项目需求分析报告.doc

延安甲醇汽（柴）油调制中心项目需求分析报告文 档 作 者： 唐刚 日期：2012-5-20项 目 经 理： 雷建锋 日期：2012-5-22管 理 员： 高卫卫 日期：2012-5-22目录1引言21.1编写目的21.2项目背景21.3定义21.4参考资料21.5产品的描述3系统IO需求51.6产品的功能61.7开发环境72具体需求132.1内部功能需求132.2外部接口需求132.2.1用户界面132.2.2硬件接口152.2.3通讯接口152.3性能需求15项目需求分析报告关键词： 罐区 系统 1 引言我国大部分成品油库在罐区储运方面，主要使用不同的自控系统和控制级罐区仪表实现输入、输出的监控，防止油品跑、冒、漏、窜等事故；对于油品的输转计量，主要依靠人工检尺、人工采样和人工计算。这样很难保证数据准确、可靠、及时地进入企业的信息库，更谈不上对相关信息的二次深度加工与应用。实现油品的输转计量自动化，将会极大地提高企业的管理效益。1.1 编写目的为了更好的使成品油库区的管理者了解、理解自动监控系统在我国成品油库区储运方面的具体功能，以及将其应用在实际罐区中的重要性和必要性。1.2 项目背景使用单位：陕西延长中立新能源有限责任公司建设单位：陕西化建有限责任公司系统提供单位：陕西海丰能源自动化有限公司此系统与装车系统、安防系统组成此项目的完整系统（说明：此三中系统之间没有必然联系，相互独立）1.3 定义【列出文档中用到的专门术语的动议和缩写词的原文】1.4 参考资料可编程控制器（PLC）询价书（档案号：S11411B-11-控-PLC-2-0）伺服液位计规格书（档案号：S11411C-01-控-仪规表-4-0）平均温度计规格书（档案号：S11411C-01-控-仪规表-4-0）音叉液位计开关规格书（档案号：S11411C-01-控-仪规表-4-0）中华人民共和国标准和规范（包括部颁标准和规范）标准号题目GB 50093-2002自动化仪表工程施工及验收规范GB 50183 原油和天然气工程设计防火规范GB 50058 爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范GB 836.1 爆炸性气体环境用电气设备第1 部分：通用要求GB 836.2 爆炸性气体环境用电气设备第2 部分：隔爆型“d”GB 836.4 爆炸性气体环境用电气设备第4 部分：本质安全型“i”GB 4208 外壳防护等级的分类GB/T 887 电子计算机场地通用规范GB/T 361 计算站场地安全要求GB/T 260 不间断电源设备GB 50116 火灾自动报警系统设计规范SY 0025 石油设施电气装置场所分类GB 50174 电子计算机机房设计规范GB50093 自动化仪表工程施工及验收规范GB50074 石油库设计规范1.5 产品的描述陕西延长中立新能源有限责任公司延安甲醇汽（柴）油调制中心（含成品油库）项目PLC系统中需要自动化软硬件产品一套，系构成包括监控管理系统、过程控制站、操作站、工程师站和通讯系统，并满足询价书如下需求：n 服从和完整性原则：系统必须满足询价书且完整；n 冗余原则：1:1冗余；n 负荷原则：软硬件负荷不超过60%；n 备件原则：接线卡板、I/O卡件按系统配置数量的10的原则留出备件，配置数量不足10个按10个计算； 该系统以下列要求为设计原则：n 系统具有高可靠性、稳定性和灵活性，以保证生产安全可靠地运行。n 系统能定期对自身进行自诊断并且形成报告，能监视整个系统的工作状态，以便于对系统的维护和维修。n 系统具有较高的性能价格比。n 系统采用的硬件（Rockwell的PLC系统和其同一品牌的远程IO）、软件（无限点并以此生成的监控管理系统软件，正版的SQL-Server数据库管理系统）和工业管理型交换机（赫斯曼）都已经代表当今世界先进技术水平，并且经过实践考验证明其是安全、实用的产品。