中海油天然气压缩机PLC柜投标书.docx
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中海油天然气压缩机PLC柜投标书
中海油天然气压缩机PLC控制柜
技术方案
2.总则
.说明
(1)本方案的功能设计、结构、性能、安装和试验等方面的技术要求严格按照招标书要求。
(2)本技术方案是根据招标书的技术要求,结合我公司在石油石化领域的工程经验和自动控制领域的经验而提出的在技术上完全满足设计要求的自动化工程解决方案。
(3)我公司保证提供符合本技术协议和相关的国际、国内工业标准的优质产品。
.规范和标准
本技术方案中遵循的相关国家标准和行业标准如下:
ANSI/NFPA70国家电气规范
GB11920-98电站电气部分集中控制装置通用技术条件
ISA数字处理计算机硬件测试
IEEE802局域网标准
TCP/IP网络通讯协议
IEEEE472冲击电压承受能力实验导则
GB191-90包装储运图标标志
ZBY002-81仪器仪表运输、运输储运基本环境条件及实验方法
JB616-84电力系统二次电路用屏(台)通用技术条件
IEC144低压开关和控制设备的外壳防护等级
NEMA-ICS4工业控制设备及系统的端子板
NEMA-ICS6工业控制装置及系统的外壳
ANSI488可编程仪器的数字接口
DL5028电力工程制图标准
UL44橡胶导线、电缆的安全标准
GB4720-84低压电器电控设备
DL/T5081-1997、DL/T5065-1996《电网和电厂计算机监控系统及调度数据网络安全防护规定》及行业相关技术的标准要求。
3.控制系统总体方案设计
.技术要求
(1)主电机及驱动系统
机组主电机采用佳木斯电机股份公司生产的防爆电机,压缩机组主电机功率22Kw,额定转速740r/min,防爆电机与压缩机的联接采用弹性轴销联轴器直联,动力输入端配以足够大的飞轮。
防爆电机适合海上石油平台设置。
主电机的控制柜用户自备并与PLC控制柜联动。
(2)控制系统配置功能
采用PLC自动编程控制,由标准PLC电气控制系统、触摸屏、A/D转换器、压力变送器、温度变送器、振动变送器、可燃气体探头变送器、电磁阀等组成。
电气控制柜面板上有安装有一个英寸彩色液晶显示屏,实现人机对话功能,主要实现参数的实时显示、查询参数设置值、故障报警及运行状态等。
通过给PLC控制器输入数字和模拟信号并编程,还可显示设备的其它运行状态。
★PLC电控柜(正压防爆柜)安装于橇装底座上,压缩机运行时,可以安全地检查、监测运行状态;
★符合国家标准和国家电气规范的电源开关、保险稳压器、接线端子板;
★触摸屏可编程序控制器(PLC)能够检测和控制整个运行过程、紧急故障和设备启动、自动排污、自动停止到压缩机工作状态,并能够显示故障原因及处理措施,同时显示报警状态;
★自动监测系统在监测到以下状态时,系统将自动显示并关机:
压缩机安全停机要点,并设灯光指示器。
(3)机组控制点(显示、控制、报警和停车保护)
压缩机
检测项目
仪表安装位置
显示
控制
报警
停车
进气压力高/低
控制盘/就地
√
√
√
排气压力高/低
控制盘/就地
√
√
√
润滑油压力低
控制盘/就地
√
√
√
进气温度高
就地
√
√
√
一级排气温度
√
√
√
二级排气温度
√
√
√
终级排气温度高
控制盘/就地
√
√
√
润滑油温度高
控制盘/就地
√
√
√
进气洗涤罐液位高
√
√
√
√
一级缓冲分离罐液位高
√
√
√
√
二级缓冲分离罐液位高
√
√
√
√
曲轴箱润滑油液位低
就地
√
√
曲轴箱润滑油温度低
就地
√
√
垂直振动大
就地
√
√
√
水平振动大
就地
√
√
√
可燃气体浓度A高
√
√
√
可燃气体浓度B高
√
√
√
电动机
检测项目
仪表安装位置
显示
控制
报警
停车
电动机运行状态
控制盘
√
轴伸端温度高
√
√
√
排轴伸端温度高
√
√
√
定子线圈A温度高
√
√
√
定子线圈B温度高
√
√
√
定子线圈C温度高
√
√
√
电机振动大
√
√
√
设灯光指示器
●开机等待●每级气缸吸入压力低●每级气缸吸入压力高
●每级气缸温度高●每级气缸排气压力高●每级气缸排气温度高
●电机过载停机●紧急停机开关
(4)控制系统技术条件
名称
基本技术参数
用途及功能描述
