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Seccion 13340 sistema de control distribuido

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Seccion 13340 sistema de control distribuido

  1. 1. TABLA DE CONTENIDO1. SISTEMA DE CONTROL DISTRIBUIDO (DCS) ................................................ 61.1 Alcance del Trabajo ............................................................................................ 61.2 Glosario .............................................................................................................. 61.3 Secciones de Referencia .................................................................................... 61.4 Sistema de Control Distribuido (DCS)................................................................. 71.4.1 Abreviaturas usadas ........................................................................................... 72. NORMAS NACIONALES E INTERNACIONALES ............................................. 73. CONFIGURACIÓN Y PARÁMETROS GENERALES DEL DCS ........................ 93.1 Funciones generales del sistema ....................................................................... 93.2 Equipos en el nivel de control y supervisión en el centro de control y en edificios de proceso .......................................................................................... 103.3 Equipos de la red LAN de control (nivel de controladores) ............................... 103.4 Interfaces de conexión con el proceso (buses de campo, puntos de entrada y salida e interfaces con COP) ............................................................ 114. CRITERIOS DE DISEÑO ................................................................................. 114.1 Tecnología........................................................................................................ 124.2 Distribución funcional del DCS ......................................................................... 124.3 Distribución geográfica del DCS ....................................................................... 124.4 Nivel de integración del DCS ............................................................................ 124.5 Estructura jerarquizada del DCS ...................................................................... 124.6 Interfaz del DCS con el proceso ....................................................................... 124.7 Consideraciones ambientales del proceso y el DCS ......................................... 134.8 Consideraciones de instalación del DCS .......................................................... 134.9 Acceso remoto al DCS de la planta de tratamiento de aguas residuales Bello ................................................................................................................. 134.10 Aspectos de redundancia del DCS ................................................................... 134.11 Cableado entre edificios de procesos y DCS .................................................... 144.12 Repuestos del DCS .......................................................................................... 144.13 Documentación del DCS .................................................................................. 144.14 Aspectos de seguridad informática del DCS ..................................................... 155. DESCRIPCIÓN DEL DCS ................................................................................ 155.1 Características generales del DCS ................................................................... 155.2 Tareas o funciones del DCS ............................................................................. 165.2.1 Monitoreo, supervisión y control del proceso .................................................... 165.2.2 Selección de los modos de control desde los COP y desde las EOP ............... 185.2.3 Manejo de los datos ......................................................................................... 185.2.4 Manejo y reporte de alarmas ............................................................................ 185.2.5 Secuencia de eventos ...................................................................................... 195.2.6 Almacenamiento de datos y manejo histórico ................................................... 205.2.7 Curvas de tendencia......................................................................................... 215.2.8 Reportes de operación ..................................................................................... 215.2.9 Manejo de mensajes y consignas de operación ............................................... 22DCS, Sistemas de control, Instrumentación,Telecomunicaciones y Sistema de Seguridad de la Planta Página 1 de 88
  2. 2. 5.2.10 Funciones de programación ............................................................................. 225.2.11 Función de ayudas en línea .............................................................................. 225.2.12 Función de inhibición ........................................................................................ 225.2.13 Monitoreo y presentación del proceso .............................................................. 235.3 Automatización ................................................................................................. 235.4 Medios de comunicación de datos .................................................................... 235.4.1 Comunicación de datos internos....................................................................... 235.4.2 Comunicación de campo (buses de campo) ..................................................... 235.4.3 Comunicación de datos externa ....................................................................... 245.5 Seguridad y disponibilidad del DCS .................................................................. 245.5.1 Seguridad ......................................................................................................... 245.5.2 Disponibilidad. .................................................................................................. 255.6 Parámetros de diseño y de desempeño del DCS ............................................. 255.6.1 Parámetros de diseño y de desempeño generales del DCS ............................. 255.6.2 Parámetros de diseño y de desempeño en el nivel de control y supervisión general .......................................................................................... 265.6.3 Parámetros de diseño y de desempeño en el nivel de control .......................... 275.6.4 Parámetros de diseño y de desempeño en el nivel de interfaz o conexión con el proceso .................................................................................................. 275.7 Conexión con otros sistemas mediante tecnología OPC .................................. 285.8 Capacidad y expansión del DCS ...................................................................... 285.9 Sincronización del DCS .................................................................................... 295.10 Seguridad informática del DCS......................................................................... 295.10.1 Aspectos generales .......................................................................................... 295.10.2 Defensa contra amenazas ................................................................................ 295.10.3 Manejo de identificación y autenticación en la red ............................................ 305.10.4 Conectividad segura ......................................................................................... 306. ARQUITECTURA DEL DCS ............................................................................ 316.1 Topología del DCS en el nivel de control y supervisión general........................ 316.2 Topología del DCS en el nivel de control .......................................................... 316.3 Nivel de interfaz o conexión con el proceso ...................................................... 327. CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS Y FUNCIONALES DE LOS EQUIPOS DEL DCS.......................................................................................................... 327.1 Características técnicas generales ................................................................... 327.1.1 Sistemas Operativos ........................................................................................ 327.1.2 Teclados ........................................................................................................... 337.1.3 Dispositivos para posicionamiento rápido del cursor ........................................ 337.1.4 Impresora ......................................................................................................... 337.1.5 Unidades de almacenamiento de datos ............................................................ 337.1.6 Tarjetas de video .............................................................................................. 347.1.7 Monitores de video ........................................................................................... 357.1.8 Sistema de pantallas gigantes de video............................................................ 357.2 Servidor de datos y aplicaciones (SDA) ............................................................ 377.2.1 Hardware del SDA ............................................................................................ 377.2.2 Funciones del SDA ........................................................................................... 387.2.3 Cuadro resumen de aspectos técnicos solicitados de los servidores SDA ....... 38DCS, Sistemas de control, Instrumentación,Telecomunicaciones y Sistema de Seguridad de la Planta Página 2 de 88
