分散控制系统技术规范书.docx
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分散控制系统技术规范书
1．范围
1．1总则
1．1．1本规范书对×××发电厂2×300MW机组采用的分散控制系统（以下简称DCS）提出了技术方面和有关方面的要求。
本规范书的内容，是按对一套DCS的要求编制的。
1．1．2本规范书提出的是最低限度的要求，并未对所有技术细节作出规定，也未完全陈述与之有关的规范和标准。
卖方应提供符合本规范书和有关工业标准要求的优质DCS。
1．1．3如果卖方未以书面形式对本规范书提出异议，则意味着卖方提供的设备和DCS满足了本规范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“对规范书的意见和同规范书的差异”为标题的专门章节中加以详细表明。
1．1．4所有文件、图纸及相互通讯，均应使用英文。
不论在合同谈判及签约后的工程建设期间，英文是主要的工作语言。
（注：
当国内采购时，视具体情况也可要求使用中文）。
1．1．5报价书及合同规定的文件，包括图纸、计算、说明、使用手册等，均应使用国际单位制（SI）。
1．1．6只有买方有权修改本规范书。
一经买卖双方协商，最终确定的规范书应作为DCS合同的一个附件，并与合同文件有相同的法律效力。
1．1．7卖方的报价书至少应包括下列内容：
1．1．7．1DCS的供货范围，包括所有硬件、软件、服务和有关图纸资料。
1．1．7．2DCS的详细说明，包括系统说明、子系统功能、操作员接口、系统性能等。
1．1．7．3对规范书意见和同规范书的差异。
1．1．7．4卖方认为有助于提高系统性能的建议和替代方案。
1．2卖方的工作范围
1．2．1卖方应提供满足本规范书要求所必须的硬件、软件和各项服务。
其中包括（但不限于）下列内容：
1．2．1．1按照机组运行要求、本DCS规范书的规定和适用的工业标准，配置一套完整的自动控制系统。
1．2．1．2提供构成DCS所必需的全部硬件。
1．2．1．3达到本DCS规范书的规定的全部功能要求，进行DCS软件的组态编程和调试。
1．2．1．4应使用仿真装置并接入全部DCS的输入输出信号，进行闭环运行、测试和演示本规范书对DCS的功能和性能要求。
这种仿真测试和演示，具备专职进行这种测试和演示的专家、训练有素的工作人员以及必要的测试设备和仿真装置。
1．2．1．5按照合同规定的进度要求，按时发运DCS。
1．2．1．6根据本规范书的要求，提供必须的安装详因和安装指导。
1．2．1．7通电启动和调试服务，直到所供DCS能令人满意地控制机组运行，达到DCS的全部功能要求，并保证系统可利用率达到99．9％。
1．2．1．8根据本规范书的要求，向买方提供DCS优化运行所必需的系统文件，使买方能组态、编程、维护、修改和调试DCS。
1．2．1．9负责培训买方的运行和维护的工程技术人员，并使这些培训人员能得心应手地操作、维护、修改和调试DCS。
1．2．2为达到上述供货范围，应与由其它供货商供应的控制系统和设备相协调，并负责相关的接口工作，与DCS接口的控制系统和设备是：
汽机数字化电液控制系统（DEH）、锅炉给水泵汽机电液控制系统（MEH）、汽机旁路控制系统（TBC）、自动调度系统（ADS）、电厂信息管理系统（MIS）等。
1．3买方的工作范围
1．3．1买方将提供下列设备和服务：
1．3．1．1所有的基础、地脚螺栓和灌浆。
1．3．1．2所有现场接线、电缆敷设和由卖方提供的过程I／O端子柜上的接线工作。
1．3．1．3模拟量输入信号交送器；热电偶、热电阻及分析仪表。
（除非另有规定）。
1．3．1．4数字量输入信号接点和脉冲设备。
（除非另有规定）
1．3．1．5所有执行机构、报警光字牌和记录表。
