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公司网址：本文以某石化公司MTBE装置DCS系统设计工程为例，作者通过对该项目DCS设计过程中的设计阶段、依据和要点进行归纳整理，分享给广大圈友。
某石化公司MTBE装置基本概况
年产能为4万吨，工艺I/O点400个。主要工艺设备有反应器、精馏塔、换热器、冷凝器、再沸器以及储罐区等组成。主要控制策略有温度、压力、流量、物位数据显示、流量累积、报警和联锁值设定，单回路PID调节，串级PID调节回路，比值PID调节，安全泄放阀联锁控制，物料泵变频调节控制等。作为工艺控制核心，DCS系统除完成装置基本过程控制、操作、监视、管理之外，尚可完成顺序控制和部分控制。
DCS系统设计不作为立设置，归属仪表实施。项目设计阶段不同，DCS系统设计深度和内容也有所不同。设计阶段分为方案设计（可行性研究）、初步设计、施工图设计三个阶段。
方案设计阶段：DCS系统方案设计阶段主要内容包含DCS系统控制水平说明、DCS系统选型原则、DCS系统投资估算、DCS系统配置概况。
根据工艺测点估算DCS系统规模为：FHU配置为I/O柜2台，配电柜1台，HMI配置为4台操作站，其中OC0001兼做工程师站，OC002~ OC0003兼做工程师站。结合电信控制室安装的电信设备，确定控制室DCS系统及电信设备供电容量，作为DCS系统用电条件输出给电气；结合DCS机柜、盘台和电信设备机柜、盘台外形尺寸计算控制室少需要的面积作为建筑输入条件；根据规范提出控制室环境温度、湿度、洁净度作为暖通设计条件。DCS系统投资概算条件以硬件设备配置清单和材料清单格式列出，提供给概算作为设计输入条件。方案设计阶段的设计成品是项目可行性研究报告，DCS系统在该报告中的内容应明确系统选型、硬件配置、装置自动化水平和DCS系统预期投资。
初步设计阶段：DCS系统初步设计阶段主要内容包含DCS系统设计说明书、DCS配置清单、DCS系统架构图、DCS系统供电方案、DCS系统盘柜布置方案。
确定工艺控制方案，该项目DCS系统除常规温度、压力、流量、物位、分析及可燃气体监控外，串级调节回路2个，比值调节回路1个，电磁阀、电动切断阀工艺联锁16个，电机变频调节4个。DCS系统选择和利时公司FM系列硬件产品，软件版本选择MACSV5.2.4版本。根据确定的DCS系统硬件类别和确定的电信设备，提出控制室功能房间配置，机柜间及操作间的地面防静电的要求、各房间的尺寸、门的布置及吊顶要求作为土建设计条件；土建接收条件后，绘制控制室平面图作为DCS系统平面布置图设计输入条件、静电接地条件完成控制室DCS系统机柜盘台平面布置图、DCS系统接地系统图绘制。初步设计阶段的图纸应满足项目采购需求，因此除了必要的图纸外尚应有确定的ＤCS系统硬件规格参数。本项目初步设计阶段完成的DCS系统机柜盘台平面布置图如下（图中已隐去电信设备机柜盘台）：



施工图设计阶段：DCS系统施工图设计阶段主要内容包含DCS技术规格书、 DCS－I/O表、 联锁系统逻辑图、 仪表回路图、 控制室布置图、 端子配线图、 DCS接地系统图、 DCS系统配置图、 DCS监控数据表、DCS供电系统图。
4万吨/年MTBE装置DCS系统详细设计阶段已充分理解工艺需求，与工艺、设备沟通更多的是工艺条件的合理性、合规性，工艺报警值、联锁值与联动设备动作的可靠性和稳定性，以及工艺方案的优化升级。值得注意的是，详细设计阶段设计输出条件更细致， DCS系统进线方式、预留空洞位置、大小、防水、防尘方式作为建筑设计条件提出，DCS系统机柜盘台、电缆槽盒等需要支撑的硬件设备作为结构荷载设计条件提出，DCS系统供电方案、供电方式、控制回路分配作为电气设计条件提出。此外，该项目中DCS系统需要上传数据至石化公司管理层，因此详细设计阶段完善了该套装置与石化公司既有MES系统的通讯设计内容，增加了OPC通讯接口、通讯光缆以及MES服务器设计。
DCS设计要点
DCS系统设计的输入和输出条件
作为工艺控制核心单元，DCS系统设计的输入条件包含DCS供货商的产品参数、工艺的I/O点清单、设备的联锁报警清单以及土建的控制室平面布置图；DCS系统设计的输出条件则包含公用工程的供电条件和采暖通风条件、土建的基础条件和装饰条件、结构的预留空洞条件和工艺的流程控制条件。按照这个条件关系，作为DCS系统设计者、业主、供货商就可以从不同角度协同完成DCS系统设计。
供电系统设计
DCS系统供电设计通常为2路220V AC 50HZ电源（大约60%以上的石油石化装置选择这种供电方式），其中一路电源来自市电，另一路电源来自UPS电源。规范中对于DCS系统供电设计，有好多章节内容描述，本文阐述的DCS系统供电方式严格遵守规范相关条款并结合多年设计经验总结而来，极端情况仍建议严格遵守规范内容进行设计。DCS电源容量计算方法是DCS系统所有的电源模块的功率总和*1.2倍即为DCS系统总的电源容量。根据确定的电源容量，进行UPS电源选型。UPS按照输入输出电压不同分为三种即三进三出、三进单出和单进单出。按照蓄电池充放电模式又分为后备式、在线式和在线互动式三种。UPS后备电池供电时间应不小于30分钟。
DCS系统接地设计
DCS系统接地系统由接地线、接地汇流排、接地干线、接地汇总板、接地体组成。DCS系统设计中需要做的接地通常有保护接地和工作接地，事实上规范对于接地类型的划分有保护接地、工作接地（信号接地、屏蔽接地、本安接地）和防静电接地。为了简化终端用户、供货商、总包商等对DCS系统接地的认知，本文对DCS系统接地做以概括，完全满足DCS系统接地规范，并且节省了受众大量查阅规范的宝贵时间。接地线通常选用黄绿相间BVR接地导线，连接到DCS机柜内接地汇流排的工作地线径不低于1.5mm2，保护地线径不低于6mm2；由柜内汇流排连接到接地汇总板的接地线径不低于10mm2；由接地汇总板连接至接地体的线径不低于25mm2。DCS系统操作台、辅助操作台通常只设置保护地一种接地形式，线径不低于6mm2。