DCS技术规格说明书

D C S技术规格说明书

目录

1.概述 (2)

2.DCS控制规模 (3)

3.系统功能要求 (3)

4.系统设计 (5)

5.技术要求 (8)

6.技术服务及培训 (8)

1.概述

1.1范围

本规格书概括了湖北新洋丰肥业股份有限公司S-NPK厂DCS系统改造工程的分散型控制系统（Distributed control system；简称DCS）的各项要求，内容包括DCS的基本技术条件、制造、质量保证、培训等各阶段的要求。

1.2标准规范

1.2.1除另有说明外，提供的系统应满足以下认证，并符合相应规范和国家标准的最新

版本:

IEC、ISO和制造厂标准

CE认证

符合UL、CSA、FM、 DIV2安全规程要求

其他：

ANSI/ISA S5.1 仪表符号和说明

ISA S5.4 仪表回路图

ISA S5.3 DCS系统图形符号

IEEE802.3

1.3系统特点

1.3.1系统采用分布式结构，在开放式的以太网络上分布了多台系统组件，这些系统组

件带有独立的功能处理器，并能进行设备和功能的扩展。

1.3.2用于现场控制的集成控制器将实现整个过程系统的数据采集、混合模拟量和开关

量过程控制和批量处理、时序控制等应用要求并采用功能模块化的组态工具进行编程。

用于过程监视及管理的人-机接口单元即操作站其显示、操作、记录、管理等则功能集中。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满足本装置的生产监视、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。1.3.3系统组成

1.3.3.1集成控制器通过过程I/O硬件、连接端子及必要的信号隔离处理，完成连续的、

离散的数据采集功能，过程控制器将集中在全厂中央控制室。

1.3.3.2作为人-机接口的CRT操作站包括键盘、打印机、彩色图形显示器等安装在中央

控制室。

1.3.3.3工程师站是由彩色CRT、键盘、打印机、磁盘驱动器等组成的，可与操作员

站共用。

1.3.3.4系统组件(集成控制器、操作员)之间通过10MB的TCP/IP以太网络进行通讯，以

太网络支持集成控制器之间点对点的通信。集成控制器应具有多种通信接口，如以太网络接口、RS232接口、RS485接口等。

1.4供货方责任范围

1.4.1指派一名项目经理在整个项目执行期间与买方进行主要联系，在项目执行期间，

该项目经理应为同一人。

1.4.2提供的DCS应能完全满足本规格书所要求的硬件和软件功能。

1.4.3对其DCS系统提出优化配置方案及系统工程，系统配置图、设备/组件清单、电

源消耗、电路保护、接地要求等。

1.4.4负责完成全部系统的配置，提供配置方案，并得到采购方的确认。在DCS制造厂

完成全部设备包括硬件和软件的检查和测试。

1.4.5提供系统组态的全过程支持。

1.4.6设备包装后运至装置现场。

1.4.7现场服务包括设备开箱验收、现场安装、回路检查、开车等。

1.4.8在DCS制造厂对采购方仪表维护人员、系统工程师进行有关课程培训。

1.4.9有义务召开本项目的协调会，在项目进行过程中接受采购方的监督和询问。

1.4.10按照本规格书的要求提供全部文件和资料。

2.DCS控制规模

2.1输入/输出信号类型

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：

2.1.1模拟量输入

2.1.1.1模件为智能化模件，可万能输入，通道与通道之间隔离，隔离电压为400VDC 2.1.1.2可直接输入T/C、 mV 、V、RTD、mA等信号，并可设置断线保护

2.1.1.3精度为量程范围的±0.1%，模/数转换精度为15bit

2.1.2数字量输入

2.1.2.1标准的数字量（AC、DC）

2.1.2.2干节点信号

2.1.3模拟量输出

2.1.

3.14~20mA. DC电流信号

2.1.

3.2通道与通道之间隔离，隔离电压为500VDC

2.1.

3.3负载为0~750欧姆

2.1.