标准及防爆标志
TD-CNG-SZ5A26/22BB压缩机控制柜
电源:
220V/2A
DI:
24点
DO:
16路
AI:
12路
显示屏:
10″
机组控制
1、启停、加载/卸载;
预报警、故障停机;
报警、事件记录
设定、整定值调整
工艺参数、报警信息及提示直观显示
IEC79-1:
1990
dⅡBT4
压力变送器
4~20mADC输出
进气压力监测
dⅡBT4
压力变送器
4~20mADC输出
一级排气压力监测
dⅡBT4
温度变送器
4~20mADC输出
一级排气温度
dⅡBT4
温度变送器
4~20mADC输出
电机定子温度
dⅡBT4
温度变送器
4~20mADC输出
工艺气出口温度
dⅡBT4
进气阀控制
24VDC
进气阀ON/OFF控制
dⅡBT4
压力变送器
4~20mADC输出
润滑油压力监测
dⅡBT4
温度变送器
4~20mADC输出
润滑油温度监测
dⅡBT4
压力变送器
4~20mADC输出
工艺气冷却水压力监测
dⅡBT4
压力变送器
4~20mADC输出
气缸冷却水压力监测
dⅡBT4
温度变送器
4~20mADC输出
工艺气冷却水温度监测
dⅡBT4
温度变送器
4~20mADC输出
气缸冷却水温度监测
dⅡBT4
振动变送器
4~20mADC输出
垂直振动监测
dⅡBT4
振动变送器
4~20mADC输出
水平振动监测
dⅡBT4
(5)PLC控制柜
压缩机PLC控制柜采用正压防爆型控制柜,由深圳市自动化技术有限公司集成(柜体由具有防爆资质的企业生产)。
每台压缩机控制柜应完成压缩机及其配套的风扇电机、冷却循环液泵、预润滑油泵电机等的控制,并完成其联锁控制。
水泵、预润滑油泵等应采用断路器、交流接触器、热继电器的配电方式。
(注:
考虑到防爆柜内部空间有限,该部分内容可能要跟据现场情况安装于另外一个动力柜中)
(6)系统启动过程
按下启动按钮→系统运行指示灯亮→检测润滑油液位→不正常显示报警信息“润滑油液位低”;正常→检测“润滑油温度”≥“润滑油加温启动温度”,不正常显示报警信息“润滑油温低”;正常→启动水泵→不正常显示报警信息(水泵运行无返回)并停水泵;正常→检测水压,若20秒达不到要求(小于水压低限或大于水压高限)显示报警信息(水压偏低或水压偏高)并停水泵,水压达到要求→不正常显示报警信息(运行无返回)并停水泵电机;正常→启动注油泵→不正常显示报警信息(注油泵运行无返回)并停水泵、注油泵电机;正常,延时(注油泵启动运行时间)到→开启排污阀(YV1)→延时5秒→主电机直接起动→不正常显示报警信息(主机运行无返回);正常,关闭排污阀、开启进气阀→延时(开启报警时间)到→开启报警系统,进入正常运行、监控状态。
.系统架构
由于石油石化行业对自动控制系统要求极高,一旦出现非正常停机,将有可能造成巨大的经济损失。
因此保证控制系统的正常运行非常重要。
而传统的单机控制模式,在电源、现场信号或处理器出现故障时,不可避免的要造成停机,导致不可想象的后果。
根据以上要求以及我们在石油石化行业所积累的工程经验,本系统拟采用美国Rockwell公司AB品牌的ControlLogix冗余系统来实现对现场设备进行控制以及运行状态的数据采集。
该系统包括两个互为备用的冗余控制器机架、一个作为远程I/O节点连接到控制器系统中的IO机架和一个触摸屏,通讯采用冗余的CONTROLNET网络,并把所有信号接入系统处理器中。
为进一步提高系统的可靠性和相互影响,IO输入输出均采用16点隔离型模块,每个通道都为隔离型,以避免当某个通道出现故障时影响到整个系统的运行。
输入/输出是否配置防雷栅,将在设计联络会上,根据具体情况而订,现方案未提供防雷栅,但配置信号和电源防雷装置。
由于目前只有A-B的触摸屏支持冗余ControlNet网路,因此本系统选择A-B品牌的触摸屏。
在触摸屏组态中显示操作板显示组态画面和相应功能,具备报警事件记录和排序等功能,保证程序的完整性及可靠性。
由于本系统采用处理器冗余、网络冗余以及电源冗余的系统结构,使得系统运行更加稳定、可靠,该结构已在石油石化行业中许多项目中得到成功应用,完全能满足石油石化行业的要求。
PLC控制系统的结构示意图如下:
.成套设备清单及相关成套设备介绍
3.3.1.成套设备清单
A1.处理器冗余控制站
序号
型号及规格
名称
生产厂家
