PLC工程计划设计标准规范(送审稿~).doc

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1、-_前前 言言根据中华人民共和国工业和信息化部关于印发 2009 年第一批工业行业标准制修订计划的通 知 （工信厅科(2009)104）号文要求，由中国石油和化工勘察设计协会委托全国化工自动控制设计 技术中心站组织修订。 本规范的主要技术内容是：第一部分为 PLC 技术要求，包括 PLC 系统总体要求、PLC 工程设计 原则、控制器/人-机接口/操作站/编程器/通信系统等硬件部分选用原则、PLC 应用软件与组态等； 第二部分为 PLC 工程设计程序，包括 PLC 的基础工程设计、详细工程设计步骤及设计任务；第三部 分为 PLC 控制室设计以及 PLC 供电、接地、防雷系统设计；第四部分为设计服

2、务工作，即按需参加 PLC 检验、安装、联调和投运等工作。 本规范修订的主要技术内容是：. 本规范由中华人民共和国工业和信息化部负责管理，由全国化工自动控制设计技术中心站负责 日常管理。执行过程中如有意见或建议，请寄送全国化工自动控制设计技术中心站（通讯地址：上 海市徐汇区中山南二路 1089 号徐汇苑大厦 12 层，邮政编码：200030，电话: 021-64578936，传真： 021-64578936） 。本规范主编单位：中国天辰工程有限公司 XXXXXXXXXXXX XXXXXXXXXXXX本规范参编单位： XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX XXXXXXXXXXXXXXXXXX

3、XX XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX本规范参加单位： XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX本规范主要起草人员： XXX XXX XXX XXX XXX XXX XXX XXXXXX XXX XXX XXX本规范主要审查人员： XXX XXX XXX XXXXXX XXX XXX XXX XXX XXX XXX XXX-_目 次前 言 . 1 总 则 .1 2 术语和缩略语 .2 2.1 术语.2 2.2 缩略语.2 3 总体要求 .4 3.1 基本要求.4 3.2 应用要求.4 3.3 硬件配置要

4、求.4 4 控制站 .5 4.1 控制站功能.5 4.2 控制站构成.5 4.3 控制站技术要求.5 5 编程器 .7 5.1 编程器功能.7 5.2 编程器构成.7 5.3 编程器技术要求.7 6 操作员站 .8 6.1 操作员站功能.8 6.2 操作员站构成.8 6. 3 操作员站技术要求.8 7 辅助操作台和操作面板 .10 7.1 辅助操作台.10 7.2 操作面板 .10 7.3 便携式操作监视器 .10 8 通信系统 .11 8.1 通信网络.11 8.2 通信网络技术要求.11 9 软件配备及组态 .12 9.1 软件配备.12 9.2 软件组态文件.12 9.3 软件组态.12

5、 10 设计原则与职责分工 .13 10.1 设计原则.13 10.2 职责分工.13 11 PLC 工程设计程序.14 11.1 基础工程设计.14 11.2 详细工程设计.14 12 PLC 控制室设计.15 13 PLC 供电、接地、防雷系统设计.16 13.1 PLC 供电系统 .16 13.2 PLC 接地系统 .16 13.3 PLC 防雷系统 .16 14 PLC 验收测试、安装、联调与投运 .17-_14.1 PLC 验收测试.17 14.2 PLC 安装 .17 14.3 PLC 联调与投运 .17 附 录 A .18 PLC 技术规格书编制要求 .18 本规定用词说明 .2

6、1-_ContentsForword . 1 General principles .1 2 Terms and abbreviations .2 2.1 Terms.2 2.2 Abbreviations.2 3 General requirements .4 3.1 Basic requirements.4 3.2 Application requirements.4 3.3 Hardware configuration requirements.4 4 Control stations .5 4.1 Function of control stations.5 4.2 Structure

7、 of control stations.5 4.3 Technical requirements of control stations.5 5 Programmer .7 5.1 Function of Programmer.7 5.2 Structure of Programmer.7 5.3 Technical requirements of Programmer.7 6 Operator stations .8 6.1 Function of operator stations.8 6.2 Structure of operator stations.8 6.3 Technical

8、requirements of operator stations.8 7 Auxiliary console and Operation panel .10 7.1 Auxiliary console.10 7.2 Operation panel.10 7.3 Portable operation monitor.10 8 Communication systems .11 8.1 Communication networks.11 8.2 Technical requirements of communication networks.11 9 Software and configura

9、tion .12 9.1 Software.12 9.2 Configuration documentations.12 9.3 Configuration.12 10 Design principles and responsibility distribution .13 10.1 Design principle.13 10.2 Responsibility distribution.13 11 Procedure for PLC engineering design .14 11.1 Basic engineering design.14 11.2 Detail engineering

10、 design.14 12 Design of PLC control rooms .15 13 Power supply, grounding and lightning proof design of PLC .16 13.1 Power supply system design.16 13.2 Grounding system design.16 13.3 Lightning proof system design.16 14 Acceptance test, installation, integration test and commissioning of PLC .17-_14.

