SCADA系统.docx
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SCADA系统
中国石油集团
工程设计有限责任公司
华北分公司
设计证书号010065-sj
勘察证书号010065-kj
技术规格书
项目号:
CPENC-DD08065
文件号:
SPC-0000仪00-02
三塘湖油田原油外输管道工程
SCADA系统
CADD号:
设计阶段:
施工图
日期:
2008,9,25
第1页共47页
0版
SCADA系统
(文件号:
SPC-0000仪00-02)
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由中国石油集团工程设计有限责任公司华北分公司发布,仅适用于三塘湖油田原油外输管道工程
目录
1概述5
1.1定义5
1.2工作范围6
1.3工作界面7
1.4标准及规范8
1.5相关技术文件10
1.6工程概况10
1.7SCADA系统设置说明11
1.8环境条件12
2SCADA系统功能和技术要求12
2.1设计依据12
2.2功能要求14
2.3硬件和软件的要求16
2.4盘、箱、柜、端子17
2.5操作原则17
2.6检测和控制仪表20
2.7调控中心22
2.8站控系统28
2.9RTU36
2.10管道运营综合管理和报警系统37
2.11综合报警管理系统43
2.12管道仿真系统46
2.13施工49
3.0系统培训49
4.0供货要求49
5.0项目实施52
6.0试验、检查、调试和验收54
7.0文件的提交55
8.0包装和运输55
1概述
本技术规格书仅适用于三塘湖油田原油外输管道工程,是对全线监控和数据采集系统(SCADA)及其相关部分的设计、制造、编程、组态、试验、包装、运输、安装、投运、培训、售后服务等提出的最低技术要求。
调度控制中心完成对该管道的数据采集、数据处理及存储归档、控制、故障处理、安全保护、报警等任务,同时完成泄漏检测、罐区管理、输油泵运行优化、设备故障诊断及分析等功能。
调度控制中心通过操作员工作站提供的管道系统运行过程中的压力、温度、流量、密度、设备运行状态等信息,完成对管道全线的监控及运行管理。
三塘湖油田原油外输管道工程位于新疆哈密地区,起于牛圈湖联合站,止于鄯-兰干线四堡泵站,输油管道线路全长205km,全线设有6座工艺站场,分别为牛圈湖首站、1#泵站、2#泵站、3#热站、4#减压站、哈密末站。
设2处RTU检测点,1座RTU阀室。
管道的调度控制中心设在哈密石油基地综合办公楼。
三塘湖油田原油外输管道工程的自动控制系统拟采用以计算机为核心的监控与数据采集(SCADA——SupervisoryControlAndDataAcquisition)系统完成对管道的监视、控制和管理。
SCADA系统应是一个“交钥匙”工程,承担此项目的供货商应根据本技术规格书和其它相关的设计文件及标准规范,负责从系统设计、系统集成、编程组态、系统测试、包装运输、现场安装到投运、售后服务及培训的全过程工作,并对所提供的SCADA系统的功能、技术、质量、进度、服务负全部责任。
本技术规格书中的部分条款将随着工作的进展进行修订,形成技术附件,为合同的一个组成部分。
集成商必须具有SCADA系统产品的集成和系统开发、应用能力和经验,近三年具有3条以上不低于本管道相应规模的输油管道控制系统集成及投运经验。
并且通过ISO9000质量认证体系。
如有任何不满足,则视为废标。
优选具有大落差液体管道投运经验的集成商。
集成商提供的调控中心软件、PLC和RTU系统必须是公认的国际知名品牌,近三年具有5条以上不低于本管道相应规模的输油管道控制系统业绩。
如有任何不满足,则视为废标。
优选具有国内重点管道工程的产品。
集成商提供的(PLC)和(RTU)系统应尽量为同一生产厂产品以方便RTU和PLC之间的通讯。
承担此项目的供货商应根据本技术规格书和当今世界先进水平,完成一个安全可靠、技术先进、性能稳定、功能强、操作方便、易于扩展及开发、经济合理、性能价格比高的适用三塘湖油田原油外输管道工程的SCADA系统。
如果在本技术规格书中有未提及的而又是一个完整的自动化控制和管理系统所必备的内容,供货商应将其考虑在内。
供货商应熟悉输油管道的系统要求。
供货商必须具备良好的信誉和售后服务能力,具有较强的技术实力、系统集成能力、完成本工程的技术能力、充足的人力资源。