  3. 3. 7.3 Estación de manejo de información (EMI) ........................................................ 397.3.1 Hardware de la EMI .......................................................................................... 397.3.2 Funciones de la EMI ......................................................................................... 407.3.3 Cuadro resumen de aspectos técnicos solicitados de la EMI ........................... 407.4 Estaciones de ingeniería (EIN´s) ...................................................................... 407.4.1 Hardware de las EIN´s...................................................................................... 407.4.2 Funciones de las EIN´s..................................................................................... 417.4.3 Cuadro resumen de aspectos técnicos solicitados de la EIN tipo desktop ........ 427.4.4 Cuadro resumen de aspectos técnicos solicitados de la EIN tipo portátil .......... 427.5 Estaciones de operación (EOP´s) ..................................................................... 437.5.1 Hardware de las EOP´s .................................................................................... 437.5.2 Funciones de las EOP´s ................................................................................... 437.5.3 Cuadro resumen de aspectos técnicos solicitados de las EOP´s...................... 497.6 Estación de supervisión remota (ESR) ............................................................. 507.6.1 Hardware de la ESR ......................................................................................... 507.6.2 Funciones de la ESR ........................................................................................ 507.6.3 Cuadro resumen de aspectos técnicos solicitados de la ESR .......................... 507.7 Servidor WEB (SWB) ....................................................................................... 517.7.1 Hardware del SWB ........................................................................................... 517.7.2 Funciones del SWB .......................................................................................... 517.7.3 Cuadro resumen de aspectos técnicos solicitados del SWB............................. 527.8 Servidor OPC (SOP) ........................................................................................ 527.8.1 Hardware del SOP............................................................................................ 527.8.2 Funciones del SOP........................................................................................... 537.8.3 Cuadro resumen de aspectos técnicos solicitados del SOP ............................. 537.9 Sistema de sincronización de tiempo (SST) ..................................................... 547.9.1 Hardware del SST ............................................................................................ 547.9.2 Funciones del SST ........................................................................................... 547.10 Aspectos generales de los Controladores de Proceso (COP) ........................... 557.10.1 Requerimientos generales ................................................................................ 557.10.2 Funciones generales de los COP ..................................................................... 587.10.3 Módulos de entrada y salida ............................................................................. 587.10.4 Módulos remotos de entrada y salida (MRE) .................................................... 597.10.5 Interfaz Hombre-Máquina (IHM) para los COP´s ............................................. 607.10.6 Características Constructivas de los gabinetes para los COP´s ....................... 607.11 Controlador de Proceso 2 (COP2) en la Subestación Principal ........................ 627.11.1 Gabinete del COP2 .......................................................................................... 627.11.2 Funciones del COP2 ........................................................................................ 627.12 Controlador de Proceso 3 (COP3) en Rejas de Gruesos y Finos ..................... 637.12.1 Gabinete del COP3 .......................................................................................... 637.12.2 Funciones del COP3 ........................................................................................ 637.13 Controlador de Proceso 4 (COP4) en Desarenadores ...................................... 637.13.1 Gabinete del COP4 .......................................................................................... 637.13.2 Funciones del COP4 ........................................................................................ 637.14 Controlador de Proceso 5 (COP5) en la Estación de Bombeo de Entrada ....... 647.14.1 Gabinete del COP5 .......................................................................................... 64DCS, Sistemas de control, Instrumentación,Telecomunicaciones y Sistema de Seguridad de la Planta Página 3 de 88
  4. 4. 7.14.2 Funciones del COP5 ........................................................................................ 647.15 Controlador de Proceso 6 (COP6) en Sopladores Centrífugos para Tanques de Aireación ....................................................................................... 647.15.1 Gabinete e del COP6 ....................................................................................... 647.15.2 Funciones del COP6 ........................................................................................ 647.16 Controlador de Proceso 7 (COP7) en Tanques de Sedimentación Primaria N°11 al N°24 ...................................................................................... 647.16.1 Gabinete del COP7 .......................................................................................... 647.16.2 Funciones del COP7 ........................................................................................ 647.17 Controlador de Proceso 8 (COP8) en Tanques de Sedimentación Primaria N°31 al N°44 ...................................................................................... 657.17.1 Gabinete del COP8 .......................................................................................... 657.17.2 Funciones del COP8 ........................................................................................ 657.18 Controlador de Proceso 9 (COP9) en Tanques de Aireación N°1 y N°2 y Tanques de Sedimentación Secundaria N°1 al N°4 .......................................... 657.18.1 Gabinete del COP9 ......................................................................................... 657.18.2 Funciones del COP9 ........................................................................................ 657.19 Controlador de Proceso 10 (COP10) en Tanques de Aireación N°3 y N°4 y Tanques de Sedimentación Secundaria N°5 al N°8 ...................................... 667.19.1 Gabinete del COP10 ........................................................................................ 667.19.2 Funciones del COP10 ...................................................................................... 667.20 Controlador de Proceso 11 (COP11) en Espesamiento por Gravedad N°1, Almacenamiento de Lodos Digeridos N°1 y Digestores N°11 y N°12........ 667.20.1 Gabinete del COP11 ........................................................................................ 667.20.2 Funciones del COP11 ...................................................................................... 667.21 Controlador de Proceso 12 (COP12) en Espesamiento por Gravedad N°2, Natas del Espesador por Gravedad N°1 y N°2, Almacenamiento de Lodos Digeridos N°2 y Digestores N°21 y N°22................................................ 677.21.1 Gabinete del COP12 ........................................................................................ 677.21.2 Funciones del COP12 ...................................................................................... 677.22 Controlador de Proceso 13 (COP13) en Espesamiento por Gravedad N°3, Almacenamiento de Lodos Digeridos N°3 y Digestores N°5 y N°6 ........... 687.22.1 Gabinete del COP13 ........................................................................................ 687.22.2 Funciones del COP13 ...................................................................................... 687.23 Controlador de Proceso 14 (COP14) en Centrífugas de Espesamiento y Equipos de Floculante Asociados ..................................................................... 687.23.1 Gabinete del COP14 ........................................................................................ 687.23.2 Funciones del COP14 ...................................................................................... 687.24 Controlador de Proceso 15 (COP15) en Centrífugas de Deshidratación .......... 697.24.1 Gabinete del COP15 ........................................................................................ 697.24.2 Funciones del COP15 ...................................................................................... 697.25 Controlador de Proceso 16 (COP16) en Recuperación de Energía .................. 697.25.1 Gabinete del COP16 ........................................................................................ 697.25.2 Funciones del COP16 ...................................................................................... 697.26 Redes locales de datos (LAN´s) ....................................................................... 70DCS, Sistemas de control, Instrumentación,Telecomunicaciones y Sistema de Seguridad de la Planta Página 4 de 88
  5. 5. 7.26.1 Aspectos generales .......................................................................................... 707.26.2 Red LAN de supervisión y control general ........................................................ 717.26.3 Red LAN de control del proceso ....................................................................... 717.26.4 Suiches de las redes LAN´s ............................................................................. 71Cuadro resumen de aspectos técnicos solicitados de los suiches industriales .................. 73Cuadro resumen de aspectos técnicos solicitados de los suiches corporativos ................. 757.27 Instrumentación y buses de campo .................................................................. 758. LOCALIZACIÓN DE LOS EQUIPOS DEL DCS ............................................... 768.1.1 Controladores de proceso ................................................................................ 768.1.2 Nivel de control y supervisión general .............................................................. 769. ASPECTOS DEL DIMENSIONAMIENTO DE PUNTOS DE ENTRADA Y SALIDA AL SISTEMA DE CONTROL DISTRIBUIDO (DCS)........................... 779.1 Puntos de entrada y salida en motores con una única dirección de giro. .......... 779.2 Puntos de entrada y salida en motores con dos direcciones de giro (aplicable a válvulas motorizadas) .................................................................... 789.3 Puntos de entrada y salida en motores con control de frecuencia (posiblemente con bypass) ............................................................................... 799.4 Puntos de entrada y salida en motores con dos direcciones de giro (aplicable a válvulas motorizadas) .................................................................... 809.5 Puntos de entrada y salida en válvulas neumáticas.......................................... 