3.4精度为量程的0.1%

2.1.4数字量输出

2.1.4.1开关量输出24VDC. 0.5A/点

2.2输入/输出信号规模

详见表A：系统规模数据

3.系统功能要求

3.1控制功能

集成控制器可以实现连续的和离散的功能，每个集成控制器至少能处理512个输入输出点、32个控制回路，具有多种类型的功能模块，具有在线编程和修改的能力。

3.1.1连续控制

集成控制器可以完成基本的调节和先进的控制，控制器至少应提供以下功能块算法：

?各种PID控制（如单回路、串级、比值等）

?平方/开方/加/减/乘/除等运算

?流量补偿和累计

?超前/滞后

?延时

?高/中/低选择

?变化率限制

?累积计量、平均值

?模拟量变换（SCALE）

?报警类型：H, HH, L, LL, Rate of change, deviation

3.1.2离散控制功能

在离散控制中至少应提供以下功能块算法：

?开关控制

?与、或、非逻辑

?输入、输出反向

?计数/计时

?离散设备控制（主要用于对泵的控制）

?交替设备控制

3.1.3系统监视

?系统启动和运行状态监视

?输入输出机架监视

3.2监控软件

监控软件安装在操作站上，用于工艺流程显示、操作、管理、记录、报表、报警等，监控软件应具有开放的人机接口，可以与大多数世界著名厂家生产的DCS、PLC、记录仪、调节器等进行通讯，监控软件应支持Hart、Profibus、Modbus、RS232/422/485、Ethernet、TCP/IP等多种通讯协议，并支持动态数据交换如ODBC、DDE、OLE等，以便与其他系统或软件实现双向通讯和数据交换。监控软件应采用图形化组态方式，能方便生成系统总貌、分组、细目、趋势、报警、报表等图形画面。监控软件的操作界面应为全汉化。

3.2.1.1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、控制方式（手动／自动状态）、高低报警等信息。从各显示块可以调出其他画面。

3.2.1.2分组画面

以模拟仪表的表盘形式按事先设定的分组，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。变量值每秒更新一次，分组可任意进行，操作员可从分组画面调出任一变量(模拟量或离散量)的详细信息。

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，画面显示出指令状态和实际状态。

3.2.1.3趋势画面

3.2.1.3.1系统具有显示任何数据点趋势的能力，并在同一座标轴上显示至少六个变量

的趋势记录曲线，有可供采购方自由选择的参数变量、不同颜色和不同的时间间隔，也可以对数据轴进行任意放大显示。

3.2.1.3.2具有实时和历史趋势显示和记录

3.2.1.4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最新发生的报警开始排起，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。

3.2.1.5报警内容包括：

3.2.1.5.1报警时间

3.2.1.5.2过程变量名

3.2.1.5.3过程变量说明

3.2.1.5.4过程变量的当前值

3.2.1.5.5报警设定值

3.2.1.5.6过程变量的工程单位

3.2.1.5.7报警优先级别

3.2.1.6图形画面

生产装置的工艺流程图、设备简图、单线图等都可以在CRT上显示出来，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。

3.2.1.7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。

3.3报警功能

3.3.1当报警发生时，系统将具有以下动作：

3.3.1.1系统将根据报警的级别和设置实时打印当前的报警内容，报警内容见3.2.1.5 3.3.1.2同时系统产生声响报警，并提供报警颜色的变化，用以提示操作者