数量
1
1756-PA72
电源模块
AB
2
2
1756-A4
ControlLogix4槽框架
AB
2
3
1756-L61
LOGIX-L612M内存处理器
AB
2
4
1756-CNBR
ControlNet通讯接口模块
AB
2
5
1757-SRM
冗余模块
AB
2
6
1757-SRC1
冗余电缆1米
AB
1
A2.IO远程站(系统要求DI:
24;DO:
16;AI:
12,实际配置DI:
48;DO:
32;AI:
32;AO:
8)
7
1756-PAR2
冗余电源模块
AB
1
8
1756-A10
ControlLogix10槽框架
AB
1
9
1756-CNBR
ControlNet通讯接口模块
AB
1
10
1756-IB16I
隔离型16点数字量输入模块,12/24V
AB
3
11
1756-IB16I
隔离型16点数字量输入模块,12/24V
AB
2
12
1756-IF16
模拟量输入模块,8路差分或16路单端
AB
2
13
1756-OF8
模拟量输出模块,8路电压或电流
AB
1
14
1756-N2
空模块
AB
1
15
1756-TBCH
36点接线臂
AB
7
16
1756-TBNH
20点接线臂
AB
1
A3.网络附件
17
1786-TPR
T型接头
AB
8
18
1786-XT
75欧终端匹配电阻
AB
4
19
1786-RG6
控制网电缆
AB
1
B.触摸屏及软件
1
2711P-T10C15A2
触摸屏
AB
1
2
RSVIEWSTUDIO
触摸屏编程软件
AB
1
3
RSLOGIX5KProEdition
PLC编程软件
AB
1
4
2711-NC3
触摸屏编程电缆
AB
1
5
1756-CP3PLC
编程电缆
AB
1
C.盘柜与附件
1
800W×600D×2000Hmm
正压防爆柜
1
2
控制柜内电缆和附件
控制柜内电缆、路轨、线槽等附件
国产
1
3
Sitop冗余电源
冗余24V电源,10A
西门子
1套
4
MY2+PYF08AE
继电器及座
欧姆龙
32
5
C65N
断路器
施耐德
5
6
UK10-DREHSI
带刀闸信号端子和普通信号端子
威德米勒
300
7
信号和电源防雷装置
进口
2
根据现有标书,变频器控制柜将在提供具体技术要求后再出成套方案。
3.3.2.ControlLogix产品
3.3.2.1.ControlLogix概述
ControlLogix作为RockwellAutomation最新一代的控制系统之一,它集成了众多新技术,将顺序控制、过程控制、传动控制、运动控制、其它特殊功能(例事件记录)、通讯网络和最新的I/O技术集成在一个先进的平台里。
ControlLogix系统为多种类型的控制提供了高性能的控制平台,和传统的PLC和DCS相比,ControlLogix具有体积小、具有结构灵活、性能优良、使用方便、更高的性能价格比等优点,同时系统在可靠性、安全性、冗余功能、用户界面、信息集成、先进控制等方面都做得相当完善、出色。
作为RockwellAutomation公司最新一代控制系统平台-Logix的重要组成部分,被称之为真正的混合型控制系统,它基于Logix平台采用了先进的NetLinx技术,摒弃了传统的DCS\PLC\SCADA系统相互独立、不易操作管理、通讯效果差的缺点,真正做到了三电一体化,单一ControlNet网络能将所有DCS控制器、PLC控制器、传动控制器、运动控制器等用于不同用途的控制器连接在一个网络上,控制器之间的无缝连接使得通讯没有瓶颈现象,真正保证了系统的实时性、可用性。
而且独特的NetLinx技术还使得网络之间的通讯全部透明而不需要有任何的控制器介入,在工厂的ERP系统中可以很方便地直接浏览现场的任意一个设备的运行情况,真正成为了透明工厂。
ControlLogix系统完全符合基金会现场总线(FF)标准,它在完全支持传统I/O卡件的同时,可非常方便地处理FF智能仪表的所有信息。
系统所涉及的全部组态都集成在统一的开发软件包中,因此使用起来非常方便清晰。
ControlLogix通过系统提供的专用接口,可以方便的连接并控制第三方控制系统。
支持的第三方控制器多达30多种,例如GE、西门子、霍尼韦尔、施耐德等控制器。