（除非另有规定）
1．3．1．6按卖方要求提供DCS接地和接地所需电缆。
1．3．2过程I／O清单。
1．3．3DCS设备装卸和安装所需的劳动力及服务。
2．规范和标准
本规范书中涉及的所有规范、标准或材料规格（包括一切有效的补充或附录）均应为最新版本，即以买方发出本DEH订单之日作为采用最新版本的截止日期。
若发观本规范书与参照的文献之间有不一致之处，多方应向买方指明。
2．1引用的规范和标准
美国防火协会（NFPA）
ANSI／NFPA70国家电气规范
ANSI／NFPA85C多燃烧器锅炉炉膛防内爆和外爆
ANSI／NFPA85F制粉系统的安装及运行
美国电气和电子工程师协会（IEEE）
ANSI／IEEE472冲击电压承受能力导则（SWC）
ANSI／IEEE488可编程仪表的数字接口
美国电子工业协会（EIA）
E1ARS—232—C数据终端设备与使用串行二进制数据进行数据交换的
数据通讯设备之间的接口
美国仪器学会（ISA）
ISAIPTS68热电偶操算表
ISARP55．1数字处理计算机硬件测试
美国科学仪器制造商协会（SAMA）
SAMAPMS22．1仪表和控制系统的功能图表示法
美国电气制造亩协会（NEMA）
ANSI／NEMAICS4工业控制设备和系统的端子排
ANSI／NEMAICS6己业控制设备和系统外壳
美国保险商实验室（UL）
UL1413电视用阴极射线管的防内爆
UL44橡胶导线、电缆的安全标准
卖方可提出其他相当的替代标准，但需经买方确认。
3．技术要求
3．1总则
3．1．1DCS应完成规范书规定的模拟量控制（MEH）、锅炉炉膛安全监控系统（FSSS）、顺序控制（SCS）和数据采集（DAS）功能，以满足各种运行工况的要求，确保机组安全、高效运行。
3．1．2DCS应由分散处理单元、数据通讯系统和人机接口组成。
3．1．3DCS系统应易于组态，易于使用，易于扩展。
3．1．4DCS的设计应采用合适的冗余配置和诊断至模件级的自诊断功能，使其具有高度的可靠性。
系统内任一组件发生故障，均不应影响整个系统的工作。
3．1．5系统的参数、报警和自诊断功能应高度集中在CRT上显示和在打印机上打印，控制系统应在功能和物理上适当分散。
3．1．6DCS应采取有效措施，以防止各类计算机病毒的侵害和DCS内各存贮器的数据丢失。
3．1．7整个DCS的可利用率至少应为99．9％。
3．1．8所提供的DCS至少应具有三年以上类似功能的成功应用实绩。
3．2硬件要求
3．2．1总则
3．2．1．1系统硬件应采用有现场运行实绩的、先进可靠的和使用以撤处理器为基础的分散型的硬件。
3．2．1．2系统内所有模件均应是固态电路，标准化、模件化和插入式结构。
3．2．1．3模件的插拨应有导轨和联锁，以免造成损坏或引起故悼。
模件的编址不应受在机柜内的插槽位置所影响，而是在机柜内任何插槽位置上都应能执行其功能。
3．2．1．4机柜内的模件应能带电插拨而不损坏，且不影响其它模件正常工作。
3．2．1．5模件的种类和足寸规格，应尽量少，以减少备件的范围和费用支出。
3．2．2处理器模件
3．2．2．1分散处理单元内的处理器模件应各司其职（功能上应分离），以提高系统可靠性。
处理器模件应使用I／O处理系统采集的过程信息来完成模拟控制和数字控制。
3．2．2．2处理器模件应清晰地标明各元器件，并带有LE0白诊断且不。
3．2．2．3处理器模件若使用随机存取存储器（RAM），则应有电池作数据存储的后备电源，电池的更换不应影响模件的工作。
3．2．2．4某一个处理器模件故障，不应影响其它处理器模件的运行。
此外，数据通讯总线故障时，处理器模件应能继续运行。
3．2．2．5对某一个处理的件的切除，修改或恢复投运，均不应影响其它处理器模件的运行。