n 控制中心的服务器采用实时多任务Windows 操作系统；操作员工作站的操作系统采用Windows 。n 系统应具有强大的人机对话能力。n 系统的硬件和软件的可利用率（可用性）达到99.99%。当系统同时须完成打印、编程、画面显示时，实时采集系统不能被中断。系统的硬件和软件的设计及配置能满足上述指标。n PLC系统软件应允许其它的应用程序和用户存取其数据库的数据。以安全要求为条件，数据能够在PLC系统和其他系统之间传输。n 系统对询价书所列出的所有信号点已经真正冗余热备设置。当发生故障时，能自动进行故障切换，自动对系统的数据进行备份，为运行管理提供可靠的保障，以保证系统正常、可靠、平稳地工作。n 控制中心的服务器、局域网（LANLocal Area Network）、控制设备（系统）的CPU 和电源以及其自身的网络、通信接口等均已采用冗余热备的方式n PLC系统的软件是模块化的，以便于PLC系统组态时增加、删除和定位。n 硬件应在性能上是模块化的，允许将来在容量和功能上的扩展。系统应容易增加磁盘驱动器、存储器、终端和外部设备等，且不中断其它在线网络设备的运行。n 在控制中心的任何一个操作员工作站都可完成其所要求的功能。n 控制中心、远程控制单元的系统均应在有可能将由于雷击（直击雷、感应雷等）产生的高压导入计算机系统的接口位置设置完善的防雷击和浪涌保护措施。至少应对以下的内容进行防雷击和浪涌保护：与其它网络的连接处、供电系统的连接处、与其他系统的通信接口、库区内所有与PLC系统的输入/输出接口等。n 在正常情况下，由控制中心对整个东方储罐进行监视和控制。调度和操作人员在控制中心通过计算机系统完成对全库区的监视、操作和管理。n 通常情况下，各现场监控单元无须人工干预，全库区的控制系统在控制中心的统一指挥和管理下完成各自的工作。n 当数据通信系统发生故障或控制中心主计算机发生故障或系统检修时，可切换成现场人工就地控制。系统IO需求类型数量要求AI1524VDC，4-20毫安，有源DI490干触点（机泵状态）DO22524VDC，有源输出（机泵控制，电磁阀）AI（冗余）224VDC，4-20毫安，有源AO（冗余）224VDC，4-20毫安，有源Modbus RTU7RS485系统架构1.6 产品的功能本自动化的核心是库区控制及管理系统，它实时采集库区储存及收发过程的液位、温度、压力、流量等工艺参数及各种电机、泵运行状况的信号，经数据处理后进行储运参数的显示、安全连锁、报警并生成统计报表，可操作电/气动阀门、机泵。罐区和装卸区、码头和污水处理等区域各设置PLC 子站，独立完成数据采集和控制，通过冗余光纤环网，将实时生产信息存储至服务器。罐区监控管理操作站具备完成库区储存物料动态监测、安全监控、泵机监控、阀门控制等功能，能对库区生产运作进行符合国情的库区全面检测、数据处理、监控、管理、统计、报表、操作管理及事件管理，系统的操作站要求功能完善、操作方便、画面美观清晰。操作站还能与上一级管理网络实现信息联网。操作站使用的组态软件是通用无限点PLC软件，报表的制作采用正版的水晶报表软件，方便用户自定义报表。能支持图形化组态，支持OPC、数据库、网络、WEB，能提供罐区使用的各种仪表的设备驱动。库区控制及管理系统主要目标 库区控制以及管理系统主要实现的目标如下：n 实时储罐参数采集、处理n 实时库存、输转、运行状态采集监视n 罐区安全监视，报警及事件记录n 泵阀设备状态监视及遥控、安全联锁n 操作权限管理和操作管理记录n 数据的保存、统计和报表n 罐区信息的集中和传送 n 省人，减轻劳动强度，保障安全，杜绝跑、冒、n 漏、窜，提高调度水平和储罐利用率，强化管理，n 为全局管理提供可靠的数据信息库区控制及管理系统检测功能库区控制及管理系统的检测功能如下：n 液位、温度、压力、流量、密度、泵阀开关状态、可燃气体报警状态等n 数据处理功能：n 储罐体积计算、静压补偿计算、温度补偿计算等n 控制功能：n 泵开关、阀开关、联锁控制n 监督功能：n 液位、温度、压力的高低限设置，超限报警并记录，阀门操作n 非正常操作的报警和记录，可燃气体超限报警和记录n 屏幕显示功能，可组态n 操作管理功能：n 重要操作的权限设置，操作记录：操作员、时间、内容，重要事件记录，事故的分析、操作权限和操作责任n 报表生成功能：n 各式统计报表、实时报表生成和打印，可组态1.7 开发环境系统选用德国HIRSCHMANN工业交换机，构成冗余环以太网。