8110. ADMINISTRACIÓN DE ACTIVOS PARA LA INSTRUMENTACIÓN DE CAMPO ............................................................................................................ 8110.1 Seguridad de la información ............................................................................. 8210.2 Respaldo de la información .............................................................................. 8210.3 Registro auditable de eventos de la instrumentación ........................................ 8210.4 Interfaz gráfica de usuario ................................................................................ 8310.5 Acceso remoto de los datos ............................................................................. 8310.6 Integración con otras funciones ........................................................................ 8310.7 Diagnósticos avanzados ................................................................................... 8310.8 Mantenimiento preventivo................................................................................. 8310.9 Calibración de instrumentos ............................................................................. 8310.10 Soporte y actualización del software................................................................. 8411. PRUEBAS ........................................................................................................ 8411.1 Pruebas en fábrica ........................................................................................... 8411.1.1 Aspectos generales .......................................................................................... 8411.1.2 Pruebas específicas en fábrica ......................................................................... 8411.1.3 Pruebas en campo y puesta en servicio del DCS. ............................................ 8612. ENTRENAMIENTO EN EL DCS ...................................................................... 8713. DOCUMENTACIÓN TÉCNICA......................................................................... 8913.1 Manual del usuario del DCS ............................................................................. 8913.2 Manual de operación del DCS .......................................................................... 9014. LISTADO DE EQUIPOS Y COMPONENTES DEL DCS .................................. 90DCS, Sistemas de control, Instrumentación,Telecomunicaciones y Sistema de Seguridad de la Planta Página 5 de 88
  6. 6. SECCIÓN 133401. SISTEMA DE CONTROL DISTRIBUIDO (DCS)1.1 Alcance del TrabajoEn esta sección se especifican los requisitos detallados para el diseño, fabricación,suministro, pruebas en fábrica, documentación, entrenamiento, instalación, cableado,conexionado, pruebas en campo y puesta en servicio de cada uno de los equipos delSistema de Control Distribuido (DCS) y de este sistema como un todo para la planta detratamiento de aguas residuales Bello (PTAR Bello), con sus equipos auxiliares y accesorios.El alcance del suministro y sus características se precisan en los siguientes numerales, enlos anexos y en los planos adjuntos, los cuales contienen: el dimensionamiento de los puntosde entrada y salida del DCS, configuración del sistema, topologías, localización de equipos yrutas de cableado.El Contratista deberá coordinar y realizar la conexión de unidades paquete, PCCs y CCMs alDCS, sin limitarse a estos. Dichos equipos deberán ser suministrados con los interfacesapropiados y con las listas de parámetros de configuración compatibles con el DCS, y conlas listas de los registros de entradas y salidas (lectura y escritura) de variables que seutilicen en el DCS para efectos de control y supervisión.1.2 GlosarioAclaración sobre el significado de palabras usadas en esta sección.Planta Planta de tratamiento de aguas residuales BelloPTAR Planta de tratamiento de aguas residuales BelloUnidad Paquete Equipo electromecánico que se suministra completo con instrumentación y tablero de control.1.3 Secciones de ReferenciaA continuación se indican las secciones que complementan amplían y aclaran estasespecificaciones:Sección 13300 Sistemas de Control de la Planta.Sección 13310 Instrumentación y Buses de Campo.Sección 13330 Controladores Lógicos Programables (PLC).Sección 13345 Telecomunicaciones y Red de Datos.Sección 13350 Vibration and Temperature Transducers.Sección 13351 Sistema de monitoreo de Vibraciones y temperaturasSection 16723 Aspirating smoke detection systemSection 15332 Inert gas fire extinguishing systemDocumento HTA-4-SP-16-009 Especificaciones técnicas del sistema eléctricoDCS, Sistemas de control, Instrumentación,Telecomunicaciones y Sistema de Seguridad de la Planta Página 6 de 88
  7. 7. También se tienen como referencia todas las Secciones relacionadas con lasespecificaciones técnicas de todos los equipos electromecánicos de la planta.1.4 Sistema de Control Distribuido (DCS)1.4.1 Abreviaturas usadas Abreviatura Explicación DCS Sistema de Control Distribuido SCADA Adquisición de Datos y Control Supervisorio IHM Interfaz Humano–Máquina CCM Centro de Control de Motores PCC Panel de Control Central (tablero de mando, control y protecciones a través del cual se llevará a cabo el control de algunos equipos, tales como: Bomba de entrada, Bomba de Retorno de Lodo, etc) PCL Panel de control local (estación pulsadora ubicada muy cerca de cada equipo, usada principalmente para el mando de muchas de las bombas y de las válvulas motorizadas, por ejemplo) PLC Controlador Lógico Programable (Programable Logic Controller) LAN Red de área local LED Diodo emisor de luz COP Controlador de procesos CPU Módulo central de procesamiento en un controlador de proceso RTU Unidad terminal remota MTTR Tiempo medio de reparación MTBF Tiempo medio entre fallas OPC OLE para control de procesos OLE Enlace de objetos embebidos CCM Centro de control de motores GSM Sistema global para comunicaciones móviles (tecnología celular) GPRS Servicios de paquetes de datos globales (transmisión de datos sobre tecnología GSM) OS Sistema operativo2. NORMAS NACIONALES E INTERNACIONALESEl diseño y la fabricación de los equipos deberán cumplir con la última versión de lossiguientes códigos y normas generales: IEC: International Electrotechnical Commission IEEE: Institute of Electrical and Electronics EngineersDCS, Sistemas de control, Instrumentación,Telecomunicaciones y Sistema de Seguridad de la Planta Página 7 de 88
  8. 8. ISO: International Organization for Standardization UL: Underwriters Laboratories Inc ANSI: American National Standards Institute NEMA: National Electrical Manufacturers Association DIN: Deutsches Institut Fur Normung VDI: Verein Deutscher Ingenieure VDE: Verband Deutscher Elektrotechniker FCC: Federal Commission Committee ITU-T: International Telecommunication UnionLos equipos que componen el DCS deberán cumplir con la última versión de los siguientescódigos y normas, en particular: Código Norma Nombre IEC 60068 Environmental testing. IEC 60073 Basic and Safety principles form man-machine interface, marking and identification - Coding principles for Indication devices and Actuators. IEC 60297 Dimensions of mechanical structures of the 482.6 mm (19 in) series. IEC 60255 21 - Vibration, shock, bump and seismic tests on measuring relays and protection equipment. IEC 60359 Expression of the Performance of Electrical and Electronic Equipment. IEC 60381 Analogue Signals for Process Control Systems. IEC 60512 Electromechanical components for electronic equipment. IEC 60654 Industrial-process measurement and control equipment - Operating conditions. IEC 60668 Dimensions of panel areas and cut-outs for panel and rack mounted industrial-process measurement and control instruments. IEC 60688 Electrical measuring transducers for converting a.c. electrical quantities to analogue or digital signals. IEC 60793 Optical Fibres. IEC 60794 Optical Fibre Cables. IEC 60801 Electromagnetic compatibility for industrial-process measurement and control equipment.DCS, Sistemas de control, Instrumentación,Telecomunicaciones y Sistema de Seguridad de la Planta Página 8 de 88
  9. 9. Código Norma Nombre IEC TR60847 Characteristics of local area networks (LAN). IEC 60848 Preparation of function charts for control systems. IEC 60863 Presentation of reliability, maintainability and availability predictions. IECTR 60902 Industrial process measurement and control. Terms and definitions. IEC 61131 Programmable controllers. IEC 61000 Electromagnetic compatibility (EMC). IEC Publication Safety requirements for electrical equipment for measurement, 1010 control, and laboratory use. ANSI IEEE Std Information Technology-Telecommunication and Information 802.2 (ISO/IEC exchange between systems-Local and metropolitan area 8802-2) networks - Specific requirements-Part 2: Logical link control. Second edition 1994-12-30. ANSI IEEE Std Information Technology-Telecommunication and Information 802.3 (ISO/IEC exchange between systems-Local and metropolitan area 8802-3) networks - Specific requirements-Part 3: Carrier sense multiple access with collision detection (CSMA/CD) access method and physical layer specification. Fifth edition 1996-07- 29. ANS IEEE C37.1 Definitions, Specification and Analysis of System Used for Supervisory Control, Data Acquisition and Automatic Control. IEEE Std 1046 IEEE application guide for distributed digital control and monitoring for power plants.3. CONFIGURACIÓN Y PARÁMETROS GENERALES DEL DCSA continuación se indican la configuración y los parámetros generales del DCS.3.1 Funciones generales del sistema Software del sistema operativo, funciones de supervisión y control en el nivel IHM: Software de Assets Management para funciones de configuración y diagnóstico de la instrumentación. Software para la conexión con el software de “JD Edwards” de Empresas Públicas de Medellín E.S.P.. Software para todas las funciones de control y supervisión aplicado a la planta de tratamiento de aguas residuales Bello (PTAR Bello)DCS, Sistemas de control, Instrumentación,Telecomunicaciones y Sistema de Seguridad de la Planta Página 9 de 88