由供货商指定的项目经理、技术负责人和项目组的主要技术成员,必须是在最近几年内具有类似于本工程的工作经验且是其中主要的管理人员和技术人员。
供货商项目组的主要管理和技术人员,在本项目完工之前不应被随意更换。
如有任何不满足,则视为废标。
供货商对本项目招标要求中所明确界定的所有工作负有完全责任。
同时,供货商有义务对招标文件存在的任何疏漏提出建议。
除非明确规定,供货商对本项目自动化控制和管理系统设计、集成、组态、安装、调试、投产过程中出现的、招标要求中没有明确但确属于自动化控制系统设计、集成、组态、安装、调试及投产过程中必须的任何其它相关设备也负有完全责任。
如有疏漏,由供货商负责免费提供。
由此产生的相关费用或工期损失也由供货商负责。
如有任何不满足,则视为废标。
1.1定义
本工程有以下名称定义:
工程项目:
三塘湖油田原油外输管道工程
业主(买方):
中国石油吐哈油田分公司
设计单位:
中国石油工程设计有限责任公司华北分公司
集成商:
为本工程提供全部系统的承包商及其分包商
生产厂商:
为本工程提供设备或材料的设备或材料制造厂
重要声明:
规格书中带“*”为重要条款,供应商必须严格遵守,如有一处不符者,即视为废标。
规格书中带“△”为次重要条款,供应商必须遵守,每项不符合条款扣减相应技术评分,三项以上(含三项)不符合者,视为废标。
规格书中其它参数为一般技术参数,每项不符合条款扣减相应技术评分,有10项不符合者,视为废标。
1.2工作范围
(1)管道调控中心控制及管理系统,6套站控系统(SCS),3套远控线路截断阀室和高点检测设置远程终端装置(RTU)硬件、软件和安装调试。
(2)调控中心、SCS、RTU及辅助系统运行综合报警系统的开发与调试。
(3)管道生产运行、安全和技术等管理系统的开发与调试。
(4)工业电视、泄漏检测、供配电系统、阴极保护、通讯等辅助系统的集成。
1.2.1SCADA系统应是一个“交钥匙”工程。
本次投标包括管道控制和管理系统的所有硬件和软件设备。
投标方应为本工程提供一套适应工程需要、技术先进、性能可靠稳定、性能价格比高的系统。
该系统应能完全满足设计要求的全部功能和设计中遗漏但在实际生产过程中需要的功能。
在业主认为需要时,将派遣有关专业的专家与投标方一起工作,并监督项目执行的全过程。
业主保留对系统设计、选用的设备、材料和选用的软件等提出修改及决定性的意见的权力。
业主保留对投标方的系统设计提出修改变更的权力。
在项目实施过程中,某些技术参数和条件的变化是不可避免的,投标方在项目实施过程中应充分考虑到这些因素。
业主保留对所提交的技术及其它的资料变更的权力。
SCADA系统投标方供货及服务范围包括:
SCADA系统的硬件、浪涌保护器、机柜内相应附件、SCADA系统软件,技术服务、工程服务、技术培训、软件组态、系统集成、包装运输、开箱检验、安装指导、现场调试和测试、系统交付验收等。
根据实际需要还包括各种仪表机柜(端子柜、安全栅柜、继电器柜、电源分配柜等)、操作台、以及机柜内的辅助材料和设备(安全栅/隔离器、浪涌保护器、过渡端子、继电器及电源分配器等)等与SCADA系统的工程集成。
1.2.2SCADA系统投标方的工作范围应包括以下内容,但不局限于此:
根据本技术规格书及其它的相关文件进行系统设计,并提供详细的SCADA系统设计文件(设计文件需经业主和设计批准后方可实施)。
设计文件最少应包括:
SCADA系统的软硬件系统配置方框图;
网络拓扑图;
系统接线图;
详细的各种机柜的结构设计、设备布置和接线图;
供配电系统图;
防雷系统图;
接地系统图;
I/O通道分配表
逻辑图
供配电系统;
防雷系统;
接地系统;
操作手册;
用户指南;
系统中采用的各种设备和材料详细的产品说明书;
培训内容和计划;
项目实施计划;
FAT和SAT的详细内容和计划;
现场调试方案和实施计划;
投产方案和实施计划;
详细的设备和材料清单;
系统设计和详细技术方案及功能说明;
系统可靠性和可用性分析;
建议;
投标方还应完成
-系统集成;
-为业主和设计提供软件、硬件培训;
-现场操作员培训;
-所有应用软件编程组态及调试;
-人—机界面(MMI——Man/MachineInterface)的动态画面设计及制作;
-与第三方软件或智能设备之间的衔接和测试;
-提供技术文件;
-工厂验收试验(FAT——FactoryAcceptanceTest);
-装箱发运;
-现场安装和通电试验;
-现场监督指导与SCADA系统相关联仪表、设备的接线;
-预投产;