3．2．2．6执行机组联锁保护和重要的模拟量控制功能的控制器应冗余配置，一旦某个工作的处理器模件发生故障，系统应能自动地以天扰方式，快速切换至与其冗余的处理器模件，并在操作员站报警。
对于顺序控制系统，当控制器分散度较高或驱动级硬件和软件可独立于上一级工作且对重要对象已配置了直接控制驱动级的后备操作器时，控制器可不冗余配置。
对于仅用于监视的采集站可不兄余配置。
3．2．2．7冗余配置的处理器模件与系统均应有并行的接口，即均能接受系统对它们进行组态和组态修改。
处于后备状态的处理器模件，应能不断更新其自身获得的信息。
3．2．2．8卖方应在其报价书内说明冗余处理器模件的切换时间和数据更新周期，并应保证系统的控制和保护功能不会因兄余切换而丢失或延迟。
3．2．2．9电源故障应属系统的可恢复性故障，一旦重新受电，处理器模件应能自动恢复正常工作而无需运行人员的任何干预。
3．2．3过程输入／输出（I／O）
3．2．3．1I／O处理系统应“智能化”，以减轻控制系统约处理负荷。
I／O处理系统应能完成扫描、数据整定、数字化输入和输出、线性化、热电偶冷端补偿、过程点质量判断、工程单位换算等功能。
3．2．3．2所有的I／O模件都应有标明I／O状态的LED指示和其它诊断显示，如模件电源指示等。
3．2．3．3所有控制和保护回路的模拟量输入信号每秒至少扫描和更新4次，所有控制和保护回路的数字量输入信号每秒至少扫描和更新10次，事故顺序（SOE）输入信号的分辨率应小于1毫秒。
为满足某些需要快速处理的控制回路要求，其模拟量输入信号应达到每秒扫描6次，数字量输入信号应达到每秒扫描20次。
3．2．3．4应提供热电偶、热电阻友4~20mA信号的开路和短路以及输入信号超出工艺可能范围的检查功能，这一功能应在每次扫描过程中完成。
3．2．3．5所有接点输入模件都应有防抖动滤波处理。
如果输入接点信号在4毫秒之后仍抖动，模件不应接受该接点信号。
卖方应详细说明采取了何种措施，来消除接点抖动的影响并同时确保事故顺序信号输入的分辨率为1毫秒。
3．2．3．6处理器模件的电源故障不应造成已累积的脉冲输入读数丢失。
3．2．3．7应采用相应的手段，自动地和周期性地进行零飘和增益的校正。
3．2．3．8冗余输入的热电点热电阻、交送器信号的处理，应由不同的I／O模件来完成。
单个I／O模件的故障，不能引起任何设备的故障或跳闸。
3．2．3．9在系统电源丧失时，执行机构应保持失电前的位置，卖方应在报价书中说确采取的措施。
3．2．3．10所有输入／输出模件，应能满足ANSI／IEEE472“冲击电压承受能力试验导则（SWC）”的规定，在误加250V直流电压或交流峰一峰电压时，应不损坏系统。
3．2．3．11每16个模拟量输入点至少有一个单独的A／D转换器，若不能满足时，允许最多32个模拟量输入点采用产对冗余的A／D转换器，每一个模拟量输出点应有一个单独的D／A转换器，每一路热电阻输入应有单独的桥路。
此外，所有的输入通道、输出通道及其工作电源，均应互相隔离。
3．2．3．12在整个运行环境温度范围内，DCS精确度应满足如下要求，模扭量输入信号（高电平）土0．1％；模拟量输入信号（低电平）土0．2％；模拟量输出信号土0．25％。
系统设计应满足在六个月内不需手动校正而保证这三个精确度的要求。
3．2．3．13I／O类型
a．模拟量输入：
4~20mA信号（接地或不接地），最大输入阻抗为250Ω，系统应提供4~20mA二线制变送器的直流24V电源。
对l~5VDC输入，输入阻抗必须是500KΩ或更大。
b．模拟量输出：
4~20mA或l~5VDC可选，具有驱动回路阻抗大于600Ω的负载能力。
负端应接到隔离的信号地上。
系统应提供24VDC的回路电源
c．数字量输入：
负端应接至隔离地上，系统应提供对现场输入接点的“查询”电压。