11、1 Acceptance test of PLC.17 14.2 Installation of PLC.17 14.3 Integration test and commissioning of PLC.17 Annex A: Requirements of PLC technical specification .18 Contents of Reference Standard .21-_1 总 则为了统一可编程控制器（PLC）在化工行业及其它过程生产行业的技术要求，总结先进的科技成果和 使用经验，推进工程设计的规范化，使工程设计符合国家有关法律法规的要求，达到技术先进、经济合 理、安全

12、适用的目的，制定本规范。 本规范适用于化工行业及其它过程生产行业新建、扩建和改建项目的安全型 PLC 方案制定、工程设 计，也适用于采购、组态、安装、联调和投运等设计服务工作。 可编程控制器的工程设计，除应符合本规范要求外，尚应符合国家现行有关标准的规定。-_2 术语和缩略语2.1 术语2.1.1 应用软件 application software 为使完成某种生产过程监控所需的计算机程序、过程、规则以及有关的文件的总称。 2.1.2 总线 bus 连接几个节点的通讯媒介，通过电子导体或光纤串行或并行传输数据。 2.1.3 组态 configuration 机架/插槽模块的布置以及（对于信号模

13、块）地址。 2.1.4 通讯模块 communication module 用于点对点通讯和总线通讯的模块。 2.1.5 中央处理器 CPU PLC 的中央处理器由控制和运算器、存储器操作系统和编程器接口组成。 2.1.6 以太网 ethernet 一种计算机局域网组网技术，它规定了包括物理层的连接、电信号和介质访问层协议的内容，符合 IEEE802.3 标准的技术要求。 工业以太网在技术上与商用以太网(即 IEEE802.3 标准)兼容，但在产品的材质选用、产品强度、适 用性与实时性、可操作性、可靠性、抗干扰性和本质安全等方面更能满足工业现场的需要。 2.1.7 现场总线 fieldbus

14、安装在生产过程区域的现场设备/仪表与控制室内的自动控制装置/系统之间的一种串行、数字式、 多点通信的数据总线。 2.1.8 生命周期 life cycle从工艺概念设计开始到 PLC 功能停止使用的全部时间。 2.1.9 局域网 local area network - LAN 一种配置在用户场所、在有限地域内用于数据站之间进行数据通信的数据网络。 2.1.10 网络协议 network protocol 指定通信系统接口服务和指导数据网络工作的一组规则。 2.1.11 可编程控制器（PLC） 是一种电子控制器，其功能可以作为一个程序保存在控制单元中。因此，控制器的组态和布线与控 制器系统功能

15、无关。PLC 具有计算机的结构：由 CPU、存储器、I/O 模块和内部总线系统组成。 2.1.12 编程器 programming device 一种小型、便携式工业用计算机，安装有专用的硬件和软件。 2.1.13 系统软件 system software 为专门的计算机系统或 PLC 所设计的软件，用以促进计算机系统及有关程序的运行和维护。2.2 缩略语本规范采用下列缩略语： AMSAsset Management System设备管理系统C/SClient/Server客户端/服务器CPUCentral Processing Unit中央处理单元（微处理机）FATFactory Accep

16、tance Test工厂验收测试FFFoundation Fieldbus基金会现场总线-_FRRField Rack Room现场机柜间HMIHuman Machine Interface人机界面HSEHigh Speed Ethernet高速以太网IEEEInstitute for Electrical and Electronic Engineers电器和电子工程师学会ITInformation Technology信息技术LCNLocal Control Network局部控制网络MTBFMean Time Between Failures平均故障间隔时间MTTRMean Time T

17、o Repair平均修复时间OSIOpen System Interconnect Reference Model开放式系统互联参考模型P&IDPiping & Instrument Diagram管道与仪表流程图P/PPeer to Peer对等网络PLCProgrammed logic controller可编程控制器ProfibusProcess Field Bus过程现场总线RTURemote Terminal Unit远程终端SATSite Acceptance Test现场验收测试SILSafety Integrity Level安全完整性等级TCP/IPTransfer Cont