  10. 10. Software para las funciones de control y supervisión en cada una de las estaciones de operación. Número de despliegues gráficos: 500, más 15% de reserva en capacidad.3.2 Equipos en el nivel de control y supervisión en el centro de control y en edificios de proceso Equipo de sincronización de tiempo por satélite: 1. Servidor de datos y aplicaciones:1. Estaciones de operación: 12 (1 ubicado en mantenimiento, 2 ubicadas en centro de control y 9 en edificios de procesos, cada una de ellas dotada con dos (2) monitores tipo LCD de 53.34 cm cada uno, mínimo). Estación de ingeniería: 2, una tipo “desktop” y otra tipo “portátil”. Estación de supervisión remota (a ubicar en Empresas Públicas de Medellín E.S.P.): 1. Servidor para facilitar el acceso remoto mediante “Web Server”: 1, con cinco (5) licencias adicionales para el software de aplicación de sólo supervisión para ser instalado en cinco (5) computadores corporativos de Empresas Públicas de Medellín E.S.P. (no suministrados con el DCS) al interior de la PTAR Bello; los usuarios de dichas licencias podrán supervisar el proceso simultáneamente; En este servidor, están incluidas las funciones de muro cortafuegos (“Firewall” hardware y software) para la seguridad informática y DNS. Estación de manejo de información: 1. Servidor OPC: 1. Cantidad total de variables de los procesos (Tags): 20,000. Capacidad total de variables en el sistema (Tags): 40,000. Capacidad de almacenamiento histórico de datos del proceso: un año. Panel de retroproyección tipo DLP 1,5 m x 3 m: cantidad 1, con sus herramientas de software, comunicaciones para manejo, configuración, operación, selección de pantallas o ventas a visualizar. Dos (2) impresoras. Una (1) LAN para el nivel de control y supervisión del DCS. Una (1) LAN para el nivel de control del proceso del DCS.3.3 Equipos de la red LAN de control (nivel de controladores) Cada controlador compuesto por:  Módulos de comunicaciones con red de control (configuración redundante): 2.  Redundancia en fuente de alimentación y CPU en cada uno de los 16 controladores.  Controladores de proceso (orden de memoria estimado 8 MByte): 16. Conjunto de equipos para conformar un anillo redundante de fibra óptica, compuestos por:DCS, Sistemas de control, Instrumentación,Telecomunicaciones y Sistema de Seguridad de la Planta Página 10 de 88
  11. 11.  Suiches industriales: con redundancia en fuente de alimentación, puertos 100/1000Base-T y puertos incluidos para fibra óptica multimodo 50/125 um (el cable de fibra óptica se solicita y especifica en la Sección 13345 Telecomunicaciones).3.4 Interfaces de conexión con el proceso (buses de campo, puntos de entrada y salida e interfaces con COP)DCS con capacidad de manejo de señales (TAGs) de proceso como mínimo para lo indicadoa continuación, con una reserva instalada de 30 % en capacidad de procesamiento del DCSy del 20% en puntos de conexión e entradas/salidas, buses de campo y puertos decomunicación. I/O locales (directos): De acuerdo con los criterios básicos indicados en el numeral 9 ASPECTOS DEL DIMENSIONAMIENTO DE PUNTOS DE ENTRADA Y SALIDA AL SISTEMA DE CONTROL DISTRIBUIDO (DCS) Módulos de I/O remotos: De acuerdo con lo indicado en este documento y en las secciones de referencia. Interfaces de comunicaciones: Foundation Fieldbus, Profibus DP/PA, Devicenet, ControlNet, de acuerdo con la distribución de instrumentos en los diferentes segmentos de buses de campo y conexiones seriales de datos indicados en el anexo respectivo de la Sección 13310 “Instrumentación y Buses de Campo”. Interfaces comunicaciones: Las necesarias para integrar los módulos remotos de entrada y salida al COP, los demás PLC´s, las redes UCI de los CCM, y los variadores de velocidad (VVE) del nivel de control inferior.4. CRITERIOS DE DISEÑOEn los planos Nos. 10I-PGGR-6-102 “Sistema de Control Distribuido (DCS) – ConfiguraciónGeneral – Redes de Control (hoja 1 de 1)”, 10I-PGGR-6-103 “Sistema de Control Distribuido(DCS) – Topología Redes de Control (hoja 1 de 1)” y 10I-PGGR-6-103 “Sistema de ControlDistribuido (DCS) – Configuración General – Nivel de Control de Campo (hoja 1 de 1)” semuestra la configuración y la topología del DCS solicitado.Los objetivos de diseño del Sistema de Control Distribuido (DCS: “Distributed ControlSystem”) para la planta de tratamiento de aguas residuales Bello, son: Facilitar la interacción del personal de operación con los procesos. Informar el estado de los procesos en tiempo real al personal de operación y mantenimiento. Hacer disponible la información generada por los diferentes procesos de la planta tanto para el personal de operación como para el personal de ingeniería. Extender la vida útil de los equipos de la planta. Mejorar la operación de la planta. Ayudar a que el manejo de la planta se haga de manera eficiente. El DCS, en sí mismo, deberá permitir su expansión futura tanto en equipos como en funcionalidad.DCS, Sistemas de control, Instrumentación,Telecomunicaciones y Sistema de Seguridad de la Planta Página 11 de 88
  12. 12. Para lograr los objetivos antes mencionados el DCS será concebido y diseñado teniendo encuenta los siguientes criterios de diseño:4.1 TecnologíaTodos los equipos del DCS deberán ser de tecnología equivalente o superior a la requeridaen estos documentos de licitación y de las mejores características técnicas disponibles en elmercado. Durante la fase de diseño el Contratista deberá presentar para su aprobación laversión más reciente de la plataforma para todos los componentes sobre la cual se realizaráel sistema. En todo caso, los módulos del sistema que sean basados en computadores, yasean tipo industriales, de mesa, portátiles, terminales, servidores, sistemas dealmacenamiento, etc. deberán ser suministrados utilizando las versiones más recientes delproveedor en la fecha del despacho, tanto para el hardware como para el software, que paraese momento estén ya disponibles comercialmente y probados satisfactoriamente.4.2 Distribución funcional del DCSLas funciones del DCS serán establecidas de acuerdo con los diferentes procesos que seejecutarán en la planta, de tal manera que existan unidades funcionales claramentediferenciadas e independientes entre sí.La distribución funcional del sistema debe permitir la continuidad en la operación de la plantay el ágil restablecimiento de la operación del mismo en caso de falla de algún componente.4.3 Distribución geográfica del DCSLos equipos componentes del DCS serán localizados lo más cerca de los equipos de campoque sea posible.4.4 Nivel de integración del DCSEl sistema tendrá un alto grado de integración, lo que significa que las funciones de control ysupervisión del proceso deben ser ejecutadas por un software y un hardware común: elsoftware y el hardware del DCS.La integración debe contemplar la conexión del DCS (haciendo uso de buses de campo,enlaces seriales de datos y, en general, de redes de comunicaciones de datos) con otrosequipos y sistemas especializados con el propósito de lograr una interoperabilidad entreellos.4.5 Estructura jerarquizada del DCSPara la solución particular del DCS de la planta de tratamiento de aguas residuales sedeberá conformar una estructura jerarquizada de tal manera que se provea una coordinaciónde tareas, una supervisión permanente y organizada, en cada uno de los niveles de controldel sistema.La estructura jerárquica deberá ser tal, que si el sistema no puede operarse desde losniveles de control superiores entonces los niveles inferiores deberán permitir la operación.4.6 Interfaz del DCS con el procesoLa interfaz del DCS con el proceso se hará utilizando una combinación de las siguientestécnicas, buscando maximizar la utilización de interfaces de comunicación.DCS, Sistemas de control, Instrumentación,Telecomunicaciones y Sistema de Seguridad de la Planta Página 12 de 88
  13. 13. Mediante módulos de entrada y salida convencionales instalados directamente en los controladores de proceso del DCS. Mediante módulos de entrada y salida remotos. Mediante buses de campo normalizados, tales como “Foundation FieldBus” y/o Fieldbus, Profibus DP/PA etc. Mediante enlaces de datos del tipo serial, con protocolos tales como Modbus-TCP/IP sobre Ethernet, Devicenet, ControlNetc. Mediante la tecnología de OPC (OLE for Process Control).4.7 Consideraciones ambientales del proceso y el DCSPara la localización física de los equipos componentes del DCS a lo largo del proceso, sedeberán tener en cuenta las condiciones ambientales específicas para el proyecto las cualesse indican en la Sección 01600 “Materiales y Equipos”:El DCS se diseñará teniendo en cuenta que deberá tolerar, dentro de ciertos rangos, lascondiciones ambientales en el que será instalado. Tolerancia al medio ambiente significaque el sistema no se deberá degradar en lo que respecta a su vida útil ni a sus parámetrosoperativos.4.8 Consideraciones de instalación del DCSPara la localización física de los equipos componentes del DCS en los diferentes edificios delproceso, se deben tener en cuenta que éstos requieren de un área de acceso básica paralas labores de control local y mantenimiento, por lo tanto, estarán dotadas de iluminaciónadecuada, tomas de energía y servicios de telecomunicaciones y red de datos básicos.4.9 Acceso remoto al DCS de la planta de tratamiento de aguas residuales BelloComo premisa básica de diseño se debe considerar al acceso remoto a la informacióngenerada por el DCS, en los siguientes esquemas: Mediante una estación de supervisión remota la cual tendrá la capacidad de monitorear el proceso en línea. Mediante acceso a la base de datos histórica del sistema. Para las dos funciones anteriores, el acceso será preferiblemente mediante servicios tipo WEB, desde computadores estándar, sin que se requieran estaciones de operación dedicadas.4.10 Aspectos de redundancia del DCSCon el fin de lograr un sistema con alta disponibilidad, se debe considerar redundancia enlos siguientes componentes del DCS. Servidor de aplicaciones y/o base de datos de aplicaciones. Red de control. Controladores de proceso: Se considera redundancia en la fuente de alimentación, en la CPU y en los módulos de comunicaciones de datos de la red de control.DCS, Sistemas de control, Instrumentación,Telecomunicaciones y Sistema de Seguridad de la Planta Página 13 de 88