-现场验收试验(SAT——SiteAcceptanceTest);
-投产;
-72小时的运行监护;
-提供竣工资料;
-提供备品备件;
-售后服务;
-项目管理。
1.2.3SCADA系统与相关系统的接口如下:
-各个站场的各种现场仪表;
-第三方的监控系统或智能设备;
-通信系统;
-供电系统;
-泄漏检测系统;
-与上位控制或管理系统的数据交换。
SCADA系统软件应具有协议转换功能,确保实现与第三方的监控系统或智能设备的通讯。
1.3工作界面
SCADA系统将与通信系统界面在路由器接口处,路由器及其所需上下测通讯电缆由SCADA供货商负责供货。
与各站场现场检测仪表、执行机构等的界面在机柜端子处,接线端子由SCADA供货商负责供货、其他监控系统(如变配电监控系统,变频器、UPS等的检测系统)、智能仪表(如流量计算机等)等连接,进行数据交换,提供通讯接口。
1.3.1通信系统
SCADA系统供货商应提供与光缆和卫星进行通信及用于数据交换的通信接口设备,包括:
-调控中心;
-6座工艺站场;
-1座远控线路截断阀室;
-2处高点检测。
1.3.2现场仪表和设备
1、机柜及接线端子由SCADA供货商负责供货,机柜基础及机柜的安装由业主负责组织场站施工单位施工,SCADA系统供货商提供安装图和现场指导。
2、现场仪表、执行机构与SCADA系统供货商所提供的站控系统和RTU采用电缆连接。
它们之间的工作界面为PLC或RTU机柜的接线端子排;现场仪表、执行机构到接线端子排的电缆和接线由业主负责组织场站施工单位施工,其他由SCADA系统供货商负责。
3、站控系统与其他监控系统(第三方的监控系统或智能设备、变配电系统、变频器等的检测控制系统)、智能仪表等的数据交换一般采用串行通信方式,各种智能设备直接与PLC或RTU进行通讯,以智能设备串行通信的物理接口为界;到相关系统输出端的电缆敷设由业主负责组织施工单位施工,接线由SCADA系统供货商负责,相关系统的供应商提供接线图和现场指导。
4、上述的接线端子排(柜)、串行通信接口及其所需的通信协议转换程序由SCADA系统供货商提供。
5、供货商应根据各站I/O数据表向用户及设计单位提供各站控制设备(如:
PLC、RTU)的I/O模块通道分配,并负责每个通道至端子排的接线。
6、业主为SCADA系统提供220VAC,50Hz的UPS电源。
与UPS电源的连接(包括通讯),为UPS电源的输出端,到输出端的电缆敷设和接线由SCADA系统供货商负责,UPS电源系统的供应商提供接线图和现场指导;SCADA系统的配电由SCADA系统供货商负责。
7、所有现场仪表的配电和供电由SCADA系统供货商负责并提供电源设备,现场仪表包括(不限于此)变送器、接点、驱动(命令)、通信接口(设备)等。
通常电源电压等级应为24VDC。
8、供货商应提出与SCADA系统相关联的系统或设备的要求,如对通信、供电容量及品质、控制室布置、接地系统等的要求。
9、SCADA系统的接地系统及电缆敷设由业主负责组织施工单位施工,接线由SCADA系统供货商负责。
10、站场之间及站场与中心控制室之间的通信由业主负责组织施工单位施工,业主在通信设备端提供接口。
11、SCADA系统所有设备的供电应采用防雷型的电源插座进行连接。
该防雷型的电源插座由SCADA系统供货商提供。
12、SCADA系统将与通信系统界面在路由器接口处,路由器及其所需上下测通讯电缆由SCADA供货商负责供货。
1.4标准及规范
1.4.1采用的标准及规范
应参照下列标准和规范(不限于)的最新版本(包括修改部分)的要求进行。
中华人民共和国标准和规范(包括部颁标准和规范)
No.标准号
Title题目
GB50183-2004
石油天然气工程设计防火规范
GB50253-2003
输油管道工程设计规范
GB50058-1992
爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范
GB3836.1-2000
爆炸性气体环境用电气设备第1部分:
通用要求
GB3836.2-2000
爆炸性气体环境用电气设备第2部分:
隔爆型“d”
GB3836.4-2000
爆炸性气体环境用电气设备第4部分:
本质安全型“i”
GB4208-1993
外壳防护等级(IP代码)
GB2887-2000
计算站场地技术条件
GB/T9361-1988
计算站场地安全要求
GB7260-2003
不间断电源设备
GB50116-1998
火灾自动报警系统设计规范