18、rol Protocol/Internet Protocol传输控制协议/互联网协议UPSUninterrupted Power Supply不间断电源XMLExtensible Markup Language可扩展标记语言PCSProcess Control System过程控制系统-_3 总体要求3.1 基本要求3.1.1 PLC 应技术上先进、成熟、模块化、易于扩展，I/O 卡件便于远程布置并适合于现场工作环境。 3.1.2 PLC 可通过对关键单元和部件冗余，实现系统运行的可靠性。 3.1.3 PLC 应具有开放性网络结构，支持 OPC 开放标准，遵循 OSI(开放系统互连)、IEEE

19、 通信标准，实 现与 PCS 及其它控制与管理计算机互联。 3.1.4 PLC 应具有先进的硬件及软件环境，能满足用户安全控制的先进性要求。 3.1.5 PLC 应硬件坚固耐用，软件成熟安全。3.2 应用要求3.2.1 独立应用应符合下列规定： 1 过程控制参数以数字量为主，且控制系统以顺序控制、逻辑控制为主的工业生产装置，适合采用 独立的 PLC 控制系统。 2 执行生产过程监控职能，对生产过程的操作参数实施集中显示、自动控制、远程操作、信息管理。3 应具有可靠的 I/O 模块、丰富的连续控制算法、强大的离散控制能力和编程简单灵活、先进可靠 的标准组态软件。 4 能挂接工厂信息管理和计算机，

20、实施企业信息化管理。3.2.2 PLC 与 PCS 联用可采用下列方式： 1 PLC 可采用约定的通信方式与 PCS 通信，明确 PLC 与 PCS 通信的主/从关系。 2 PLC 与 PCS 之间的重要数据传递宜采用硬线连接。3.2.3 成套设备的应用应符合下列规定 1 为了适应不同操作场合的需要，现场执行单一任务的 PLC 应有专用操作员模块、操作员界面。 2 现场安装的 PLC 应满足现场环境要求，采用多层次的抗干扰措施。 3 根据需要可与上位机实现通信。3.3 硬件配置要求3.3.1 PLC 的网络体系结构可由控制和监控两级构成： 1 控制级 配置为直接与检测仪表和执行器相连的各种控制

21、站，如 I/O 单元、数据采集单元(按需要)、控制单元 (包括远程控制单元)及网络设备等。 2 监控级 配置人机接口设备、工程师站、网络设备以及外围设备等。 3.3.2 PLC 可通过 RS-232C、RS-422、RS-485 和工业以太网等与第三方过程控制设备进行通信。 3.3.3 根据工程项目需要可配置安全栅/隔离器/继电器柜或中间端子柜。-_4 控制站4.1 控制站功能4.1.1 控制站应具有实现各种物理信号的输入和处理，实现各种实时常规连续控制功能，且应配置仪表 功能模块和计算功能模块等。 4.1.2 控制站应具有实现批量控制、顺序/联锁逻辑等控制功能，且应配置逻辑控制等功能模块。

22、4.1.3 控制站应具有较大容量的存储器和较高的运算速度。4.2 控制站构成4.2.1 控制站一般可由过程接口单元、控制单元（控制器） 、数据采集单元(PLC 制造厂按需配置)构成。4.2.2 控制站功能卡件可包括控制卡件、I/O 卡件、辅助卡件、通信接口、安装功能卡件的卡件箱以及 总线底板等。 4.2.3 控制站可提供远程 I/O 站。 4.2.4 小型和专用 PLC 可以是一个包括各种输入/输出、计算、显示、操作、电源、通讯等功能的一体化 多功能控制器。4.3 控制站技术要求4.3.1 过程 I/O 接口单元应符合下列规定： 1 过程 I/O 接口应包括 AI、AO、DI、DO、PI 等类

23、型，应具备智能变送器接口、串行和并行通信接口 等； 2 过程 I/O 卡件输入电路应带电磁隔离或光电隔离，应符合 IEC61000 或 SAMA PMC33.1 标准抗干扰 规定； 3 对于来自或送至爆炸危险区域的信号，在采用本安防爆技术时，应在 I/O 接口现场侧设置安全栅 或本安型 I/O 点； 4 开关量接口容量不能满足负载的要求或需将开关量隔离时，应配置继电器； 5 所有的 I/O 卡件都应有标明 I/O 状态的 LED 指示，如卡件电源指示等； 6 所有接点输入卡件都可有防抖动滤波处理功能； 7 PLC 的 I/O 卡应有保护 I/O 过压、过流的措施； 8 当 I/O 卡件故障时，