  14. 14. Rutas de cableado: Se considera la redundancia en la ruta del cableado de la red de control del DCS.Como criterio general de diseño, no se considera redundancia a nivel de interfaz o conexióncon el proceso, es decir, no se considera redundancia en puntos de entrada y salida, enlacesseriales de datos, buses de campo, conexiones tipo OPC, etc.4.11 Cableado entre edificios de procesos y DCSEl cableado de componentes del DCS entre los diferentes edificios de procesos se haráutilizando cables de fibra óptica.4.12 Repuestos del DCSSe tendrá en cuenta el suministro de repuestos del DCS. Como criterio básico seconsiderarán repuestos de los componentes que de acuerdo con la experiencia y/o tasas defalla normales puedan considerarse menos confiables o que para su reemplazo puedan tenerlargos tiempos de entrega. Se suministrará una (1) CPU del tipo usado en los COP. Sesolicitarán 4 módulos de entrada y salida de cada tipo usado así como 4 módulos decomunicaciones de datos de cada tipo usado en los COP y módulos de entrada y salidaremotos. También se deberán suministrar dos (2) fuentes de cada tipo usada en cada uno delos equipos que componen el DCS. Es responsabilidad de El Contratista la definición de losdemás componentes que se recomienden como necesarios.4.13 Documentación del DCSEl Contratista deberá suministrar para aprobación los documentos que se indican y como seestablece en los Pliegos.Se suministrará una documentación completa de DCS que permita conocer los siguientesaspectos del sistema instalado: Planos, esquemas, despliegues de los procesos y sistemas. Configuración y capacidad inicial del sistema. Diseño. Comunicación con variables de unidades paquete, PCC, CCM, UCI. Listas de variables y parámetros. Listas de cables. Comunicación con módulos MRE. Listas de señales y parámetros, listas de cables. Operación y mantenimiento. Posibilidades de expansión. Recetas, tendencias. Topologías. Instrucciones para ajustes, cambios y/o adiciones normales durante la operación Instalación: todos los planos y documentos de instalación, configuración y parametrización, resaltando los cambios y las diferencias con la documentación del diseño.DCS, Sistemas de control, Instrumentación,Telecomunicaciones y Sistema de Seguridad de la Planta Página 14 de 88
  15. 15. La documentación deberá entregarse tanto en medios electrónicos como en medio físico(copia impresa): un original (3) y tres copias. El formato de la documentación a serentregada en medio magnético deberá ser 100% compatible con el siguiente conjunto deprogramas de Microsoft: Word, Excel, Power Point, Project; los planos deberán serentregados en Autocad.4.14 Aspectos de seguridad informática del DCSPara la protección del sistema contra posibles amenazas de tipo informático se deberásuministrar una estructura de protección de la red que cubra diferentes niveles de defensacon el fin de mitigar los posibles impactos de ataques reales a la red.La red de control del DCS de la planta será independiente de la red de datos corporativa, sinembargo, se hará una integración para transferencia de datos entre las mismas haciendouso de equipos y soluciones de software que garanticen seguridad y confiabilidad en la reddel DCS. Se deberán seguir los lineamientos indicados en 5.10 Seguridad informática delDCS.5. DESCRIPCIÓN DEL DCS5.1 Características generales del DCSEl DCS y las funciones asociadas al mismo son los responsables del control, monitoreo ygestión de los datos del sistema tecnológico completo (la planta de tratamiento de aguasresiduales). Está compuesto de equipos para el monitoreo, para el control remoto-manual yremoto-automático y de los equipos de comunicación para interconexión al interior y alexterior de la planta.El DCS deberá poseer las siguientes características técnicas generales: El sistema de control deberá proporcionar un alto grado de confiabilidad, disponibilidad y escalabilidad y además, permitir realizar control predictivo, evitar la extensión de las fallas de los equipos, permitir una rápida localización de las fallas y menores tiempos de atención y reparación de las mismas. El sistema de control deberá tener una configuración del tipo distribuido, tanto física como funcionalmente, que permita un crecimiento gradual de éste, tanto a nivel del hardware como del software, así como una alta disponibilidad, confiabilidad y seguridad gracias a la distribución de funciones y a los programas de auto chequeo y autodiagnóstico. Todos los COPs del sistema de control y supervisión deberán ser individualmente accesibles por cualquier equipo conectado a las redes LAN. La falla de algún procesador no deberá impedir el correcto funcionamiento de ninguna de las rutas de datos o dispositivos conectados a otros procesadores. Todas las componentes del sistema deberán estar interconectadas usando estándares para redes de área local (LAN). Los equipos deberán soportar WEB Server y contar con el protocolo DNS (Domain Name Server) para acceso remoto del sistema. Así mismo, el diseño del software deberá permitir la operación de funciones distribuidas entre los diferentes COPs o estaciones de la LAN, tales como el manejo de lasDCS, Sistemas de control, Instrumentación,Telecomunicaciones y Sistema de Seguridad de la Planta Página 15 de 88
  16. 16. comunicaciones en la LAN, el manejo de bases de datos, comunicación entre procesos, comunicación con otras redes, etc. Cualquier elemento o componente del sistema de control, tales como servidores, estaciones de trabajo, COPs, etc. deberán ser reemplazables, expandibles y actualizables por simple cambio o “plug-in” sin afectar el resto del sistema de control y supervisión y sin requerir ninguna modificación de software. Uso de plataformas de hardware y software abiertas y redes de comunicación que obedezcan a estándares internacionales, con lo cual se garantiza un sistema altamente modificable, expandible y que pueda ser continuamente actualizable en el tiempo. Para la marcación en tiempo real de los eventos, se deberá tomar la señal del reloj sincronizado por satélite GPS, de modo que se garantice la precisión requerida de 100 milisegundos (100 ms), para el registro secuencial de eventos. Esta marcación se deberá efectuar en cada COP y con cada una de las señales de entrada a éste. El sistema deberá ser diseñado con estándares de sistemas abiertos para trabajar en ambiente distribuido utilizando arquitectura Cliente-Servidor o igual-a-igual (“peer to peer”) con la última versión de MS Windows como sistema operativo de red y como sistema operativo de las estaciones clientes o iguales (“peer to peer”) se deberán suministrar con la última versión disponible del sistema operativo Windows siempre y cuando los paquetes de software y aplicaciones del DCS estén probados y certificados en el mismo. Los sistemas operativos se deberán suministrar en idioma inglés. La red de supervisión y control general deberá ser TCP/IP sobre Ethernet. La red de control del proceso deberá ser industrial que cumpla con Ethernet/IEEE 802.3. El Contratista deberá suministrar las licencias de todo el software que instale en los equipos, además deberá entregar los programas fuentes de todos los programas que desarrolle en los COPs y en las IHM. El Contratista suministrará un “Tool kit” para el desarrollo del software. El sistema debe permitir cambios de los puntos de ajuste, constantes de sintonía, modos de control y los parámetros de configuración desde las EOP´s y las EIN´s. El COP y el subsistema de entradas y salidas así como las fuentes de alimentación deberán soportar una futura ampliación del 10% en todos los aspectos del DCS. El DCS deberá tener la capacidad de ejecutar aplicaciones de control avanzado (por ejemplo: lógica difusa, auto-sintonía, control multivariable, etc), aunque no se solicita ninguna de estas funciones en particular, sin embargo deberá demostrarse esta capacidad que deberá poder ser utilizada si las condiciones de operación de la planta lo requieren.5.2 Tareas o funciones del DCS5.2.1 Monitoreo, supervisión y control del procesoUna parte del sistema de monitoreo del proceso comprende la instrumentación del mismo lacual está en capacidad de transmitir sus valores medidos como información electrónica.DCS, Sistemas de control, Instrumentación,Telecomunicaciones y Sistema de Seguridad de la Planta Página 16 de 88
  17. 17. Los datos de supervisión del proceso se adquirirán a través de conexiones con los buses decampo y enlaces seriales de datos con los COP´s, y se mostrarán en el centro de controlcentral a través de los monitores de video e IHM especializados. Estos datos también seusarán para funciones de control en los respectivos COPs.El monitoreo y la presentación del proceso se realizará desde el centro de control y desde loscuartos de control en cada uno de los edificios de proceso, así: A través de las EOP. Por medio de pantallas gigantes. Haciendo uso de las IHM localizadas en cada uno de los COP.Por medio de las unidades de video y un sistema de operación mediante ventanas bajo unentorno totalmente gráfico, se deberá efectuar la representación visual, supervisión y controldel proceso, función que deberá tener en cuenta las siguientes características técnicas: A través de menús se deberán seleccionar ventanas múltiples con despliegues diferentes o representación de un sólo despliegue en el total de la pantalla. Los menús también deberán tener la opción de seleccionar desde despliegues más generales ventanas o despliegues con información en mayor detalle. Mediante la función de zoom se podrán observar ventanas con mayor ampliación de los diferentes elementos representados. El menú deberá tener la opción de retornar al despliegue anterior y de pasar a un despliegue específico. Se deberá proveer una lista de los despliegues gráficos existentes en la aplicación a través de la cual se podrán seleccionar y pasar a uno cualquiera de ellos. Desde la página activa deberá ser posible la llamada directa de la lista de alarmas, lista de eventos, procedimientos de impresión y reconocimiento de alarmas. En cada una de las páginas se deberán mostrar en forma activa todos los elementos representados, incluyendo sus estados operativos, estados de alarma, las medidas asociadas, estados que identifiquen elementos inhibidos, estados representativos de doble indicación o medidas fuera de los rangos. Desde los despliegues gráficos deberá ser posible la emisión de las órdenes hacia los sistemas, equipos o dispositivos del proceso, como por ejemplo: órdenes de ejecución de arranque y paro, ajustes del “setpoint” de velocidad de variadores de velocidad en estaciones de bombeo, ejecución de secuencias, etc. En caso de que la emisión de un comando no pueda ser ejecutado, deberá aparecer un aviso emergente indicando cual es el motivo. El sistema deberá permitir la supervisión activa del proceso, aunque no se encuentre seleccionado el nivel de control correspondiente que habilite la ejecución de los comandos. Cualquier despliegue o grupo de despliegues podrá ser impreso en forma gráfica y a color en cualquier momento, a solicitud del operador.DCS, Sistemas de control, Instrumentación,Telecomunicaciones y Sistema de Seguridad de la Planta Página 17 de 88
