安徽康创系统工程有限公司
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1  概述
DCS是采用新技术、新设备的过程控制系统,并且必须是成熟的、经过实际应用考验的系统,应便于扩展。
应具有高性能的回路处理能力;
高速逻辑控制,具备快速的扫描刷新时间周期;
具备设定点程序控制、顺序控制、时序控制能力、碳电势和RH值控制;
无需开发就能快速地生成各种特殊特定控制模型,从而满足用户特别的生产控制需求如:锅炉设备的燃烧过程控制,冶炼过程和金属热处理过程控制,化工的批量过程控制等;
具备PID 回路自整定和模糊控制能力;
满足各种现场信号要求的模拟量输入输出模件和开关量输入输出模件,独有的通用模拟量输入模件,可以在一个模件中混合使用各种输入信号包括电流信号,电压信号,热电偶,电阻信号等。
 
[NextPage] 2 系统特点
2.1  系统应采用分布式结构,具备开放式的冗余通讯网络,可以在开放式网络分布多台系统组件(控制器以及远程I/O),分布式控制器之间能够实现在开放网络构架下互相通信,系统组态必须简单易学,具备在CPU运行状态下实现组态修改以及上传和下载。
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。该系统将在生产装置内经过现场调试、配上电源、接上输入输出信号就可以满足本项目各装置的生产监视、过程控制、操作画面、参数报警、数据记录及趋势等项的功能要求,并能安全可靠运行。
2.3   系统组成
1) 过程控制器通过过程I/O硬件、连接端子及必要的信号处理,完成连续的、离散的控制及数据采集功能,过程控制器安装在机柜室。
2) 作为人-机接口的操作站包括LCD、键盘、打印机等设置在操作室。
3) 工程师接口是由LCD、键盘、打印机、磁盘驱动器等组成。工程师站设置在工程师站室。
4) 系统组件(过程控制器、操作员和工程师接口)之间是通过高速数据公路(工业以太网/MODBUS TCP或者MODBUS485方式)进行通讯。
 
3  过程控制和检测
3.1  控制功能
DCS的控制站应能满足本项目各装置常规过程控制的功能及速度要求,过程控制器可以实现连续的和离散的控制功能,用户能够方便地定义控制器的多种处理速度,以不同的速度运行过程控制以及连续控制、顺序控制和联锁逻辑控制。
控制站设计计算负荷应按规格书中实际工艺点数,卖方应在投标文件中提供各控制单元负荷率计算表。较忙时,每个控制器CPU的负荷率不大于60%,应具备快速控制能力。在主控制器故障时,控制器的全部数据和功能将自动切换到冗余后备控制器,并具有在线编程和修改的能力。
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,扫描数度不低于1S,控制器至少应提供以下算法:
各种PID控制;碳电势和RH值控制;平方/开方;加/减/乘/除复合运算;分段线性化;超前/滞后;延时;高/中/低选择;累积、平均;自适应控制采样和保持;
用户自定义的功能块,支持无限制数量的自定义函数;
硬/软操作器接口。
2) 离散控制功能
所提供的系统应具有强大的逻辑控制功能和顺序控制功能,高速逻辑扫描速度不低于30ms,离散控制至少应提供以下算法:
开关控制;时序控制;与、或、非逻辑;计数、计时;用户自定义功能块。
组态应具有function block方式或者同等简介的编程方式,自定义函数数量无限制。
3. 2 过程I/O接口
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:
1) 模拟量输入
各类热电偶信号输入;各类热电阻信号输入;
4~20mA电流信号输入;
 通道与通道隔离:通道与通道之间隔离电压不小于400VDC  ,输入阻抗 (W): 对电压和毫安输入大于1兆欧,对热电偶和毫伏输入为10欧姆;    
现场标定精度:    15bit, +/- 0.05%量程@25℃
长期稳定性 每年0.1%
2) 模拟量输出
模拟输出信号为4~20mADC,高等级通道与通道隔离:通道与通道之间为500VDC,  逻辑地隔离600VDC输出精度: 12bit, 高于0.1%量程 @25℃
3) 数字量输入
导通电压范围:80-264VDC;峰值电压:264VAC;交流频率:47~63VAC;ON 电压:75VAC;OFF电压:20VAC;
输入阻抗:48K 欧姆;输入电流:1mA@120VAC,60HZ 2mA@230VAC,50HZ;
较小ON电流:5mA;****OFF电流:2mA;
OFF到ON的响应:****34毫秒;ON到OFF的响应:****50毫秒;
4) 数字量输出
峰值电压:34VAC交流频率:N/A
****漏电流:0.15@32VDC、****冲击电流:4A达10毫秒
OFF到ON的响应: 10毫秒ON到OFF的响应: 5毫秒
5) 标准以太网、串行和并行通讯接口(如:RS-232C、RS-485等);
4  操作环境与人机接口
4.1  操作站
操作站是操作人员监视、控制生产过程、维护设备和处理事故的人机接口。其硬件和软件应具有高可靠性和容错性,软件应有从错误中迅速恢复的功能。
4.2  操作站的主机
操作站的主机应是近几年内投放市场的高性能工作站或高性能计算机,其操作系统应是通用的、适用于工业化的、可长周期连续运行的、可靠的操作系统。
操作站必须带有硬盘驱动器,并能配置光盘驱动器、磁光盘驱动器或活动硬盘等高密度外部数据存储设备。
操作站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、专用键盘、鼠标或球标、打印机等应当是商业化可互换的。
4.3  操作站的软件
操作站的系统软件应为WINDOWS 2000或WINDOWS XP,可以根据操作者的权限访问和调用工艺流程图、过程参数、数据记录、报警处理以及各种可用数据,并能有效地调整控制回路的输出和设定参数。
操作站应具备不同级别操作权利和不同操作区域或数据集合的操作权限。操作级别和权限用密码方式限定。操作员密码和操作权限应能由系统管理员设定和修改。
4.4 操作站功能特性
1)具有完全的客户机/服务器构架,服务器的实时数据库可以为客户机提供数据,客户机端应用程序具备支持操作员站、OPC、第三方应用程序(如MICROSOFT EXCEL)
2) 支持开放式技术标准,如ODBC、Visual Basic和OPC;
4.4 操作站的画面功能
LCD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。
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、、高低报警等信息。从各显示块可以调出其他相关画面。
2) 分组画面
按事先设定的分组,同时显示几个回路的信息:如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。。
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。
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。
4) 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****发生的报警开始排序,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、报警优先级别
5) 图形画面
工艺流程图、设备简图、单线图等都可以在LCD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。
6) 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。
4.5 报表功能
1)DCS按照用户预先定义的格式打印报表,报表数据的收集和打印是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。
2)表头类型如下:
报警/事件日志、报警持续日志、 集成Excel报表、自由格式报表、 批次报表
4.6  数据处理能力和存储功能
系统应当满足所有数据的记录需要,可由用户任意选定记录的参数、采样时间和记录长度。
4.7  过程报警和系统报警
操作站应具有完善的报警功能,投标技术文件应对过程报警和系统报警的功能进行说明。可以定义报警优先级。
4.8  与第三方数据交换接口
应具备下列功能:
通过EXCEL读取数据
从ACCESS中执行SQL语言
其它的PLANTSCAPE系统请求数据
OPC客户机请求数据
 