3.3.2报警类型至少具有下列类型：

3.3.2.1高报

3.3.2.2低报

3.3.2.3高高报

3.3.2.4低低报

3.3.2.5偏差报

3.4报表功能

3.4.1DCS按照预先定义的格式打印报表，报表数据的收集和打印是按照采购方定义的

时间间隔自动或手动进行，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。

3.4.2可以提供日报表、班报表、月报表

3.4.2.1可以实现随时、定时打印报表功能

3.5历史数据存储功能

3.5.1DCS应对报警、联锁、操作指令的变化等事件及其日期、时间作为历史数据加以

储存。

3.5.2应有足够的能记录半年以上历史数据的磁介质存储空间，并具有可扩充至外部存

储设备。

3.5.3应提供历史报表、历史趋势功能。

3.6组态功能

3.6.1应提供一个任务集成并且符合IEC 1131标准的组态工具

3.6.2应具有FBD（功能块）、SFC组态能力

3.6.3具有在线帮助能力

3.6.4具有丰富、灵活的作图能力

3.6.5具有仿真调试的能力

4.系统设计

4． 1 设计原则

4.1.1DCS是由以微处理器为基础的、分散式的多台系统组件所组成，这些系统组件分

布在具有开放式结构的以太网络上，包括：操作员站、控制和数据采集系统、外设及有关的硬件和软件。

4.1.2系统是经过试验的高可靠性的，并且是出厂前最新的硬件和软件版本。

4.1.3通讯系统是高可靠的，即单台硬件设备出现故障(包括通讯系统硬件故障)都不会

影响其它系统组件之间的通讯。

4.1.4系统允许在不关闭系统的情况下在线更换系统模件或组件，允许带电插拔。

4.1.5系统中的任何组件通电或掉电都不会影响其它组件的运行。

4.1.6联锁系统故障检出元件动作时，在操作站的CRT显示屏上应进行声光报警，同时

报警打印机立即打印出来，并贮存在历史模件中，报警的确认和消声由键盘或按钮来实现。

4.2操作站

4.2.1概述

4.2.1.1操作站是操作员了解各装置全部信息的接口单元，操作员可在正常或异常情况

下对各装置进行控制和监视。

4.2.1.2操作系统应为WINDOWS NT或XP系统的最新可靠运行版本。

4.2.1.3操作站的功能如下：

4.2.1.3.1显示全部的过程变量及有关参数

4.2.1.3.2操作所有控制回路的参数，如改变设定点、工作方式、回路输出、调整PID

参数等

4.2.1.3.3报警显示

4.2.1.3.4过程流程图显示

4.2.1.3.5趋势显示(实时的和历史的)

4.2.1.3.6报告和报表

4.2.1.3.7系统诊断报告

4.2.2支持功能

DCS操作站应能支持通用的编程软件，以帮助采购方维护和修改数据库、编制应用程序。

支持功能包括在线和离线的数据库定义(即组态、下载等)、备份(即拷贝、定期存贮到软盘等)、文件/程序管理等。

4.2.3基本硬件

4.2.3.1操作站主要由彩色显示器、键盘、鼠标器、中央处理单元等组成，同时可以

支持各种外部设备如打印机、拷贝机、磁带机等。

4.2.3.2操作站的CPU应包括至少32位微处理器、存储器、通讯电子组件和电源，操

作站的实际处理能力不能超过满负荷的30%。

4.2.3.3CRT监视器为22英寸高分辩率的彩色显示器，CRT分辩率至少为1024X768。

4.2.4打印机

4.2.4.1打印机应能自动、连续地打印报表、报警、系统维护记录等，也能按命令要求

打印报表、屏幕画面和组态数据表等。

4.2.4.2打印机为台式激光彩色A4打印机。能实现CRT全屏幕拷贝打印。

4.2.5软件

所有的软件应符合本技术规格书的要求

4.2.6磁盘驱动器

磁盘驱动系统主要用于系统下装和组态数据的备份，系统具有格式化磁盘的能力。

4.2.7操作站的硬件应为DCS供货商测试认可的标准配置产品

4.3控制和数据处理系统

控制和数据处理系统包括完成控制功能和I/O监视功能的全部硬件和软件，系统通常是由集成控制处理器、I/O模件所组成，它们都安装在标准的机柜内，集成控制处理器执行控制功能，I/O接口模件处理现场输入/输出信号。