  18. 18. 5.2.2 Selección de los modos de control desde los COP y desde las EOPMediante un menú gráfico, se implementarán selectores por software que permitirán escogerel modo de control de los equipos para las operaciones que se ejecutarán desde las EOP(localizadas en el centro de control de la PTAR y en los cuartos de control en cada uno delos edificios de proceso) y desde las IHM de los COP (localizadas en los cuartos de controlen cada uno de los edificios de proceso). Los selectores por software poseerán lasposiciones indicadas en estos documentos.5.2.3 Manejo de los datosEsta tarea corresponde a la gestión de la información, que significa adquisición de datospara registro, su administración, archivo y visualización de datos históricos. Estos datos, queson adquiridos por los COPs y por la instrumentación principalmente, serán transmitidos alcentro de control, donde serán tratados de la siguiente manera:Datos binarios: Como alarmas, posición de interruptores, límites, etc.Datos de contadores y totalizadores (información digital): Como las horas de operación(de motores y bombas, por ejemplo), etc.Datos análogos: Como los valores medidos.5.2.4 Manejo y reporte de alarmasEsta función se encargará de distinguir cuando una señal en estado normal ha pasado aun estado de alarma. Esta función deberá tener en cuenta las siguientes característicastécnicas: Ante la ocurrencia de una señal de alarma se deberá generar una señal audible con un tono intermitente rápido. La alarma deberá ser mostrada automáticamente en la pantalla en una línea de alarma de color rojo que reporte la última señal de alarma ocurrida y la fecha y hora con la resolución exigida para la marcación de eventos. Toda la línea deberá poseer una iluminación de intermitencia rápida mientras la alarma no sea reconocida por el operador. A través de la línea de alarma deberá ser posible hacer el reconocimiento de la alarma, así como también pasar, bajo selección del operador, a la página de video donde se encuentre la representación del elemento que se encuentra en condición de alarma. En esta página el elemento que se encuentra en condición de alarma deberá ser mostrado con una iluminación de intermitencia rápida y en rojo. Cada nueva alarma deberá anexarse a una lista en un orden estricto de tiempo. Cada nueva alarma será almacenada automáticamente en el disco duro de la estación de manejo de información. La lista de alarmas podrá ser impresa en cualquier momento a solicitud del operador.DCS, Sistemas de control, Instrumentación,Telecomunicaciones y Sistema de Seguridad de la Planta Página 18 de 88
  19. 19. El reconocimiento de la señal sonora y el reconocimiento de la alarma deberán ser independientes y lo podrá realizar el operador desde cualquier página de video, lo que deberá producir la interrupción de la señal sonora para lo uno así como el cambio de iluminación, de intermitencia a fija para lo otro. Estos reconocimientos se harán en la línea de alarma. Adicionalmente al reconocimiento de una alarma, el programa deberá estar en capacidad de realizar un reconocimiento a todo un grupo de alarmas. Cuando la señal retorne a la condición normal, se deberá emitir una señal sonora mediante un tono intermitente lento al operador y la señal se deberá mostrar en intermitencia lenta y con un color diferente al rojo, tanto en la línea de alarma como en la página de video a la cual pertenece. El retorno de la señal a la condición de “normal” también deberá ser almacenado en el disco duro de la estación de manejo de información. La reposición de la señal de alarma cuando ésta ha retornado a su estado normal hará que la señal sonora desaparezca, y que la línea correspondiente en la lista de alarma y el elemento en la página correspondiente retornen a su color normal. La función de reporte y manejo de alarmas deberá permitir la configuración de características tales como inhibición y edición de alarmas. La función encargada de realizar el manejo de las alarmas deberá cumplir con la siguiente secuencia de reconocimiento de alarmas o con una similar: CONDICIÓN SEÑAL O SISTEMA SEÑAL SONORA (despliegue en el video) Normal Apagada Desconectada Alarma Intermitencia rápida Conectada (tono intermitente rápido) Reconocimiento (de una alarma Permanente Desconectada mantenida) Alerta (de retorno a condición Intermitencia lenta Conectada normal) (tono intermitente lento) Reposición Apagada Desconectada5.2.5 Secuencia de eventosEsta función deberá tener en cuenta las siguientes características técnicas: El equipo deberá tener la capacidad de reportar tanto en las pantallas como en las impresoras todos los eventos que se presenten en la PTAR. Los eventos se reportarán automáticamente en el momento de su ocurrencia en listas de eventos.DCS, Sistemas de control, Instrumentación,Telecomunicaciones y Sistema de Seguridad de la Planta Página 19 de 88
  20. 20. Los equipos de adquisición de datos deberán tener la capacidad para almacenar por lo menos los 500 últimos eventos registrados en los mismos. Los controladores deberán poder almacenar por lo menos los últimos 128 eventos. Los eventos deberán ser reportados en tiempo real, con marcación de tiempo de adquisición de las señales digitales, con una resolución de 100 milisegundos la cual deberá ser hecha por el equipo donde se conectó la señal del proceso, o por el equipo donde se detecten los eventos que se originen internamente en el sistema de control. Así mismo, se deberán marcar con la misma resolución, los tiempos de emisión de los comandos hacia el proceso. También se deberá efectuar la marcación de tiempo de adquisición de las señales analógicas. Estos tiempos serán reportados en las interfaces hombre-máquina locales cuando se requieran y hacia los sistemas de los niveles de control superiores. Los eventos deberán ser reportados con texto de identificación completa de la señal, fecha y hora de su ocurrencia con la resolución solicitada. Todos los eventos deberán ser almacenados como reportes en las unidades de almacenamiento masivo de datos en la estación de manejo de información, para efectos de análisis y estudios posteriores.5.2.6 Almacenamiento de datos y manejo históricoPara el almacenamiento de datos y el manejo histórico de los mismos se deberá tener encuenta las siguientes características técnicas: Los equipos del sistema deberán estar dotados con los discos duros requeridos para realizar el almacenamiento continuo de un (1) año de la información generada por el proceso. El almacenamiento de los reportes, valores medidos y calculados, eventos y alarmas se deberá realizar en forma automática sin intervención del operador, con el sistema en línea. El sistema deberá realizar el almacenamiento de los reportes, valores medidos y calculados, eventos y alarmas desde el disco duro hacia una cualquiera de las unidades de almacenamiento masivo: HD-DVD ó “Blue-Ray”, los cuales deberán tener la capacidad para el almacenamiento de la información generada durante un (1) año de operación. Se deberá anunciar al operador en la pantalla, sobre la necesidad de cambio de la unidad de almacenamiento masivo en caso de fallas en esta o agotamiento de su capacidad. Toda la información almacenada en los discos duros, en los HD-DVD ó “Blue-Ray”, podrá ser consultada por el operador a través de las interfaces hombre-máquina de las estaciones de operación y de la estación de ingeniería. Los reportes se consultarán para configurar informes técnicos o administrativos. Se deberán establecer filtros que permitan automáticamente la consulta de la información por fecha, tipo, tema, variable, etc. Los reportes se podrán consultar con los programas en línea.DCS, Sistemas de control, Instrumentación,Telecomunicaciones y Sistema de Seguridad de la Planta Página 20 de 88
  21. 21. Los formatos de almacenamiento de la información deberán ser tales que permitan la visualización de la misma desde hojas de cálculo o procesadores de palabra que corran bajo el sistema operativo Microsoft Windows , como Microsoft Excel y Word .5.2.7 Curvas de tendenciaLas curvas de tendencias deberán ser poseer las siguientes características técnicas: Para cada señal medida se deberán elaborar curvas de tendencia, con escalas ajustables en ambos ejes, con el programa de aplicación en línea. En caso de utilizar varias curvas en una misma pantalla, se deberán presentar en colores diferentes para cada variable y con escalas verticales independientes en el mismo color de la curva. La escala de tiempo también deberá ser ajustable con la aplicación en línea, en rangos que permitan seguir la evolución de la variable en corto y en largo tiempo. Deberá ser posible la configuración de los atributos asociados a la variables analógicas tales como límites de alarmas (alto, muy alto, bajo y muy bajo), banda-muerta e histéresis para cada una de las señales a configurar. Deberá ser posible el almacenamiento masivo de las curvas de tendencia del proceso así como su despliegue en forma de curvas de tendencia (incluyendo los reportes), con el sistema en línea. Esta función deberá estar en capacidad de generar un reporte gráfico impreso (hardcopy), a solicitud del operador, de las señales análogas en forma de curvas de tendencia.5.2.8 Reportes de operaciónEl equipo deberá incluir la elaboración de reportes de operación los cuales deberán seralmacenados automáticamente en los medios masivos y ser presentados bajo la solicitud deloperador en las pantallas y enviados a la impresora. Esta función deberá incluir por lomenos los siguientes informes: Contadores de horas de servicio y de número de operaciones de los equipos principales y de los auxiliares. Este reporte debe comprender las horas de servicio de los motogeneradores, bombas, compresores, ventiladores, tornilos, etc., y de número de operaciones de válvulas, compuertas, limpiadores de rejas, etc. Reportes de bombeo de cada una de las bombas en particular y de las estaciones de bombeo. Reportes de biogás producido, biogás almacenado y de biogás quemado así como de biosólido almacenado y transportado. Estos reportes se deberán presentar cada 24 horas y deberán incluir los valores de cada hora y el acumulado total. En cualquier momento se podrán solicitar también los valores parciales hora a hora incluyendo el último período. Reportes de valores medidos y calculados. Estos reportes deberán incluir los valores de flujos, temperaturas, aperturas, niveles, presiones, etc., para las estaciones de bombeo, líneas de agua y lodo y equipos asociados. Estos reportes deberán incluir los valores medidos cada hora.DCS, Sistemas de control, Instrumentación,Telecomunicaciones y Sistema de Seguridad de la Planta Página 21 de 88