24、宜有相应措施确保工艺系统处于安全状态，不出现波动,在系统电源丧失时， 使执行机构处于安全位置(全开、全关、保位等)； 9 根据信号源与 I/O 卡的连接需要，可提供转换器或隔离器； 10 环境温度范围下，I/O 卡件精度应满足下列要求： 1）模拟量输入信号精度为0.1%FS； 2）模拟量输出信号精度为0.1%FS。4.3.2 控制单元应符合下列规定 1 控制单元应是基于带微处理机(CPU)的多功能控制器，内存和扫描时间应满足程序和过程响应时间 的要求，其响应时间包括输入输出扫描处理时间一般不大于 500ms. 2 控制单元应提供多种通信接口，与第三方设备进行通信； 3 控制单元宜具有 PID

25、功能。4.3.3 数据采集单元(按需要设置)应符合下列规定： 1 数据采集单元应能完成输入信号的数据处理、报警、记录等功能。-_2 检测点扫描周期应可根据检测对象整定，扫描周期最长时间不大于 1s。4.3.4 控制站的冗余配置应符合下列规定： 1 控制回路 I/O 卡及重要检测点 I/O 卡宜冗余配置； 2 控制单元的 CPU 宜 11 冗余配置；通信接口、电源宜为 11 冗余配置； 3 数据采集单元的 CPU、通信卡宜 11 冗余配置。4.3.5 过程接口的备用宜符合下列规定： 1 各类控制点、检测点的备用点数为实际设计点数的 10%15%； 2 输入输出卡件槽座(位)的备用空间为 10%1

26、5%。4.3.6 控制单元最大负荷应不超过 60%。-_5 编程器5.1 编程器功能5.1.1 编程器应能完成 PLC 的配置、监控回路组态及下装到人-机接口和控制器的功能。 5.1.2 编程器应能完成程序开发、系统诊断、系统维护和系统扩展工作。 5.1.3 编程器安装操作员站软件后可作为操作员站使用。5.2 编程器构成5.2.1 编程器可由主机、显示器、键盘等构成。 5.2.2 为保证 PLC 组态、下装、修改、维护等工作安全顺利进行，PLC 系统应配置编程器。5.3 编程器技术要求5.3.1 编程器硬件规格应为 32 位总线、32 位或 64 位 CPU； 5.3.2 编程器应进行控制系统

27、在线/离线组态、生成应用程序； 5.3.3 编程器可对系统网络上运行的所有组件及线路进行诊断、测试； 5.3.4 在线操作时能从网络上获得实时数据，能进行系统修改； 5.3.5 编程器应设置软件保护密码，以防其他人员擅自改变控制策略、应用程序和系统数据库； 5.3.6 编程器应配备通用的高级语言、数据库管理系统、电子表格、网络管理等应用软件及工具软件； 5.3.7 工程师站宜设置防病毒等保护措施。-_6 操作员站6.1 操作员站功能6.1.1 大、中型规模 PLC 需集中操作和管理，应设操作员站便于操作人员对生产过程的监视与操作。 6.1.2 操作员站的控制调节功能可通过流程画面开辟调节仪表窗

28、口，或通过控制总貌画面进入分组画面。 一个完整的控制调节画面应包含棒图调节仪表、PV、SV、MV、实时趋势画面以及回路参数列表。回路调 节应有手动/自动/串级控制方式的切换、SV/MV 值的调整、PID 参数的整定等功能。 6.1.3 操作员站的趋势显示功能应包括实时趋势显示和历史趋势显示。实时趋势曲线采样时间宜为 1s，曲线时间最长为 Xmin。历史趋势曲线采样时间可设定为 1min 到 1 个月。 6.1.4 操作员站的报警管理和显示功能应在任何画面可及时将报警状态显示出来，宜区分出第一事故报 警。 6.1.5 操作员站的报表管理和打印可根据要求编排、组态方便，并具有统计计算功能。 6.1.6 操作员站还应具有如下功能： 1 自诊断功能； 2 系统操作的口令字保护功能； 3 操作记录功能； 4 在线控制策略调试功能； 5 文件转存功能。6.2 操作员站构成6.2.1 操作员站可由主机、显示器、操作员键盘等构成。 6.2.2 操作员站配置应符合下列原则： 1 工艺的操作区域； 2 重要的工段、关键设备、专用功能等配置操作员站。 6.2.3 操作员站数量