“查询”电压为48V~120V。
d．数字量输出：
数字量输出模件应采用电隔离输出，隔离电压≥250V，能直接驱动控制用电动机或任何中间继电器。
在后一种情况，卖方应提供中间继电路继电器柜及可靠的工作电源。
e．热电阻（RTD）输入：
有直接接受三线制（不需变送器）的Cu50Ω、Cu10Ω、Pt10Ω、Pt100Ω等类型的热电阻能力，并且卖方应提供这些热电阻所需的电源。
f．热电偶（T／C）输入：
能直接接受分度号为E、J、K、T和R型热电偶信号（不需变送器）。
热电偶在整个工作段的线性化，应在过程站内完成而不需要通过数据通讯总线。
g．脉冲量输入：
每秒能接受6600个脉冲。
3．2．3．14卖方应对传感器及输入、输出信号的屏蔽提出建议，以满足其系统设计要求。
但是，系统应能接受采用普通控制电缆（即不加屏蔽）的数字量输入和输出。
3．2．3．15卖方提供的模拟量、数字量和脉冲量通道应满足本规范书规定的型式和数量要求。
3．2．3．16分散处理单元之间用于跳闸、重要的联锁和起驰控制的信号，应直接采用硬接线，而不可通过数据通讯总线发送。
3．2．3．17卖方除提供规定的现场输入输出通道外，还应满足系统对输入输出信号的要求，如模拟量与数字量之间转换的检查点；冷端补偿、电源电压检测及各子系统之间的硬接线联接点。
3．2．3．18现场I／O信号数量估计如下：
MCS
FSSS
SCS
DAS
T0TAL
4~20mA
160
40
220
420
RTD
10
100
110
TC
50
280
330
DI
80
600
760
350
1790
PI
20
20
SOE
128
128
AO（4~20mA）
80
10
90
DO
100
300
652
60
1122
TOTAL
480
940
1412
1168
4000
注：
上列I／O数量不包括备用点，亦不包括DCS内部的硬接线联系点（如MCS至DAS，FSSS至MCS等）及3．2．3．17要求的附加点。
3．2．4Gateway
3．2．4．1本规范书要求所供DCS的各子系统尽可能类型一致，以构成一个统一的监视和控制系统。
因此，用于不同子系统或不同通讯协议之间的Gateway应尽可能少。
卖方应在其报价书中说明是否使用了Gateway。
3．2．4．2如果必须使用Gateway，卖方应保证通过Gateway交换信息，不会降低DCS的性能，如分辩率，操作响应速度等。
3．2．5外围设备
3．2．5．1记录打印机和彩色图形打印机。
3．2．5．1．1记录打印机应是带微处理器的单色打印机，打印速率每秒0个字符，每行至少132个字符；
3．2．5．1．2所有记录打印机都应能互相切换使用，整个DCS应配置4合记录打印机，安放在单元控制室。
3．2．5．1．3提供一台彩色图形打印机，安放在单元控制室。
它应能根据要求打印任一CRT画面。
3．2．5．2CRT和键盘
3．2．5．2．1所供CRT至少应有16种颜色，屏幕足寸为19英寸，分辨率至少为800×600象素。
3．2．5．2．2每台CRT应有其独立的显示发生器，单元控制室内的所有CRT应组态相同，可互为备用。
3．2．5．2．3触屏、鼠标器、跟踪球或光笔应作为可选的光标定位装置。
3．2．5．2．4每台CRT应配置一个键盘。
除具有完整的数字、字母键外，卖方还应提供若干用户键或配置一专用按钮屏，使运行人员能直接调出各种所需的画面。
这些用户键或专用按钮的用途，应可由买方编程人员重新定义。
卖方应在报价书个提供接盘和专用按钮屏的布置图。
链盘的操作应有勉感和声音反馈，反馈的音量大小可以调整。
3．2．5．2．5应提供6台CRT，其中5台安放在单元控制室内，1台安放在工程师工作室内。
3．2．5．3磁盘驱动装置：
应提供三种类型的磁盘，驱动装置存储系统数据，即固定式温切斯特盘，光盘（或磁带机）和软盘驱动器。