系统服务器采用微软的视窗2000服务器版(Windows2000Server)作为操作系统,因而本身具备WebServer的功能。
另外,在系统集成的开发软件包中提供了新的Web开发人机界面软件,支持IE浏览器,因而可以通过远程网络访问ControlLogix系统服务器,例如,使用电话拨号访问服务器。
通过先进的组态工具和对编程和内存要求较少的内存结构和符号编程,用户可大大提高工程的生产率。
通过ControlLogix特有的闪存升级固件(flash-upgradable),用户在ControlLogix中的投资就能得到可靠保障。
灵活的ControlLogix平台允许用户混合使用多个处理器、多种网络和I/O,而没有任何限制。
随着应用的不断扩展,用户可以使用Netlinx系统结构,通过EtherNet/IP,ControlNet和DeviceNet网络来实现控制和设备组态以及信息采集。
ControlLogix是功能的模块化,用户能够有效地设计、建立和更改平台,从而极大地节省培训费用和工程实施费用。
该系统的推出受到了业界的高度重视,曾多次获奖并在2000年获得由权威杂志《控制》评选为用户最受欢迎的控制系统第一名。
该系统已广泛应用于各个领域并在国内有很多的用户。
3.3.2.2.ControlLogix的技术优势
罗克韦尔的Allen-Bradley的DCS系统ControlLogix控制平台为用户提供了低成本的分布式控制系统并具有下列特点:
·无缝连接和开放性:
易于和现有DCS、PLC系统集成,现有网络的用户可以与其它网络上的程序控制器透明地收发信息。
·快速性:
ControlLogix平台通过背板提供了高速数据传输,而且ControlLogix控制器提供了一个高速控制平台,提供了一种模块化的控制方法。
·可升级:
根据您的需要,增加或减少控制器和通讯模块的个数,可在一个机架内使用多个控制器。
请选择满足用户需求的控制器内存容量。
·工业化:
提了一个硬件平台,可耐受振动,高温和各种工业环境下的电气干扰。
·高度集成化:
建立一个集成了多技术的系统平台,包括顺序控制、运动控制、传动控制和过程控制。
·结构紧凑:
适用于控制高度分散并且配电盘空间有限的应用场合。
3.3.2.3.ControlLogix的特点
·作为ControlLogix系统的关键,Logix5550控制器是一个功能很强的工业处理器,它内部采用32位的高性能工业级别微处理器,支持实时的多任务操作系统,处理速度要求每千字节指令字处理速度不超过毫秒;
·ControlLogix的内存采用完全的自动内存分配机制,内部采用快速内存,用户只需通过软件即可将处理器和I/O模块、网络模块升级至最新版本;
·ControlLogix支持多处理器结构、双处理器热备系统;
·ControlLogix提供电源冗余结构、网络冗余结构;
·ControlLogix支持CPU、I/O模块、通讯模块及可拆卸端子排等的带电插拨;
·ControlLogixI/O采用了Producer/Consumer用户联网模型,I/O模块仅在需要的时候产生信息而不是等待控制器去查询数据,通信更为有效;
·I/O模块可完全的软件配置,包括模块信息刷新时间、模拟量工程标定、上下限报警、斜率限制等;
·I/O模块具有强大的自诊断能力,模块能不依赖于处理器查询而自动生成点级的出错报告,提供点级的时间戳(TimeStamp)信息;
·ControlLogix控制规模可达数字量128000点,模拟量4000个回路;
·金属式框架,良好的机械和防腐性能,各种插槽式模块都符合完全的无风扇设计要求;
·处理器经过特殊的涂覆处理,能抗酸性和腐蚀性,能符合工业环境中使用标准;
·工业认证(Class1/Division2/UL/CSA/CE);
·系统工作温度0°C--60°C,相对湿度5%--85%;
·MTBF(平均无故障时间):
>300,000小时,部分模块达到100万小时。
3.3.2.4.ControlLogixI/O模块特点
ControlLogix提供了应用广泛的各种模块,模块具备点级故障自诊断检测功能,大大提高和增强了智能化的控制能力。
所有类型的I/O模件采用光电隔离技术,具有统一尺寸,可以带电插拔。
·数字量输入模块