  22. 22. Reporte de la secuencia de por lo menos las 200 últimas medidas antes y después de la ocurrencia de un evento. Lo anterior a realizarse para cada una de las medidas previamente seleccionadas por el operador. Este reporte deberá ser configurable para el número de medidas a tomarse asociadas al evento ocurrido, antes y después de la ocurrencia del mismo, así como para diferentes tasas de muestreo de las medidas. En todo caso los reportes deben ser configurables, deben poderse adicionar reportes no indicados explícitamente en estas especificaciones y que El Contratante considere necesarios ya sea durante la fase de diseño, configuración, suministro, pruebas del DCS o durante la operación de la planta. Los reportes controlados por tiempo deberán ser almacenados en medios masivos tales como cintas magnéticas o unidades de disco óptico con capacidad para un (1) año; los reportes almacenados podrán ser recuperados posteriormente para consulta y configuración de informes técnicos o administrativos utilizando el procesador de texto y la hoja electrónica que en esta especificación se solicitan.5.2.9 Manejo de mensajes y consignas de operaciónEl propósito de esta función es permitir la generación de mensajes-texto o de consignas deoperación por parte del personal de operación de la Planta los cuales puedan serconsultados o impresos en cualquier momento a solicitud del operador.5.2.10 Funciones de programaciónDesde las estaciones de ingeniería deberá ser posible la realización de las funciones deprogramación de las estrategias de control, desarrollo de nuevos despliegues gráficos yconfiguración de los COP´s y de los demás equipos del DCS.5.2.11 Función de ayudas en líneaUn conjunto de ayudas en línea al operador deberá estar disponible en cada uno de losniveles de control de la central con el propósito de que sirva de guía durante laoperación en cualquiera de los modos disponibles: Las ayudas deberán ser desplegadas a solicitud del operador y éstas deberán estar directamente relacionadas con el procedimiento funcional (operativo o de supervisión) bajo el cual se haya realizado su llamado. Así mismo, esta función deberá estar en capacidad de desplegar todas las ayudas disponibles en el sistema mediante una discriminación en forma de menús con las opciones temáticas elegibles por el operador. Las ayudas deberán estar escritas en idioma español y contendrán todos los aspectos de relevancia de la operación, control y supervisión de la PTAR.5.2.12 Función de inhibiciónEsta función tiene por objeto la inhibición de la supervisión de señales provenientes delproceso cuando se presenten señales erráticas por fallas en subsistemas o dispositivos deniveles inferiores: La ejecución de una función de inhibición o desinhibición se deberá reportar en forma automática como un evento y en una lista de las señales inhibidas en cualquier nodo del sistema de control.DCS, Sistemas de control, Instrumentación,Telecomunicaciones y Sistema de Seguridad de la Planta Página 22 de 88
  23. 23. Cada nueva señal inhibida deberá anexarse a la lista en un orden estricto de tiempo. La lista de señales inhibidas podrá ser solicitada en cualquier momento y desde cualquier punto del programa para desplegarse en una página o ventana de video o para ser impresa, a juicio del operador. Un sistema, dispositivo o señal inhibida perteneciente a un despliegue eléctrico o hidráulico, deberá mostrarse en las páginas o ventanas de video utilizando alguna de las características de manejo del video tales como cambio de color, intermitencia, forma, iluminación, etc., con el objeto de ser diferenciada de las demás señales en operación normal.5.2.13 Monitoreo y presentación del procesoEsta presentación se deberá distribuir en varios despliegues gráficos, mostrando todos losprocesos con la posibilidad de llegar hasta los equipos de los mismos; el Contratistacoordinará que los equipos de proceso sean suministrados con diagramas de flujo que sirvande base a la realización de los despliegues. Se deberán implementar mínimo los desplieguesque se listan en el numeral 7.5.2 Funciones de las EOP´s; sin embargo el sistema deberácontar con capacidad de ampliación en despliegues que se consideren necesarios durante elsuministro del sistema en su fase de desarrollo y configuración de las aplicaciones; comomínimo, la capacidad adicional será de al menos un 15% con respecto a la cantidad mínimade despliegues generales y detallados, allí listados.5.3 AutomatizaciónEl control automático se realiza principalmente a nivel del proceso, lo que significa que cadaestación de proceso está equipada con un COP.En caso de que en el intercambio de datos con el centro de control y las demás estacionesse produzca una pérdida de datos para el automatismo, esto no debe comprometer elproceso, lo que significa que en caso de la falta de un dato importante (interno o externo) sedebe prever una acción segura y si es del caso ejecutar un algoritmo especial.5.4 Medios de comunicación de datos5.4.1 Comunicación de datos internosEl subsistema para la comunicación (es decir, intercambio de datos) entre el centro decontrol y los componentes distribuidos como los COP será una LAN de datos que tendrátopología en forma de doble anillo conectada por medio de suiches, no redundantes.Para esta configuración de LAN la interconexión entre los edificios de procesos se harámediante cables de fibra óptica. En el interior de los edificios la conexión será en cobrehasta cada nodo del DCS.Para cualquier tipo de medio, se deben considerar las respectivas interfaces en ambos lados.5.4.2 Comunicación de campo (buses de campo)Los COP´s intercambiarán los datos hacia los actuadores y desde los sensores por mediode: Buses de campo para los diferentes sistemas de instrumentación o a tipos especiales de actuadores como actuadores motorizados de válvulas.DCS, Sistemas de control, Instrumentación,Telecomunicaciones y Sistema de Seguridad de la Planta Página 23 de 88
  24. 24. Los tipos de buses de campo definidos para estas conexiones son el Foundation Fieldbus y el Profibus DP y PA. Interfaces seriales de datos con las diferentes unidades paquete y con los PLC´s o unidades de adquisición de datos para los CCM´s convencionales. Conexiones con CCM inteligentes para los datos de estados y de las protecciones de los motores. Redes de comunicaciones de datos con las diferentes variadores de velocidad presentes en el proceso.5.4.3 Comunicación de datos externaPara la comunicación con la intranet de Empresas Públicas de Medellín E.S.P. se considerauna integración a través de enrutadores, sin embargo, la red de datos de control operará enforma totalmente independiente de la red de datos corporativa.5.5 Seguridad y disponibilidad del DCS5.5.1 SeguridadEl aspecto seguridad deberá ser considerado en las distintas áreas en que se puede dividircomo son:Prácticas y procedimientos de operación: El sistema deberá incluir las secuencias de selección antes de ejecución y de verificación antes de operar. El sistema deberá proveer al operador, a través de las interfaces hombre-máquina, de las realimentaciones necesarias para verificar que el sistema ha interpretado su intención antes de ejecutar la función de control. Si resulta una verificación inválida, la selección deberá ser cancelada. Una vez ejecutado un comando, se retornará una señal visual de reconocimiento para indicar que la función ha sido ejecutada. Las verificaciones deberán incluir a las funciones de control, funciones análogas, funciones de barrido, funciones de registro de eventos y alarmas, ayudas de diagnóstico, calibración, etc.Seguridad en el área de las comunicaciones: El diseño de los sistemas de comunicación deberá ser tal que un error en un mensaje no produzca una falla crítica del sistema. Los canales de comunicación deberán ser verificados para que operen apropiadamente; se debe producir una indicación cuando una estación no recibe o no responde un mensaje. El control del error con respecto a los protocolos de comunicación deberá asegurar que la tasa de error residual no será mayor de 10E-10 cuando el canal este operando con una tasa de error de bit (BER) de 1x10E-4, como máximo.DCS, Sistemas de control, Instrumentación,Telecomunicaciones y Sistema de Seguridad de la Planta Página 24 de 88
  25. 25. Seguridad en el área del hardware, software y firmware:Este deberá incluir anuncio de falla en los sistemas de alimentación y rearranque automático,inicialización y reinicialización, capacidades de autodiagnóstico y autochequeo con alarmas,conmutación automática con alarma (en caso de requerirse), temporizador de vigilancia(Watchdog) con alarma, operación tipo a prueba de falla (fail-safe), etc.5.5.2 Disponibilidad.Cada Servidor, EOP, COP, módulo de entrada salida remoto, suiche de datos o cualquierade los equipos aquí solicitados, deberá tener en forma individual una disponibilidad mejor del99.99% y en conjunto, todo el DCS, una disponibilidad no menor del 99,90%.El equipo y los módulos deben tener unos requisitos muy estrictos de confiabilidad, siendonecesario tener un tiempo medio entre fallas (MTBF) muy alto en cada componente delequipo. El Contratista deberá presentar, los cálculos de disponibilidad para cada uno de losequipos que componen el sistema de control digital y para el sistema en conjunto, según eltiempo medio entre fallas (MTBF) y el tiempo medio para reparación (MTTR). Para el cálculo,se deberá considerar que el tiempo administrativo y de transporte, que hace parte del MTTR,no deberá ser menor de 3 horas. Se deberán adicionar a este valor los demás tiemposinvolucrados en el MTTR propio según las facilidades de diagnósticos y de mantenimiento delos equipos y sistemas del DCS.Si para obtener las disponibilidades solicitadas se requiere incluir redundancias en otrosequipos o en componentes diferentes a las explícitamente exigidas en estasespecificaciones, éstas deberán ser suministradas como parte de los equipos.5.6 Parámetros de diseño y de desempeño del DCSLos siguientes son los parámetros de diseño y de desempeño que deberá cumplir el DCS.5.6.1 Parámetros de diseño y de desempeño generales del DCSEn general, el sistema deberá presentar los siguientes parámetros de desempeño: El sistema operativo del sistema será Windows 2000 o 2003 Server o la última versión de Microsoft Windows que se encuentre en operación para los servidores de aplicaciones y base de datos, plenamente comprobado y la última versión de Microsoft Windows que se encuentre en operación para las estaciones de operación, plenamente comprobado. Almacenamiento de archivos históricos del sistema: un año de información generada por la planta para todas las variables y las siguientes condiciones de muestreo: o 100% de las variables primarias de proceso para los lazos de control. o 100% de los “set-points” y 100% de las salidas para los lazos de control. o 100% de las variables de proceso para todas las entradas análogas que se usarán en las funciones de “sólo indicación” serán almacenadas. o Valores instantáneos de las variables con velocidades de muestreo de al menos 1 muestra cada segundo, deberán serán almacenados. o Se almacenarán todas las medidas para ser mostradas en los archivos históricos cada minuto. o Se generarán promedios de las variables cada minuto, cada hora y cada día para todas las variables.DCS, Sistemas de control, Instrumentación,Telecomunicaciones y Sistema de Seguridad de la Planta Página 25 de 88
