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1、DCS控制系统技术文件沈阳蓝英工业自动化装备二零零八年九月1概述4设计原则4系统设备的采用的技术标准说明42 系统环境和设置原则6设备使用环境条件6地震烈度6强电磁干扰环境6防尘等级7设置原则73系统结构及控制逻辑设计方案93.1 系统配置要求9系统构成及配置方案93.3 控制逻辑设计方案93.3.1 控制逻辑说明99101010103.3.1.6 人机接口和数据处理功能103.3.1.7 操作方式103.3.1.8 控制原理图11控制逻辑说明13系统143.3.2.2 143.3.2.3 控制功能143.3.2.4 保护功能153.3.2.5 控制153.3.3 控制逻辑说明153.3.4
2、)控制逻辑153.3.5 子系统173.3.6 子系统173.3.7 子系统173.3.8 子系统183.3.9 子系统184关于PCS719系统的特点概述19.4.1.1 系统各个层级的对外开放19.4.1.2 灵活的系统扩展能力19.4.1.4 全系统范围内的一致性和协同性20.4.1.5 西门子在国际市场的领袖地位20.4.1.6 高性能的工程工具和灵活友好的操作20系统功能描述20工程师站简介21.4.2.1.1 Simatic管理器21.4.2.1.2 连续功能图CFC22结构化控制语言SCL22.4.2.1.4 ES的功能块库23.4.2.1.5 模拟控制功能25.4.2.1.6
3、顺序控制功能26操作员站26.4.2.2.1 操作员站的性能指标26.4.2.2.2 操作员控制模式 总则26.4.2.2.3 图片树区域27.4.2.2.4 主屏幕区域28.4.2.2.5 功能键区域28面板29.4.2.2.7 报警处理29趋势32长期历史数据归档33安全措施35报表功能35仿真软件38控制回路监视和PID参数自整定385 系统冗余说明415.1 AS 414-4-2H自动化系统冗余说明415.2 供电系统冗余说明456 系统主要设备技术参数476.1 以太网交换机476.2 AS 414-4-2H自动化系统496.3 R I/O控制器586.4 R I/O59工程师站69
4、6.6 操作员站696.7 打印机706.8 隔离器706.9 后备电源（UPS）716.10 控制柜716.11 系统整体性能指标726.12 系统主要技术性能的其它说明737 系统施工方案及工期748 系统备件和专用工具759 数据和文件769.1 硬件资料769.2 用户手册769.3 I/O清单769.4 竣工资料7610培训7710.1 工厂培训7710.2 现场培训771概述集散型计算机控制系统的DCS项目将采用西门子公司PCS7系列产品。SIMATIC PCS7作为一种过程工业现代化、低成本的、面向未来的解决方案提供了独特而开放的平台。它的现代化的设计和体系结构保证了对工厂整个生
5、命周期的高效率设计和经济的运行，内容包括规划、工程实施、开车、培训、运行和维护，以及未来的扩展。极大的满足了联合循环项目对控制系统的要求和需要。我方设计原则：在DCS系统中，我方在系统设计上遵守标准的工程设计原则，以适用为主，选用先进的、成熟的产品，设计中充分考虑系统的开放性，考虑到未来的发展，便于各子系统的互联和扩展。主要有如下几点：系统的成熟性：即采用的技术和产品是经过多次实际考核的，安装调试完毕后，即能正常运行。系统的经济性：达到功能而其价格是能承受的，或者说同类产品中，价格是最优惠的。系统的开放性：即具有兼容性，容易扩展和今后虽然技术发展了，其资源仍具有可利用的价值。采用标准通信接口，
6、采用标准的、开放的通信协议。系统的可操作性：人机界面友善，符合人机工学原理，错误操作情况下具有自动保护能力。系统的可靠性：可靠性，即出故障的概率很小；可维护性，即使出故障后，停车维修的时间极短；容错性很好。系统的先进性：在目前自动化技术发展的情况下，在考虑到可靠性和经济性的基础上，确保系统是先进的，确保在相当一段时间内，系统在技术上不致被淘汰。系统的高效率性：保证系统的实时响应能力能达到1秒刷新数据，通信速率，以及计算机网络的吞吐能力都是有保证的。系统的环境适用性：采用与城市气候环境和经济状况相适应的技术标准，以达到营造良好、舒适环境、降低能源消耗、节省人力资源、提高管理水平、取得最佳经济效益
7、的目的。设备适用于联合循环项目的环境要求，设备应稳定、可靠地工作，并考虑设备防尘、防腐蚀、防潮、防震、防霉等，采用工业级标准产品。系统的集散控制性；符合分散控制、集中管理、资源共享的原则。系统设备的采用的技术标准说明远动终端通用技术条件GB/T 13829-92消防联动控制设备通用技术条件GB 16806-1997火灾自动报警设计规范GB 50116-98民用建筑电气设计规范JGJ/T 16-92采暖通风与空气调节设计规范GBJ-19-87(2001年版)电子计算机机房设计规范GB 50174-93电子设备用图形符号GB/T5465-1996工业过程测量和控制装置的电磁兼容性GB/T13926