此方式允许4个不同的故障点，是最为可靠的冗余方式。交换机集成了德国赫斯曼公司的专利技术，如果光缆有断点，网络系统自愈时间为小于500毫秒。该交换机还带有SNMP管理单元，而且支持基于WEB的网络管理，这为快速地进行网络组态、诊断、故障定位和管理提供了方便。为了满足对网络可靠性和实时性等方面的要求，选用德国赫斯曼公司的工业以太网交换机组建冗余以太环网系统具有如下特点：n 交换机是完全工业级的网络产品，牢靠的重负荷设计，其性能指标远远超过普通的OA网络产品。它采用导轨方式安装，无风扇设计，工作温度范围为055，工业保护等级IP20，使用寿命长。按照MIL-HDBK-217F标准在常温下测试的结果表明：其MTBF(平均无故障时间)为351000小时(约为40.1年)。n 可靠性高，交换机采用双电源冗余输入，光纤环网具有线路冗余功能，且双环双节点的冗余方式允许4个不同的故障点，是最为可靠的冗余方式。由于该交换机集成了德国赫斯曼公司的专利技术，如果光缆有断点，网络系统自愈时间为20500毫秒。而其它的以太网交换机只有当它支持SPT(生成树)算法时才可以连成环状拓扑结构，而且当线路产生断点时，链路恢复时间为3090秒级，不能满足工业应用的要求。n 主干网为全双工交换式光纤环网。由于全部采用了交换机，整个网络分成了多个不同的网段，连接到网络上的各台计算机和PLC均分属于不同的冲突域，从而保证了数据传输的实时性。n 网络安装和故障诊断比较方便。交换机带有SNMP管理单元，而且还集成有基于WEB的管理系统，这为快速地进行网络组态、诊断、故障定位和管理提供了方便。SNMP，即简单网络管理协议（Simple Network Management Protocol），精确定义了管理员如何与代理之间进行通信。所谓管理员（Manager），指的是在网络管理员计算机上运行的客户程序，而将网络设备上的服务器应用程序称为代理(Agent)。n 交换机的冗余管理功能允许多环复合冗余，便于今后对系统进行扩展。n 安全性好，可以关闭不用的交换机端口，防止外部设备的非法接入。n 扩展性和兼容性好。符合IEEE 802.3标准，支持TCP/IP通信协议，是成熟和现代的工业网络解决方案，提供了各种工业控制设备的通用传输平台。虽然应用于自动化技术的以太网标准与办公室以太网相同，但对于网络产品的要求却完全不同。在无间断的工业应用领域，需要网络在极端条件下稳定地工作，如在电磁场干扰，高的运行温度和机械负荷的条件下。工业以太网卡轨系列为满足工业自动化应用所有条件需求而专门设计。为了迎接这些挑战，赫斯曼推出了“冗余超级以太环网”，即便在网络重新组态时，它也能确保连续的生产运行。“超级以太网环”同样允许在网络运行时对它进行维护和扩充。本方案中采用的德国赫斯曼公司的工业以太网交换机其性能指标远远超过一般的OA网络产品。