GB50174-1993
电子计算机机房设计规范
GB50093-2007
自动化仪表工程施工及验收规范
SY/T0091-2006
油气田及管道计算机控制设计规范
GBJ50131-2007
自动化仪表工程施工质量验收规范
其他国家和机构的标准和规范:
No.标准号
Title题目
ANSI/ISA-S5.1
InstrumentationSymbolsandIdentification
ISA-S5.4
InstrumentLoopDiagrams
ISA-S5.3
GraphicSymbolsforSCADA/ShareddisplayInstrumentationLogicandComputersystem
API1130
ComputationalPipelineMonitoringforLiquidPipelines
APIRP1119
TrainingandQualificationofLiquidPipelineOperators
APIPUBL1149
PipelineVariableUncertaintiesandTheirEffectsonLeakDetectability
APIPUBL1155
EvaluationMethodologyforSoftwareBasedLeakDetectionSystems
NFPA-70
NationalElectricCode(NEC)
ISARP55.1
Hardwaretestingofdigitalprocesscomputers
ISAS71.04
Environmentalconditionsforprocessmeasurementandcontrolsystems:
Airbornecontaminants
IEC-600529
Degreeofprotectionprovidedbyenclosure(IPCode)
IEC-60079
Electricalapparatusforexplosivegasatmospheres
IEC60068SET
Environmentaltesting
IEC-60068-2-1.
EnvironmentalTestingPart2:
Tests-TestsA:
Cold
IEC-60068-2-2
BasicEnvironmentalTestingProcedures-Part2:
Tests-TestsB:
DryHeat
IEC61508
Functionalsafetyofelectrical/electronic/programmableelectronicsafety-relatedsystems
1.4.2计量单位
所有计量单位采用国际单位制(SI)
1.5相关技术文件
-通用仪表技术规格书(编号:
SPC-0000仪00-01);
-工艺及仪表控制流程图;
-操作原理(中标后提供);
-I/O表(中标后提供);
-第三方设备或系统的通信协议。
1.6工程概况
为了保证该原油管道安全、可靠、平稳、高效、经济地运行,对于该原油管道的自动控制系统采用以计算机为核心的全线监控和数据采集(SCADA)系统。
三塘湖油田原油外输管道工程全线设置调控中心1座。
调度控制中心将建在哈密石油基地,对全线进行自动监控。
管道沿线有人值守的工艺站场设SCADA站控系统(SCS——StationControlSystem)。
远控线路截断阀室及高点检测为无人值守,设SCADA系统远程终端装置(RTU——RemoteTerminalUnit)。
SCS和RTU作为SCADA系统的远方控制单元,是保证SCADA系统正常运行的基础,为调度控制中心调度、管理与控制命令的远方执行单元,是SCADA系统中最重要的监控级。
SCS和RTU不但能独立完成对所在工艺站场的数据采集和控制,而且将有关信息传送给调度控制中心并接受其下达的命令。
站控系统(SCS)主要由计算机网络系统、可编程逻辑控制器(PLC——ProgrammableLogicalController)、操作员工作站及进行数据传输的通信设备组成。
RTU是一种独立的智能控制设备,具有编程组态灵活、功能齐全、通信能力强、维护方便、自诊断能力强,可适应恶劣的环境条件、可靠性高等特点。
各个工艺站场的站控系统(SCS)和RTU将数据实时传送到调控中心。
沿线各个站场的SCS和RTU将完成对本工艺站场的监控及联锁保护等任务,并接受和执行调度控制中心下达的命令。