5  系统的可靠性和可用性
系统的各种插卡应能在线插拔、更换。
冗余设备必须能在线自诊断,排错报警,无差错切换。
系统必须具有完善的硬件、软件故障诊断及自诊断功能,自动记录故障报警并能提示维护人员进行维护,应具有以下诊断功能特性:
离线组态、在线诊断、在线组态、断线诊断、输出反馈、在线调试检测
 
6  通讯网络
1)工厂管理网。系统应具备以太网联网的功能,具备与工厂管理网联网功能,且要留有通讯接口,以适应以后扩展需要。系统与上位机通信速率必须达到100M。
2)系统具备扩展功能。支持多控制器相互通信,方便扩展。
 
7 冗余原则
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。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。
7.1 操作站
每个操作站都应带有独立的计算机主机,操作站、服务器(如果有)应具备工作冗余的功能。同一操作区的操作站同时运行,互为备用,操作员可从同一操作区的任何一台操作站中访问过程变量和图形。
7.2 控制和数据处理系统
1)控制器CPU应为1:1冗余。
7.3 通讯系统
DCS内部通讯系统均应为1:1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。通讯系统的冗余应由两条独立的通讯总线自动进行切换,而不允许中断系统操作和产生数据丢失,故障时应在操作站报警。
7.4 电源系统
所有电源设备和部件应按1:1冗余配置。
 
8 控制站的配置
8.1  控制站的负荷
控制站按实际需要配置,不将不同控制区的控制回路放在同一控制站中。
控制站的负荷不应超过60% 。
当控制站满负荷时,系统的电源、软件、通讯负荷和其他各种负载应具有至少40%以上的工作裕量。
8.2 操作站的配置
8.2.1  主机
操作站主机要求为高性能工作站或高性能计算机。
CPU:  32位或64位;、主频: ≥2.0GHz;、硬盘: >40GB
内存: ≥256MB;
投标技术文件中应提供操作站的各种设备的详细技术资料和说明。
8.3.2  操作台的配置
每个操作台都应配备LCD显示器、操作员键盘、鼠标或球标。
LCD分辩率至少为1280×1024。带有图形加速器的显示驱动卡。
操作员键盘采用全密封型设计,当按键动作时应发出声响,键盘上应具有报警峰鸣器和报警确认按钮,至少提供30个用户功能键。
操作站采用台式结构的操作台。
8.3.3 辅助操作台
本项目配置有辅助操作台,操作台上设有按钮开关和报警灯屏。投标技术文件中应提供辅操台的各种设备的技术资料和说明。
8.4 工程师站的配置
本项目设置工程师站,用于系统管理和组态维护及修改,如控制回路组态、画面生成、报表生成、过程趋势和参数整定等,并可兼作操作员站。工程师站设置在工程师室。
CPU:    32位或64位;
主频:   ≥2.0GHz;、硬盘:   ≥40GB;    、内存:   ≥512MB;
显示器:彩色液晶显示器,LCD分辩率至少为1280×1024。 带有图形加速器的显示驱动卡。
 
9 通讯网络及设备
1)  网络负荷
本系统的网络负荷不应超过其系统****负荷的40%。
投标技术文件应对各级通讯网络上的****负载量进行说明,提供通讯故障率与负载量的相关数据及各通讯线上的较长数据传输时间。在投标中应有所配置的系统的通讯网络负荷计算及可能发生的****通讯负荷的计算。
-通讯接口为RS485或者工业以太网,通讯协议为Modbus TCP。
-支持远程I/O机架。
-通讯接口要求冗余。
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