它与一般OA网络产品之间的区别如下表：HIRSCHMANN 一般OA网络产品即插即用是是支持标准以太网协议是是元器件和设计完全工业级满足办公要求即可工作电压24V DC220V AC电源冗余双电源一般没有工作温度0 +55+5 +40冷却方式无风扇有风扇附加报警触点有无自动协商与全双工是是各端口工作方式自定义有一般没有电源掉电报警有无链路故障报警有一般没有符合标准CE, EN50082-2 （工业级）EN 55022 Class BEN 55022 Class AcUL 508EN50082-1（OFFICE级）支持容错冗余光纤环网完全支持一般不可以做环网环网切换时间小于500ms30s90s*秒级网络管理支持SNMP,WEB,RMON等取决于不同厂家远程网络监控RMON标准支持取决于不同厂家MTBF大于等于351000h备品备件供货时间10年以上35年快速工业以太网交换机为大型决定性以太网/快速以太网的构筑提供了快速、便捷且有投资回报的解决方案。交换机的一个重要特征为超级冗余环的概念，传输过程中的故障将在少于500ms内被查出，并且将数据切换到冗余通道。这一功能可通过卡轨交换机上的DIP开关实现。赫斯曼公司开发的这种功能将确保终端网络和系统的可靠性。这种功能亦可用于对已有正在运行网络的扩展。人机界面IFixiFIX 是一套提供现场数据采集，过程可视化及过程监控功能的工业自动化软件解决方案。iFIX是GE Fanuc DynamicsTM 工业自动化软件解决方案家族中的HMI/PLC软件组件，实现过程监控，并在整个企业网络中传递信息。基于组件技术的GE Fanuc Dynamics还包括了高性能的批次控制组件，软逻辑控制组件，及基于Internet功能组件。所有组件能无缝地集成为一体，实时、综合的反映复杂的动态生产过程。今天，GE Fanuc DynamicsTM自动化软件解决方案已在世界范围内众多工业领域被广泛采用。GE Fanuc iFix软件中包含了大量强大的图形化工具，允许用户能够快速直观地建立面向过程的实时窗口，借此优化产品质量，提高过程性能。正因为FIX软件内部独一无二的分布式客户机/服务器结构设计，用户可以在企业的所有层次位置上都很方便地获得实时过程信息，无论是在控制室还是在会议室，都可以进行交互操作，作出更快、更有效的决策。iFIX软件不仅包含大量图形工具，使用户能够快速简单地开发系统，而且GE Fanuc iFix软件提供了工业界最为强大的功能，包括实时过程的监视和监督控制，报警和报警管理，历史趋势，统计过程控制，基于用户的安全系统，方便的系统扩展，网络等。作为结构最简单，使用最方便，功能最强大、最经济的软件产品。iFIX PLC软件包含了所有HMI的功能、易于使用性以及多节点网络特性。iFIX采用许多工业标准技术，保证其开放性和可扩展性，使得系统的开发和集成变得十分简便。这些技术包括：n 即插即解决技术（Plug and SolveTM）- GE Fanuc公司独特的专利技术，是微软组件对象模型（COM）的应用，使得GE Fanuc的产品方便地集成其他第三方的COM 组件，让用户根据需要把最优秀的第三方组件集成于整个系统中。n iCoreTM :GE Fanuc Dynamics组件技术核心 - 是GE Fanuc特有技术和微软DNA技术相结合而形成的工业标准框架。包括：n 内嵌式VBA（Visual Basic for Application）- iFIX采用微软标准的VBA作为对象的描述语言。所有对象的属性，方法，事件在iFIX中是开放的，通过点击鼠标右键得到，运行命令十分简单。iFIX提供微软标准的VBA编辑器，允许用户开发自己的程序代码，实现与关系数据库的连接，及其他功能。n 全面支持Active X控件 - GE Fanuc WorkspaceTM 是一容器，方便、简单地集成任何第三方Active X控件到GE Fanuc Workspace中。如在Workspace中直接插入Ms Word和Excel文档，其相应的菜单、工具条在Workspace中能自动显示，如同在MS Word和Excel中工作一样。n 安全容器（Secure ContainmentTM）- GE Fanuc专利技术，保证嵌入系统中的任何一个Active X控件出错时不会对系统造成不可预料的错误。完全避免数据丢失、中断控制过程、以及由此所造成的损失。