3．2．6电源
3．2．6．1卖方提供的电子装置机柜、操作员站和工程师站，应能接受由买方提供的二路交流220V土10％，50Hz土1Hz的单相电源。
这二套电源中的一路来自不停电电源（UPS），另一路来自厂用保安段电源。
3．2．6．2卖方所供设备除能接受上述二路电源外，应在各个机柜和站内配置相应的冗余电源切换装置和回路保护设备，并用这二路电源在机柜内馈电。
卖方在投标书中应附电源配置图。
3．2．6．3卖方应提供机柜内的二套冗余直流电源。
达二套直流电源都应具有足够的容量和适当的电压，能满足设备负载的要求。
3．2．6．4任一路电源故障都应报警，二路冗余电源应通过二极管切换回路耦合。
在一路电源故障时自动切换到另一路，以保证任何一路电源的故障均不会导致系统的任一部分失电。
3．2．6．5电子装置机柜内的馈电应分散配置，以获取最高可靠住，对I／O模件、处理器模件、通讯模件和变送器等都应提供冗余的电源。
3．2．6．6接受变送器输入信号的模拟量输入通道，应能承受输入端子完全的短路，并不应影响其它输入通道，否则，应有单独的熔断器进行保护。
3．2．6．7每一路变送器的供电回路中应有单独的熔断器，熔断器开断时应报警。
在机柜内，熔断器的更换应很方便，不需先拆下或拔除任何其它组件。
3．2．6．8无论是4~20mA输出还是脉冲信号输出，都应有过负荷保护措施。
此外，应在系统机柜内为每一被控设备提供维护所需的电隔离手段。
任一控制设备的电源被拆除，均应报警，并将受此影响的控制回路切至手动。
3．2．6．9每一数字量输入、输出通道扳都应有单独的熔断器或采取其它相应灼保护措施。
3．2．7环境
3．2．7．1系统应能在电子噪声、射频干扰及振动都很大的观场环境中连续运行，且不降低系统的性能。
3．2．7．2系统设计应采用各种抗噪声技术、包括光电隔离、高共模抑制比、合理的接地和屏蔽。
3．2．7．3在距电子设备．1．2米以外发出的工作频率达470MHz、功率输出达5W的电磁干扰和射频干扰，应不影响系统正常工作。
3．2．7．4系统应能在环境温度0~40℃，相对湿度10~95％（不结露）的环境中连续运行。
3．2．8电子装置机柜和接线
3．2．8．1电子装置机柜的外壳防护等级，室内应为NAMAl2，室外应为NAMA4。
3．2．8．2机拒门应有导电门封垫条，以提高抗射额干扰（RFI）能力。
柜门上不应装设任何系统部件。
3．2．8．3机柜的设计应满足电缆由柜底或柜顶引入的要求。
3．2．8．4对需散热的电源装置，应提供排气风扇和内部循环风扇。
3．2．8．5机柜内应装设温度检测开关，当温度过高时进行报警。
3．2．8．6装有风扇的机柜均应提供易于更换的空气过滤器。
3．2．8．7机柜内的端子排应布置在易于安装接线的地方，即为离柜底300mm以上和距柜顶150mm以下。
3．2．8．8机柜内的每个端子排和端子都有清晰的标志，并与图纸和接线表相符。
3．2．8．9端子排、电缆夹头、电缆走线槽及接线槽均应由“非燃烧”型材料制造。
3．2．8．10卖方提供的机柜、控制台以及其他设备之间互联的电缆（包括两端的接触件）应由卖方提供，这些电缆应符合IEEE防火标准。
3．2．8．11组件、处理器模件或I／O模件之间的连接应避免手工接线。
3．2．8．12机柜内应预留充足的空间，使买方能方便地接线、汇线和布线。
3．2．9系统扩展
3．2．9．1卖方应提供下列备用余量，以供系统以后扩展需要：
——每个机柜内的每种类型I／O测点都应有10~15％的备用量。
——每个机柜内应有10~15％的模件插槽备用量。
该备用插槽应
配置必要的硬件，保证今后插入模件就能投入运行。
——控制器站的处理器处理能力应有40％余量，操作员站处理器
处理能为应有60%余量。
