全栅根据I/O等现场信号按工段安装配置也有供方负责。

3.5.3.2配电柜：

需方仅提供经UPS的220VAC50Hz总电源，整个装置的仪表供电系统和配电柜（1个）由DCS供方负责。

电源柜为单独配置，除从UPS进线的空开外，其它容量的空开数量须按20%的余量配置（4A、6A、10A的按30%余量配置）；分别向DCS系统、辅助柜、操作台及现场仪表供电。

配电柜至现场仪表的供电电缆由需方设计，现场仪表的供电回路要求在DCS开工会中确定。

3.5.3.3继电器柜：

供方提供继电器柜。

柜布置要宽松、不拥挤，便于接线和查线，柜继电器应按工段排列配置。

3.5.3.4辅助柜：

（继电器柜、配电柜、端子柜）部接线及辅助柜至DCS机柜及操作站、辅助操作站间的接线，均由DCS供方负责。

柜布置要宽松、不拥挤，便于接线和查线。

3.5.3.5所有机柜、辅助柜,要确保颜色一致。

3.6DCS硬盘存储系统

为本DCS共用的存储设备,要求冗余或备用；其容量应满足DCS系统正常运行,并有扩展能力。

必须能存储1秒趋势、10秒趋势和分钟趋势，提供SOE、长趋势（2月以上）和DCS的联锁在线实时监测显示功能。

3.7电缆

3.7.1DCS部通讯专用电缆由DCS供方提供，并应留有足够的余量。

3.7.2DCS设备间联系的专用电缆（包括电源电缆,与SIS、ITCC、等第三方设备的通讯电缆）均由DCS供方提供，各种专用电缆应留有足够的余量。

3.8电源装置

3.8.1系统部配置应提供1:

1冗余的电源装置；

3.8.2整个系统直流电源系统采用均流电源。

电源模块采用n：

1冗余，均流供电正常使用负载的容量不得大于电源容量的75%。

3.8.3DCS供方应在报价书中提供各系统部件的工作电源、电流、耗电量及其发热值资料及系统对供电电源的质量、耗电要求及其发热值资料。



3.9DCS控制、检测规模

3.9.1与第三方设备通讯：

DCS控制系统与安全联锁系统（SIS）、机组控制系统（ITCC）、与空压站螺杆空压机所带PLC之间通过MODBUS进行数据通讯，第三方设备将其主要运行工艺参数上传进DCS系统进行监视。

3.9.2DCS的输入/输出规模。

附表:

一套空分装置DCS输入/输出信号清单

AI:

125（其中冗余的RAI:

50）

AO:

58（其中冗余的RAO:

40）

RTD:

PT100:

110（其中冗余的RRTD:

32，若RTD不能冗余加温变）

DI:

80（其中冗余的RDI:

50）

DO:

90（其中冗余的RDO:

85）

注：

两套I/O点数相应的乘以2（考虑余量，余量按15—20%考虑），即：

AI:

125×2（其中冗余的RAI:

50×2）290点

AO:

58×2（其中冗余的RAO:

40×2）140点

RTD:

PT100:

110×2（其中冗余的RRTD:

32×2，若RTD不能冗余加温变）260点

DI:

80×2（其中冗余的RDI:

50×2）185点

DO:

90×2（其中冗余的RDO:

85×2）210点

4系统总体技术要求

4.1一般规定

4.1.1所提供DCS控制系统应是集成的、标准化、先进的过程控制和生产管理系统，应是具有运行经验、成熟可靠的系统。

4.1.2连结在网络上的设备,可以在站与站之间进行数据交换,并且不分主站和从站；新的系统或设备可以在线加入网络中而不影响已正常工作设备的运行,也可以在线减去或修改硬件配置。