4.3.1能力

4.3.1.1控制和数据处理系统接收过程变量的输入信号，然后按照组态数据的要求，对输

入信号进行处理，存放到相应的数据库中供显示或计算，传送输出信号至最终控制元件。

4.3.1.2在I/O信号处理方面，系统对模拟量提供线性化、补偿、累积、开方和报警功能；

系统对开关量提供报警和状态变化的检测。

4.3.1.3在控制方面，系统能够完成连续控制、逻辑控制、顺序控制。

4.3.1.4连续控制功能至少包括各种PID算法(反馈、前馈、开关、比率、超前/滞后等)、

标准计算(加、减、乘、除、开方、累加、平均、积算、复合运算等)、基本的控制功能

(开关、限幅、高/低选择等)、自适应控制功能。

4.3.1.5联锁控制功能包括布尔逻辑和梯形逻辑。

4.3.1.6顺序控制功能可以执行启动/停止顺序、批量处理或任何预先定义的程序步骤。

4.3.1.7控制器的CPU为32位，具有以太网络、RS232、RS485等通信接口，控制器电源

采用90~260VAC宽范围工作电源。

4.3.1.8控制器必须通过CE认证，并符合其保护规程，安全规程必须符合EN、UL、CSA、

FM Class 1、DIV2等要求。

4.3.1.9控制器应具有非易失性内存，在供电中断情况下可保存内存数据七天以上。

4.3.2输入/输出

4.3.2.1控制和数据处理系统可以支持来自现场设备的各种输入和输出信号，所有的输入

和输出电路都能防止信号过载、瞬变和浪涌冲击。

4.3.2.2输入输出设备的种类应尽量少

4.4通讯系统

4.4.1通讯系统能完成整个DCS各站之间的信息交换，将控制站及输入/输出接口采集

的过程信号送往操作站进行显示、存贮，将操作站的控制指令送往控制站，将控制站的输出信号送往各终端设备。DCS控制网络的通讯协议应是标准的IEEE802协议，通讯速率不低于10MB/秒，通讯协议采用Modbus/TCP协议。如果供货方提供了其他通讯协议，则该协议应当是标准的，并应得到采购方的确认.

5.技术要求

5.1冗余

如采用进口著名生产厂家的产品投标，DCS系统没有冗余要求；如采用国产系统投标，DCS 系统必须要求控制器CPU、电源、以太网络等冗余。

5.2平均无故障时间及平均故障维修时间

5.2.1平均无故障时间(MTBF)

5.2.2制造商应在报价中给出其系统的MTBF。

5.2.3平均故障维修时间(MTTR)

5.2.4制造商应在报价中给出其系统的MTTR。

5.2.5模块化要求

制造商应保证DCS系统为模块化结构。

5.3DCS的自诊断及容错

5.3.1DCS应具有完整的自诊断系统，并且定时自动或人工启动诊断系统，并在操作站/

工程师站CRT上显示系统自诊断状态和结果。

5.3.2诊断程序能对系统设备故障、主机故障、坏功能块、温度高、电池电压低等进行

检查和对外部设备运行状态进行检查。

5.3.3DCS系统应具有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。

5.4过程硬件接口要求(I/O)

5.4.1输入/输出模件必须为智能化模件，模件应具有独立处理信号、自诊断、通道状

态指示、短路保护、断线保护等功能。

5.4.2输入/输出通道应隔离。

5.4.3模拟输入/输出信号的分辨率至少为12位。

5.4.4所有模件必须支持带电插拔功能，并能对重新插入的模件自动进行设置。

5.4.5模拟输出模件的负载为0~750欧姆。

5.5工作环境要求

DCS安装在控制室内，室内采用空调，温度范围为20~30℃，湿度范围为30~80%。

5.6电源系统

5.6.1UPS系统的要求

5.6.1.1输入电源为220VAC±5%,50 ± 1Hz；

5.6.1.2输出电源为220VAC±1% 50 ± 0.1Hz，3KVA；

5.6.1.3正常备用时间为60分钟；

5.6.1.4具有自诊断及报警、工作状态显示功能。

5.6.1.5具有电池消耗声响报警

5.6.2对供电质量要求

DCS制造商应提出供电电源等级及其偏差、供电频率及其偏差、最大幅值等要求。

5.7接地要求

制造商应给出系统的接地要求(以图形或文字形式)如下：

5.7.1信号屏蔽接地；

5.7.2安全保护接地。

5.8DCS接线

5.8.1制造商负责机柜内I/O端子所有接线工作并提供所需要的材料。

5.9机械要求

5.9.1尺寸和布置

制造商应提供所有台，柜，外设等的最大外围尺寸、人员走动及操作的最少间距要求，并给出系统平面布置图。

5.9.2喷漆

所有设备的颜色按双方预先确认的颜色标准进行。

6.技术服务及培训

6.1技术服务

6.1.1供货方项目管理

6.1.2现场服务包括DCS接线检查、通电、系统软件加载、现场验收等；

6.1.3工程组态支持；

6.2采购方培训

6.2.1操作维修培训及技术培训；

6.2.2培训内容、时间、地点、人数、费用，将由供货方提供，有关方协调确定。

6.2.3制造商为培训提供的条件将由供货方提供建议，有关方协调确定。

现场控制站需要配置的测点数量表

编号现场控制

站名称

DI DO

AI AO K Pt100 Cu50

I/O合

计24VDC 220V AC

1 转化复合

肥主控站112 48 112 40 8 16 336

2 磷酸站48 32 72 24 16 192

3 复肥站6

4 32 80 24 8 16 224

总计224 112 264 88 16 48 0 752