——处理器内部存贮器应有50％余量，外部存贮存应有60％余量。
——30~40％电源余量
这些都应是按系统联调成功正式投运时的最终容量计算的百分比值。
3．2．9．2卖方应提供计算并验证上述备用量的方法。
3．3软件要求
3．3．1卖方应负责整个DCS的组态，并保证所供系统是采用统一的方式进行组态。
3．3．2卖方应提供一套完整的满足本规范书要求的程序软件包，包括实时操作系统程序、应用程序及性能计算程序。
3．3．3所有的算法和系统整定参数应驻存在各处理器模件的非易失性存储器内，执行时不需重新装载。
3．3．4应提供Fortran、BASIC、Pascal等高级编程语言以满足用户工程师开发应用软件的需要。
3．3．5模拟量控制的处理器模件完成所有指定任务的最大执行周期不应超过250ms，开关量控制的处理器执行周期不应超过100ms。
3．3．6对需快速处理的模拟和顺序控制回路，其处理能力应分别为每125ms和50ms执行一次。
3．3．7模拟控制回路的组态，应通过驻存在处理器模件中的各类逻辑块的联接，直接采用SAMA因方式进行，并用易于识别的工程名称加以标明。
还可在工程师站上根据指令，以SAMA图形式打印出已完成的所有系统组态。
3．3．8在工程师工作站上应能对系统组态进行修改。
不论该系统是在线或离线均能对该系统的组态进行修改。
系统内增加或变换一个测点，应不必重新编译整个系统的程序。
3．3．9在程序编辑或修改完成后，应能通过通讯总线将系统组态程序装入各有关的处理器模件，而不影响系统的正常运行。
3．3．10顺序控制的所有控制、监视、报警和故障判断等功能，均应由处理器模件提供。
3．3．11顺序逻辑的编程应使顺控的每一部分都能在CRT上显示，并且各个状态都能得到监视。
3．3．12所有顺序控制逻辑的组态都应在系统内完成，而不采用外部硬接线、专用开关或其它替代物作为组态逻辑的输入。
3．3．13、顺序控制逻辑应采用熟悉的，类似于继电器型式的功能符号，以逻辑图或梯形图格式进行组态，并可在工程师站上余指令要求，以图形方式打印出已组态的逻辑。
3．3．14查找故障的系统自诊断功能应能诊断至模件级故障。
报警功能应使运行人员能方便地辨别和解决各种问题。
卖方应明确定义系统自诊断的特征。
3．4人机接口
人机接口应也括操作员站，手动控制装置（M／A操作器，开关等）和工程师站。
3．4．1操作员站
3．4．1．1操作员站的任务是在标准画面和用户组态画面上，汇集和显示有关的运行信息，供运行人员据此对机组的运行工况进行监视和控制。
3．4．1．2操作员站的基本功能如下：
·监视系统内每一个模拟量和数字量
·显示并确认报警
·显示操作指导
·建立趋势画面并获得趁势信息
·打印报表
·控制驱动装置
·自动和手动控制方式的选择
·调整过程设定值和偏置等。
3．4．1．3至少应提供2组操作员站。
操作员站应设计成控制合型式，其电子部件安装在操作员站内。
3．4．1．4每一个操作员站都应是冗余通讯总线上的一个站，且每个操作员站应有独立的冗余通讯处理模件，分别与冗余的通讯总线相连。
3．4．1．5虽然操作员站的使用各有分工，但任何显示和控制功能均应能在任一操作员站上完成。
3．4．1．6任何CRT画面均应能在2秒（或更少）的时间内完全显示出来。
所有显示的数据应每秒更新一次。
3．4．1．7调用任一画面的击键次数，不应多于三次。
3．4．1．8运行人员通过键盘、触屏或鼠标等手段发出的任何操作指令均应在1秒或更短的时间内被执行。
从运行人员发出操作指令到被执行完毕的确认信息在CRT上反映出来的时间应在2．5~3秒内。
对运行人员操作指令的执行和确认，不应由于系统负载的改变或使用了Gatwa
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