8、-92可编程序控制器GB/T15969信息技术设备的无线电干扰极限值和测量方法GB9254-98电气装置安装工程接地装置施工及验收规范GB/T50169电气装置安装工程盘、柜及二次回路接线施工及验收规范GB/T50712-92过程检测和控制流程图形符号GB2625-81自动化仪表盘标准GB109远动设备及系统工作条件环境条件和电源GB/T 15153-94计算机软件产品开发文件编制指南GB 8567-88计算机软件需求说明编制指南GB/T 9385-1988计算机软件测试文件编制规范GB/T 9386-1988计算机软件质量保证计划规范GB/T 12504-90计算机软件单元测试GB/T 15
9、532-1995工业自动化仪表盘、柜、台、箱标准GB/T 7353-1999其他相关的规范和标准2 系统环境和设置原则为了保证系统的稳定性、可靠性、经济性和技术先进性，在联合循环项目DCS系统中，我方投标的主要设备均采用了国际或国内合资的知名品牌，并对产品性能、售后服务、专业认证、工程业绩等方面做了全面考察，在满足招标文件技术要求的基础上，为用户提供性价比最高的产品，从而为系统的实施和运行奠定了坚实的基础。设备使用环境条件我方在本次投标方案的系统设计与设备选型过程中均严格遵守招标文件中对联合循环项目的环境要求：供电提供给投标人的条件：设备负荷等级：一级负载；电源波动范围：+5% - -5%；频
10、率范围：50Hz5%；接地采用综合接地系统，接地电阻不大于4。设备使用环境地震烈度按8 度设防。强电磁干扰环境设备选型：在选择设备时，我们选择的产品具有很高抗干扰能力，其中包括电磁兼容性（EMC），尤其是抗外部干扰能力。如我们选用的西门子的PCS7，属于工业级应用产品，具有很好的抵抗电磁干扰的能力，并获得了多项国际认证；我们选用的工业以太网络，也是西门子的工业级应用的产品，其网络构建方式为光纤，可以有效地防止任何电磁干扰，保证通信畅通；我们选用的现场总线为在国际上享有盛誉的冗余的PROFIBUS现场总线，该总线形式不仅在世界上的安装点数十分巨大，同时使用专业的屏蔽电缆，可以有效地防止电磁干扰以
11、保证系统通信的可靠与安全。以上产品的抵御电磁干扰的能力已经在多个现场得到有效的验证，这些现场包括：地铁、发电厂、炼油厂、化工厂、钢铁厂、水处理厂、水泥生产线等多个生产现场。西门子的PCS7、工业以太网交换机、PROFIBUS现场总线符合下列国家和国际标准：DIN： EN IECUL 证书 CSA 证书 FM 类别 1 分区 2：组 A，B，C 和 D：温度组 T4 （ 135C） 造船证书（船级证书） - Am ERican Bureau of Shipping （美国船级社） - Bureau V ERitas（法国船级社） - Des Norske V ERitas（挪威船级社） - G
12、ERmanisch ER Lloyd（德意志联邦共和国船级社） - Lloyds Regist ER of Shipping（英国劳氏船级社）针对控制柜、现场检测元件、现场模块箱等都采用符合国际标准EMC的产品。综合抗干扰设计在线路设计及控制箱内部接线设计时，主要考虑来自系统外部的几种抑制措施。主要内容包括：对PCS7系统及外引线进行屏蔽以防空间辐射电磁干扰；对外引线进行隔离、滤波，特别是原动力电缆，分层布置，以防通过外引线引入传导电磁干扰；正确设计接地点和接地装置，完善接地系统。另外还利用软件手段，进一步提高系统的安全可靠性。 采用性能优良的电源，抑制电网引入的干扰。 对于不同类型的信号采用
13、不同电缆传输，如以太环网采用光纤，现场总线采用专业的PROFIBUS总线电缆，都可以有效地降低电磁干扰对系统通信造成的影响。信号电缆按传输信号种类分层敷设，避免信号线与动力电缆靠近平行敷设，以减少电磁干扰。 在PCS7控制系统的软件设计和组态时，采用数字滤波和工频整形采样，以消除周期性干扰；定时校正参考点电位，并采用动态零点，以防止电位漂移；采用信息冗余技术，设计相应的软件标志位；采用间接跳转，设置软件陷阱等提高软件结构可靠性。 采用正确的接地点，完善接地系统。PCS7控制系统接地线采用一点接地和串联一点接地方式。即集中布置的PCS7系统并联一点接地方式，各装置的柜体中心接地点以单独的接地线引
14、向接地极。对于装置间距较大，则采用串联一点接地方式。即用一根大截面铜母线（或绝缘电缆）连接各装置的柜体中心接地点，然后将接地母线直接连接接地极。信号源接地时，屏蔽层在信号侧接地；不接地时，则在PCS7侧接地；在设计布局和柜、箱内的元气件摆设上，我方严格遵照国家相关的规范和标准，供电电路和控制电路、网络严格分开的原则，避免了本身的设备之间的电磁干扰。在信号接地处理上，在满足国家相关规范和标准的同时，确保每个站的所有现场电缆在每个箱、柜内都有足够、可靠的接地点，确保现场走线信号不受其它电磁干扰的骚扰。在现场走线设计上，我方的设计完全避免与F低压配电与动力照明系统、给排水及气体灭火系统、电梯系统等其它系统的电磁干扰。总之，我们在选用检测元器件的EMC等级、防护等级上，控制设备元件生产过程中的电路设计上，元件的生产过程管理上，在系统装配集成上，在现场的总体布局上都有成熟的、完善的可靠性、抗电磁干扰性的考虑和实施