16点和32多种规格、点支持带电插拨、点级的故障报告和现场级的诊断检测、数据时标功能、完全软件可配置、故障锁定功能、开路检测功能、故障时标功能、隔离功能、可拆端子块。
·数字量输出模块
16点和32多种规格、支持带电插拨、点级的故障报告和现场级的诊断检测、数据时标功能、故障锁定功能、完全软件可配置、隔离功能、可拆端子块。
·模拟量输入模块
8路和16路多种规格、4~20mA/1-5V输入,分辨率13~16位、支持带电插拨、点级的故障报告和现场级的诊断检测、数据时标功能、故障锁定功能、完全软件可配置、可拆端子块。
·模拟量输出模块
4路和8路多种规格、4~20mA/1-5V输出,分辨率13~16位、支持带电插拨、点级的故障报告和现场级的诊断检测、数据时标功能、故障锁定功能、完全软件可配置、可拆端子块。
·RTD输入模块
6路、支持100Ω、200Ω、500Ω、1000ΩPt,分辨率13~16位、支持带电插拨、点级的故障报告和现场级的诊断检测、数据时标功能、故障锁定功能、完全软件可配置、可拆端子块。
·热电偶输入模块
6路、支持B、E、J、K、R、S、T、N、C、L、C型热电偶,有温度与非线性补偿、分辨率13~16位、支持带电插拨、点级的故障报告和现场级的诊断检测、数据时标功能、故障锁定功能、完全软件可配置、可拆端子块。
3.3.2.5.成套PLC组件介绍
由于ControlLogix各种模块的高品质、高可靠性等上述特点,在功能上完全满足设计要求前提下,在本工程中数字量输入输出I/O采用16点的模块,模拟量输入优先选用16点的模块,模拟量输出选用8点的模块。
(1)控制器模块及冗余功能的实现
系统选用1756-L61控制器,扫描梯形图的速度是1756-L55控制器的两倍,执行功能块、浮点数运算和控制指令的速度是1756-L55控制器的4倍。
控制器冗余系统的主要是通过1756-SRM模块来实现的,该模块可确保两个控制器同步运行,即一主一备。
当主控制器出现故障时,备用控制器立刻投入运行状态,使得系统始终保持正常运行。
(2)控制网络模块
控制网模块采用AB冗余的控制网模块1756-CNBR,支持A、B两个控制网通道,当某个通道的网络出现故障时,另一个通道的网络立刻投入使用,确保网络的正常运行。
具体参数如下表所示:
(3)电源模块
本系统远程IO机架使用冗余电源,它由两个电源模块和一个冗余模块组成。
在一路电源故障时另一路电源马上投入使用,确保IO机架处于正常工作状态。
ControlLogix电源主要参数如下表所示:
(4)数字量输入模块
(5)数字量输出模块
(6)模拟量输入模块
3.3.3.彩色液晶触摸屏
触摸屏选用美国AB公司2711P-T10C15产品,该系列触摸屏主要规格参数如下表:
.控制系统功能
3.4.1.监控系统软件功能
我公司采用A-B公司RsLogix5000软件包(由RSLink通讯软件、RSLOGIX5K编程软件和
CONTROLNET网络组态软件组成)开发控制系统程序,实现对系统的设备运行参数和状态进行监视,并
对系统中所有的被控对象进行控制,将相关的参数(TAG点)送触摸屏,完成人机界面的组态。
具体相关软件功能如下:
3.4.2.数据采集功能
LCD画面显示包括工艺流程及测量参数显示,控制对象状态能显示成组参数。
当参数越限报警或控制对象故障或状态变化时,以不同颜色进行显示,并有音响提示(可通过LCD操作站实行闭锁)。
我方将完全根据工艺流程设计LCD画面,所有被监控的信号都能打印记录。
3.4.3.记录功能
包括:
定期打印(班报、日报、月报)、报警打印、召呼打印、趋势记录。
(1)参数越限报警记录
监控系统将对某些参数以及计算数据进行越限监视,有些量如温度量等还将进行趋势记录,即进行变化梯度监视。
这些处理包括越限报警、梯度越限报警、自动显示、记录和打印等。
(2)事故顺序记录
当发生事故时,监控系统将立即响应,并采取以毫秒级时间分辨率予以记录、自动显示报警语句、启动语音报警、自动推出相关画面等一系列操作。
监控系统能将发生的事故按其发生的先后顺序记录下来,以便查询与分析。
事故顺序记录可显示、打印和存入历史数据库。
每条记录有测点名称、描述和时标。
(3)故障及状态显示记录
监控系统定时扫查各故障及状态信号,一旦发生状
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