本管道工程SCADA系统至少应实现以下操作模式:
-调度控制中心集中监视和控制;
-站控制系统控制;
-就地手动操作。
在正常情况下,由调控中心对全线进行监视和控制。
操作人员在调控中心通过计算机系统完成对全线的监视、操作和管理。
管道沿线各工艺站场无须人工干预,各站控系统或RTU在调度控制中心的统一指挥下完成各自的工作。
控制权限由调度控制中心确定,经调度控制中心授权后,才允许操作人员通过站控系统或RTU对各站进行授权范围内的工作。
当数据通信系统发生故障或系统检修时,由站控制系统或RTU自动完成对本站的监视控制。
当进行设备检修或紧急停车时,可采用就地手动控制。
SCADA系统在正常和非正常的情况下将自动完成对输油管道的监控、保护和管理,如:
-全线启输;
-增量或减量输送;
-停输(包括计划停输和故障停输);
-启动分输站并向其下达分输总量和分输瞬时流量设定值;
-确定各泵站启动泵的数量;
-输油泵自动启停、故障自动切换、启动失败的自动切换;
-向管道沿线各站下达压力和流量设定值;
-直接监视控制管道沿线各远控线路紧急截断阀;
-流程切换;
-流量计算、管理;
-下达调度和操作命令;
-管道故障处理,如管道发生泄漏、发生威胁管道安全的水击、沿线各站非正常关闭、对异常和故障工况的连锁保护等;
-发布ESD命令;
-控制权限的确定;
-通信通道故障时主备信道的切换。
为了保证SCADA系统各站点之间的数据交换的实时性,使其及时、准确、可靠、协调、高效率的工作,SCADA系统的数据更新应采用多种方式进行,如周期扫描、例外扫描、查询、例外报告、报警等。
调控中心的实时服务器对各站控系统(SCS)采用点对点的通信方式。
在正常情况下,系统采用周期扫描,即按固定周期有规律的集中更新数据,SCADA数据库中的每个点根据其性质不同为它们定义不同的扫描周期。
SCADA系统对全线扫描一次的数据更新时间不应超过5s。
系统中有突变事件或特殊请求发生时(如发布操作命令、ESD、状态变化、对某一局部重点监控、发生报警等),系统将中断周期扫描,采用其它扫描方式工作,优先保证重要数据/命令的传输,确保系统的实时性。
1.7SCADA系统设置说明
三塘湖油田原油外输管道工程的各工艺站场均设置站控系统(SCS),共6套,全线水击保护ESD设在哈密末站;在远控线路截断阀室和高点检测设置远程终端装置(RTU),共3套。
*1.7.1全线ESD及水击保护系统
SCADA系统在哈密末站设置1套全线ESD及水击保护系统,对管道全线进行水击保护及紧急切断控制。
全线ESD及水击保护系统硬件包括1套可编程控制器PLC及附件,其控制器模块、电源模块、通信模块按冗余进行配置。
软件有:
ESD及水击保护系统软件、应用软件。
全线ESD及水击保护系统PLC符合IEC61508标准,按SIL2进行设计。
所采用的硬件需提供相应的SIL2证书。
1.7.2原油外输管道各工艺站场及RTU阀室
各工艺站场和远控线路截断阀室和高点检测具体的设置见表1.6-1:
表1.6-1线路站场、阀室设置表
站名
里程(km)
站间距(km)
高程(m)
牛圈湖首站
0
688
28.5
1#泵站
28.5
1550
20.9
2#泵站
49.4
2312
7.8
1#RTU检测点
57.2
2764
36.7
3#热站
93.9
2083
24.2
2#RTU检测点
118.1
2767
20.4
4#减压站
138.5
1580
36.5
3#RTU阀室
175
900
30
哈密末站
205
706
1.8环境条件
各站场的地理位置及环境条件见通用技术规格书。
2SCADA系统功能和技术要求
2.1设计依据
2.1.1自动化水平
三塘湖油田原油外输管道工程的自动控制系统采用以计算机为核心的监控和数据采集(SCADA)系统。
该系统将达到在调度控制中心完成对全线进行监控、调度、管理的自动化水平。
系统投产后,操作人员在调度控制中心通过SCADA系统可完成对管道的监控和运行管理,沿线各个截断阀室达到无人操作的运行模式。
2.1.2SCADA系统软件
SCADA系统软件采用多用户系统;所采用的SCADA软件需有至少5条国内原油管道工程的成功应用。
2.1.3输入和输出信号类型
沿线各个工艺站场检测仪表、控制设备主要信号类型如下(不限于此):
-4~20mADC或1~5VDC;
-无源接点(24VDC);
- 配套讲稿:
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