n OPC(OLE for Process Control) : GE Fanuc作为制定OPC标准的公司成员之一，全面支持OPC标准。iFIX既可以作为OPC服务器，也可以作为OPC客户端。开发人员可以从任何一个OPC 服务器直接获取动态数据，并集成到GE Fanuc Workspace内，GE Fanuc是OPC基金会的发起人和标准的制定者。n ODBC/SQL : iFIX全面支持ODBC API接口，可直接把实时数据写入一个或多个关系数据库。另外，iFIX可读、删除关系数据库的数据，并可从关系数据库回写到iFIX实时数据库中。iFIX提供SQL Server 7.0集成安装方式，方便、快速访问SQL Server 7.0，减少系统开发时间。这种分布式结构的优势在于系统弹性较大，控制器任意扩充，而无需额外添置任何软件，如果增加操作员，只需增加低成本客户端软件就可以。另外可以通过使用更低成本的客户端只读软件，可以很方便地实现管理层（厂长总工）对工业现场的动态画面，曲线，数据，报表等实时监视。工程组态软件RsLogix5000为方便用户开发控制程序，罗克韦尔自动化提供了功能强大的RSLogix5000 32位编程软件。其具有相当友好的界面，并可通过网络进行远程编程。提供了易于使用、符合IEC1131-3标准的界面，基于标签符号的编程方式，支持结构、数组等复杂的数据类型，功能强大的、满足各种应用需求的指令集。只需使用RsLogix5000 Professional一种编程软件包，可以完成顺序控制、过程控制、传动控制、运动控制和安全控制6种控制模型。开发人员还可对程序离线仿真。其运行环境为Win 2000/XP/VISTA，学习使用方便，并支持中文描述。RSLogix5000满足多人同时对系统中各控制器进行程序编制以及调试工作，即同时使用程序编辑软件，而系统投运后，只需个别维护人员使用这些软件。功能特性如下：n 灵活的梯形图及功能块编辑工具。无论梯形图或功能块编辑器都为用户提供了标准的、易于使用的、直观的编程界面，允许用户同时编辑多条梯级，各种指令的输入都可以通过简单的鼠标点击或文本输入的方式完成。n 不同编程语言编程，功能块与梯形图编程方式被无缝集成于同一个处理器中，所以用户可以针对不同的应用选择合适的编程方式，并且可以方便地在功能块与梯形图之间传递参数。n 功能强大的指令集，提供梯形图及功能块编程方式。在标准的指令集之外，还提供：针对过程控制、传动控制、运动控制的专用指令，ASCII指令：用来操作、存储字符型数据，通讯指令：可以方便地完成不同设备之间的数据通讯n 提供了功能块面板图的ActiveX控件，在任何支持ActiveX的软件包中，如FactoryTalk View SE，可以方便地添加功能块面板图的ActiveX控件，通过该控件用户可以方便地完成程序的监控及参数的修改工作。n 强大的故障诊断功能，提供了一个用于程序诊断及监视的实时趋势功能：TrendX。通过TrendX用户可以在趋势画面中监视实时数据的变化情况。通过强制数据的功能可以检测程序的逻辑。多个用户可以同时监视及修改允许中的程序。n 便于使用的数据编辑器，基于IEC1131-3标准的符号编程方式。用户可以通过定义名称及类型的方式定义标签。用户定义的标签将被下装到控制器中。通过定义作用域，可以指定标签只能在某个程序内部被访问，或可供所有程序访问，可以自定义数据类型，可以将各种类型的标签组成数据。定义的标签可以通过OPC的方式被其它软件所共享，如FactoryTalk View32，这样不但节省了重新输入标签的时间，同时也避免了标签输入错误的情况。n 高安全性，内嵌了单机版的Rockwell Software security server的功能，该功能可以针对不同的用户、不同的等级，通过设置口令的方式对在线的或离线的程序进行保护。