4.1.3系统的硬件、软件配置及其功能要求应与本工程的规模和控制要求相适应。

4.1.4系统维护和维修方式应简捷,主要微处理机至少选配32位的微机芯片。

4.1.5DCS系统应有完整的自诊断功能。

4.2过程控制和检测

4.2.1控制器应满足过程控制的要求，具备连续过程控制、程序控制等功能。

4.2.2系统应有数据存储的功能，可将各种工艺参数、检测信号、操作过程、报警事件等数据按需要存入硬盘，并可随时调用。

4.2.3过程I/O接口应包括AI、AO、DI、DO等类型，还应具备串行和并行通信接口（如RS232、RS485等）等。

4.3人机接口

4.3.1操作站是操作人员监视和控制生产过程、维护设备和处理事故的主要人机接口，操作站主机的硬件和软件应具有高可靠性。

4.3.2操作站所有的外设（硬盘驱动器、软盘驱动器、显示器、通用键盘、鼠标或球标、打印机等）及接口应是通用的。

操作员键盘可以是专用接口。

4.3.3操作站的操作系统应是win2000或WindowsXP。

4.3.4操作站硬件配置，应满足以下最低要求：

32位总线；32位或64位中央处理器（CPU）；处理器芯片级别:

IntelPentiumⅣ2.4GHz、主存容量:

512MB；大于或等于：

256M随机存储器（RAM）；操作站带有硬盘驱动器，使主机能够单独自启动；操作站配置光盘驱动器（CDROM）或移动存储器接口等。

4.3.5操作站的软件操作环境应符合下列要求：

4.3.5.1对网络上的数据资源，应能分成不同的操作区域或数据集合，并可根据需要进行监视、控制等不同操作，操作站应能对网络上的任一控制器或检测器的数据进行存取；

4.3.5.2操作站应具备不同级别的操作权限和不同操作区域或数据集合的操作权限，操作权限由密码和钥匙的方式限定并在组态中划分，供不同岗位的人员使用。

4.3.6操作站可运行组态软件或作为工程师站的终端，并可配备工程师键盘，使其具备工程师组态环境，对网络上的设备可进行诊断和数据维护。

4.3.7数据处理能力应符合下列要求：

4.3.7.1系统应满足所有数据的记录需要，可由用户选定记录的参数、采样时间和记录长度，1秒趋势存储时间不能小于12小时。

系统可对记录的数据进行编排处理和随时调用；

4.3.7.2硬盘上的永久记录应能转存到其他存储设备上；

4.3.7.3操作站应具有完善的报警功能，能明显区别过程变量报警和系统故障。

应能对过程变量报警任意分级、分区、分组，应能自动记录和打印报警信息，区别第—事故报警，记录报警顺序。

3.4系统管理及工程实施

3.4.1系统管理的容应包括系统常驻数据的管理、各设备的在线诊断、软件数据的维护、各设备的定义及组态修改、图形管理，以及生产管理软件、用户应用程序、过程数据的进—步处理和文件服务等。

3.4.2工程实施应包括系统及设备的组态、调试、测试、装载等。

3.4.3系统管理及工程实施由带工程师环境的操作站实施。

工程师站应为网络上独立运行的通用工作站（或其它工业级计算机），必须运行通用的操作系统（如win2000或WindowsXP）和网络管理软件，应有X—WINDOW图形功能。

3.4.5工程师站的基本配置应高于操作站，应能满足所有配备的全部软件的运行需要。

3.5通信网络

3.5.1DCS的通信网络应符合ISO／IEEE的通信标准，具有开放的特点。

通信速度应不低于10Mb／s，有长距离通信能力（大于lkm）。

网络设备应是对等通信方式，应能在线上网和下网，在线加入或摘除网络设备不应影响其他正常工作设备的运行。

3.5.2DCS的通信网络必须能与工厂管理网（如：

TCP／TP等）相连。

3.6系统维护与故障诊断

3.6.1系统的各种插卡应能在线带电插拔、更换。

3.6.2冗余设备必须具备在线自诊断、故障报警、无差错切换等功能。

3.6.3系统必须具有完善的硬件、软件故障诊断及自动记录故障报警功能，并能提示维护人员进行维护。

3.7系统的可靠性

要求系统平均无故障时间（MTBF）和平均维修时间（MTTR）应属先进行列。

3.7.1供方应在报价书中给出其系统的MTBF和MTTR并解释其计算公式。

3.7.2供方应保证DCS系统具有较高程度的模块化水平,供方报价中供方应作说明。

3.8系统的冗余和容错

3.8.1冗余

在DCS系统的各个环节上应考虑冗余,一般可分为设备冗余和工作性能冗余及容错。

供方报价中供方应作说明。

3.8.1.1DCS系统控制器与操作站的通讯网络冗余配置；

3.8.1.2DCS系统控制器与各I/O卡笼的通讯网络冗余配置；

3.8.1.3通讯系统应1:

1冗余

3.8.1.4控制器、电源组件必须1:

1冗余

3.8.1.5控制和联锁用I/O（包括DI/DO卡）卡均采用采用1:

1冗余，控制回路的I/O点应有独立的A/D（D/A）转换器。

3.8.1.6两套DCS控制系统的每个操作站均带有独立的CPU电子单元,它们之间应可以互为备用。

对冗余的设备,要求能在线故障诊断、报警,并自动切换及维修提示。

3.8.2容错

DCS系统应具备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,供方报价中供方应作说明。



3.9系统的安全性

3.9.1操作安全

操作安全十分重要，要求采用键锁或软件指定的方式规定各操作站和各级操作人员所管辖的权限及围。

3.9.2故障限制

某一部分发生故障后,由于采用了冗余、容错技术不会影响系统功能。

只有在互为冗余的两个部件同时发生故障后,才会出现影响系统功能的故障。

为使故障对系统的影响限制在最小围,一般的过程输出应保持不变或达到预先设置的安全输出值。



3.10系统的可扩展性

3.10.1系统在配置时必须对其控制器、输入与输出卡留有15%的备用量。

各类机柜留有15%的备用空间。

3.10.2所提供的DCS可以与其它采用国际公认的开放式通讯协议的DCS系统联网或通讯,联网或通讯时只需要较简单或标准的接口就可以实现,而不需要改变系统的硬件选型或增加较多的硬件设备。



3.11系统的环境条件

DCS供方在报价中提出工作环境、贮存与运输环境要求（包括温度、湿度、振动强度、抗磁性、防尘等）及所执行的标准。

3.12系统接地要求

供方应在报价书中给出系统的接地类型及要求,如

A.工作接地（逻辑接地）

B.信号屏蔽接地

C.人身或安全保护接地

3.13系统电源要求

供方在其标书中应给出系统对供电电源的质量要求及参数，包括供电电压等级及其偏差、供电电源频率及其偏差、纹波系数、最大幅值及耗电量和供电方式等。

3.14与现场仪表的联系

3.14.1由现场仪表送入系统的信号先接入中间端子柜，再送入DCS的I/O单元。

4DCS软件配置的基本要求

4.1系统软件

4.1.1应提供成熟、丰富的软件,以使系统的各种功能得以实现。

应详细列出随机所带的软件清单,并对软件的环境及版本加以说明。

4.1.2应根据需要配备通用的数据库管理软件、高级语言等工具软件。

4.1.3应根据硬件设备和系统需要配备计算机接口或网络接口软件（包括MODBUS通讯软件和以太网通讯软件等）。

4.2过程控制和操作软件

4.2.1DCS必须配备完整的过程控制和检测软件。

4.2.2DCS必须配备完整的生产操作和数据处理软件。

4.3组态软件

4.3.1DCS必须配备完整的组态软件，主要有数据库组态、过程控制组态、流程图组态、数据记录组态、报表组态等。

4.3.2应根据软件产品情况和需要配备其它组态工具软件。

4.4应用软件组态

4.4.1DCS供方应对其DCS系统组态所使用的软件及组态方式予以详细说明。

4.4.2根据软件产品情况和生产需要配备电子表格，数理统计等软件。

4.4.3应根据软件产品情况和生产需要配备电子历史数据记录、管理及报表软件。

4.4.4应根据软件产品情况和生产需要配备其它应用软件。

4.4.5软件版本

4.5.1软件版本应为最新的、成熟的正式版本。

4.5.2在合同保证期及以后一年，供货方应免费提供最新版本的系统软件、控制和操作软件、组态软件及升级服务。

当系统软件有修改或升级应及时通知用户,若系统软件有问题，供方应负责解决或升级。