针对不同的用户可以指定：完全控制方式、只读方式、程序只读、数据读写方式；同时也提供了针对各个程序文件的限制。用户可以限制针对不同的程序文件的查看、编辑、打印及输出等操作。n 完善的帮助文档，提供了丰富的在线帮助及用户手册。对系统的设置、各种类型的I/O模板及指令集都有详细的描述及大量应用实例。同时系统还提供了一个教学软件，帮助用户快速入门 罗克韦尔自动化专利的FactoryTalk后台通讯及数据服务技术，不仅提供了高效、可靠的实时数据通讯，而且保证了控制站、上位监控及过程控制系统中数据的无缝集成，让数据共享和管理变得更容易。2 具体需求2.1 内部功能需求将罐区数据由仪表NMS5通过V1信号走总线的方式传输到数据采集器NXA，再由次设备将信号输入HIRSCHMANN交换机，经过数据转换，最后将数据输入工控机及以太网络。2.2 外部接口需求2.2.1 用户界面通过菜单或快捷键可选择各种操作画面进行动态生产状态监视。任何时候发生的报警信息均立即在报警区报道（报警同时产生报警声）。任何操作均在操作区内提示，采用菜单选择方式或屏幕上的快捷键点击方式，方便简捷，操作人员无须特别培训即可进行操作。系统提供的显示画面有如下内容： 罐区液位全貌图：显示罐区内所有储罐的液位模拟条，并以数字标出各储罐的罐号、液位、温度、容积、密度、重量等值。 工艺流程图：按区域、油品划区，显示储罐、管线、流量计、阀门、机泵及其物料进出方向，罐内液位模拟显示，并标出液位、温度值，瞬时流量和累计流量等工程量化值。 储罐参数图：每罐一幅，画面内容有罐的几何尺寸、安全高度、液位、温度、压力、液位和温度的设定限值、到限时间、体积、比重、重量，以及存放物料的名称。画面上还显示该罐的模拟液位图，以及进出口阀门的开关状态。 现场仪表分布图：提供现场仪表在罐区分布的情况，以便于仪表人员维修。 事件记录显示：登录某日发生的事件，如报警、开关机器时间、通信故障、设备故障、检测值超限等。 实时时间显示：一直在画面上显示。 快捷键显示：在上述各种显示画面上都有以文字或图标标志的相关可供操作的快捷键，用户可通过鼠标移动光标到某操作快捷键所在的位置，用鼠标点击即可进入相应的操作和控制。历史趋势趋势曲线图：可用不同的颜色和时间间隔在同一画面上最多显示8个变量，并有放大和卷动功能。并能通过移动光标显示任意位置的数据。报表制作 能定时、自动和随机打印各类报表，其中包括： 生产报表：打印输出时即时生成当时的罐区生产报表、报表内容包括当时的各项生产参数。 班报表：每班末时自动生成，保留至下一班结束。在这一段时间内随时可输出打印。 日报表：每日定时自动生成，保留至下一日报表生成为止。在这一段时间内随时可输出打印. 统计报表：按日期、物料、单位等组合条件生成统计报表，可显示和打印。 趋势数据输出：操作站的实时和历史数据能够转换为标准的数据库文件格式（DBF格式）输出到软盘中供用户存档和分析。安全保障与报警 系统具备液位开关安全联锁方式，当油罐发生高高液位报警，液位开关动作时，系统会自动关闭罐根的紧急切断阀，同时提示操作人员完成切换工作。 系统提供流程予设功能，即操作工可以设置收油顺序，当该油罐收满时，或自动或提示方式切换收油罐。 系统亦具备联锁切除功能，当仪表出现故障时，可以使其退出联锁，避免影响生产。 通过键盘可任意设定液位、温度和压力的高、低限值，当实测值超过设限值时报警。该操作为定量收发、静置、防止冒、窜、漏提供有力保障。 泵出口压力低报警系统自检功能系统具备自动检查硬件设备的功能，系统定时扫描硬件设备，一旦检测到故障，即可给予相应的处理。 当卡件出现故障时，系统则会给出设备报警，要求维护人员尽快更换故障设备。2.2.2 硬件接口工控机必须有与打印机相连的D型接口并具有其输出的功能；留有RJ45接口。2.2.3 通讯接口由USB接口和RJ45接口。2.3 性能需求画面显示、历史趋势、报表制作、安全保障与报警、系统自检功能、储罐计算功能、操作管理权限与操作记录。