  26. 26. El sistema deberá estar en capacidad de manejar por lo menos 40,000 “TAGs” de proceso. Deberá ser posible la configuración y programación remota de los controladores de proceso desde el centro de control sin que se haga necesario sacarlos fuera de línea. Deberá ser posible la configuración, programación y diagnóstico remoto del bus de campo desde el centro de control sin que se haga necesario sacar los instrumentos fuera de línea. El sistema deberá permitir el acceso remoto mediante herramientas del tipo “Web Server Access”, suministradas por el propio sistema. El sistema tendrá procedimientos o rutinas de autodiagnóstico de sus propios equipos. La vida útil del sistema se deberá garantizar para mínimo 15 años. El suministrador del sistema deberá garantizar las actualizaciones del software de aplicación de todas las funciones del DCS bajo la misma plataforma del hardware durante un tiempo de cinco (5) años, contados a partir de la fecha de recepción del DCS después de las pruebas en sitio y puesta en servicio de sistema. En caso de ser necesaria la actualización del sistema operativo, ésta será realizada por Empresas Públicas de Medellín E.S.P. previa a la instalación de la actualización del software de aplicación. El sistema deberá presentar una disponibilidad de 99,90 considerando un MTTR de 3 horas.5.6.2 Parámetros de diseño y de desempeño en el nivel de control y supervisióngeneralEn las estaciones de operación deberán presentar los siguientes parámetros de desempeño: Número de despliegues de proceso: Sólo podrá ser limitado por la memoria disponible en la estación. Se deberán configurar para uso permanente por lo menos 500 despliegues gráficos sólo de proceso. Número de despliegues de curvas de tendencias: El sistema estará en capacidad de desplegar, en forma de curvas de tendencias, las entradas o salidas analógicas por grupos o individualmente. Número de despliegues de objetos: Igual al número de objetos en el sistema. Cantidad de la lista de eventos: al menos 1000 eventos, marcados con fecha y tiempo con resolución de 1 segundo. Cantidad de la lista de alarmas: al menos 500 alarmas, marcados con fecha y tiempo con resolución de 1 segundo. Actualización continua en línea de despliegues dinámicos Tiempo de cambio entre despliegues: Para un despliegue típico con una parte del gráfico estático el cambio será de máximo 2 segundos. Si los objetos del proceso pertenecen a buses de campo o enlaces seriales de datos, el tiempo de cambio máximo entre despliegues será de 3 segundos. Tiempo de respuesta de una indicación: menor de 1 s. Tiempo de respuesta de un comando: 1 s. Tiempo entre un comando y su indicación: 2 s.DCS, Sistemas de control, Instrumentación,Telecomunicaciones y Sistema de Seguridad de la Planta Página 26 de 88
  27. 27. En nivel de control y supervisión general deberá permitir a los usuarios la conformación, edición y reemplazo de cualquier despliegue gráfico en línea, esto es, mientras el proceso se encuentre “corriendo”. La interfaz gráfica del usuario será la misma para todos los operadores y en todos los puntos donde se lleven a cabo funciones de IHM, tanto para supervisión como para las funciones de control En este nivel se usará un panel del tipo retroproyección para generar imágenes del proceso de gran tamaño con el fin de facilitar la supervisión de los operadores desde cualquier posición en que se encuentren dentro del centro de control. Se hará uso de los colores y de los símbolos en los despliegues gráficos buscando normalización. El acceso a los datos con el fin de configurar los reportes operativos deberá ser fácil así mismo deberán ser los procedimientos de impresión de los mismos. Los reportes de deberán generar manual y automáticamente.5.6.3 Parámetros de diseño y de desempeño en el nivel de control Redundancia de la red de control, tanto en el medio físico como en equipos activos principales (suiches y conversores electro-ópticos). Uso de fibra óptica para la conexión de los equipos del DCS entre edificios de proceso. La conexión del servidor de aplicaciones y base de datos así como de los controladores de proceso a la red de control, se hará mediante módulos de comunicaciones de datos independientes: uno para cada red de control. La red de control será del tipo Ethernet ó IEEE 802.3, configurada de acuerdo con lo descrito en el numeral 7.26 Redes locales de datos (LAN´s) del presente documento. Las estaciones que se conecten a la red lo deberán hacer al menos a 100 Mbps.5.6.4 Parámetros de diseño y de desempeño en el nivel de interfaz o conexión con elprocesoPara la conexión con el proceso se deberán tener en cuenta los siguientes parámetros dedesempeño. El Contratista coordinará el diseño, suministro, instalación y pruebas necesarios para la integración de los equipos electromecánicos de la Planta de tratamiento de aguas residuales Bello a los controladores COP del DCS. La instrumentación se integrará al DCS haciendo uso de tecnología de bus de campo. Los módulos de entrada y salida remotos, en caso de requerirse, también pueden ser integrados mediante bus de campo. El Contratista suministrará, tenderá, conectará y probará los cables y accesorios para las conexiones entre los tableros de las diferentes unidades y los tableros del DCSDCS, Sistemas de control, Instrumentación,Telecomunicaciones y Sistema de Seguridad de la Planta Página 27 de 88
  28. 28. Para integrar las unidades paquete del proceso, el DCS poseerá interfaces seriales de datos con las siguientes características eléctricas: RS-232, RS-485, Ethernet y los siguientes protocolos: Modbus-TCP/IP sobre Ethernet, Devicenet, Controlnet, Profibus DP, Profibus PA. El Contratista suministrará, tenderá, conectará y probará los cables y accesorios para las conexiones entre los tableros de las diferentes unidades y los tableros del DCS. En cada estación de proceso (como estaciones de bombeo, de sopladores, etc.) se conformará una red de PCCs conectada al respectivo COP de la estación, como se indica en el diagrama 10I-PGGR-6-104, y usando las características mencionadas en el párrafo anterior. Los tanques del proceso de Desarenadores y tanques de Sedimentación Secundaria están dotados con puentes móviles. Para facilitar la conexión de los tableros de control a las redes de PCCs de las respectivas estaciones se permitirá el uso de tecnología “wireless” para bus de campo. Se hará uso de barreras intrínsecas de seguridad hacia los módulos de entrada y salidas remotas del DCS que se encuentren ubicados en zonas clasificadas, que se indican en el anexo No. A01 “LISTA DE INSTRUMENTOS” de la sección 13310. Para la interconexión de instrumentos entre edificios de procesos se hará uso de cables de fibra óptica. Al interior de cada edificio de proceso se usará cobre. El Contratista suministrará , tenderá, conectará y probará los cables para las conexiones entre tableros del DCS y otros tableros de equipos de unidades paquete, PCC, CCM , sin limitarse a ellos. Es responsabilidad de El Contratista calcular, dimensionar y suministrar la(s) fuente(s) de alimentación de corriente continua para la instrumentación y equipos que serán integrados al DCS haciendo uso de buses de campo. Así mismo deberá garantizar la posibilidad de que esa(s) fuente(s) pueda soportar la ampliación del sistema.5.7 Conexión con otros sistemas mediante tecnología OPCEl DCS deberá hacer uso de tecnología OPC para el intercambio bidireccional de datos conlos sistemas de Seguridad, con el sistema de gestión de energía (SGE) y con el sistema demonitoreo de vibraciones y temperatura de la PTAR.5.8 Capacidad y expansión del DCSSe deberá prever una capacidad adicional instalada del 20% del total de señales de entraday salida requerida así como su procesamiento, tanto al nivel de hardware como al nivel desoftware.El equipo deberá tener un alto grado de modularidad, tanto en programación (Software)como en equipo (Hardware) para permitir cambios y adiciones posteriores.A nivel de hardware el equipo deberá estar en capacidad de expandirse fácilmente hasta enel 30% de su capacidad instalada y abarcará aspectos tales como: adición de memoria,capacidad de almacenamiento masivo de datos, puntos de entrada y salida, etc.A nivel de software se deberá considerar una flexibilidad tal que posibilite un buen interfaz yaccesos rápidos a las funciones y despliegues gráficos a desarrollar por el usuario y que seintegrarán al sistema en caso de requerirse, así como de la capacidad de memoria yprocesamiento para llevarlas a cabo.DCS, Sistemas de control, Instrumentación,Telecomunicaciones y Sistema de Seguridad de la Planta Página 28 de 88
  29. 29. 5.9 Sincronización del DCSEl DCS será un sistema con sincronización a través de un reloj maestro sincronizado porsatélite. La difusión de la base de tiempo y/o del “top” de sincronismo a los COP y demásnodos del sistema se podrá realizar a través de las redes de datos. El reloj GPS deberácontar con las respectivas salidas e interfaces para sincronizar los equipos del DCS, los relésde protecciones eléctricas, todo el Sistema de Gestión de Energía (SGE) y el Sistema deSeguridad de la planta; dichas salidas e interfaces deberán estar basadas en protocolos yseñalizaciones estándar.5.10 Seguridad informática del DCS5.10.1 Aspectos generalesPara la protección del sistema contra posibles amenazas de tipo informático se deberásuministrar una estructura de protección de la red que cubra diferentes niveles de defensacon el fin de mitigar los posibles impactos de ataques reales a la red.La estructura de protección se deberá implementar en las siguientes categorías y con lasherramientas que se indican seguidamente.Para evitar la infección de virus, “malware”, “spam” y gusanos, se implantarán sistemasantivirus a nivel de servidores del DCS así como en otros puntos críticos de la red;adicionalmente, se instalará un “Firewall”, por donde se canalizan las conexiones de losusuarios corporativos a Internet, además del comportamiento impropio en la red.La red en la que se encuentren los equipos del DCS no deberá tener conexión a Internet ni acuentas de correo, en lo posible se deben tener cerrados todos los puertos y tenerdeshabilitados los protocolos de comunicación que no se utilicen (utilizar solo los protocolosy puertos de comunicación que se requieran, tanto para el manejo de los dispositivos comopara el acceso externo a la información de estos), esto con el propósito de disminuir almáximo el riesgo de un eventual ataque, tanto interno como externo.5.10.2 Defensa contra amenazasComo herramientas de defensa para esta condición se deberá suministrar e implementar: Software antivirus perimetral para los servidores y uno para cada estación de trabajo, el antivirus que se utilice en la protección del perímetro (los servidores) será distinto al de las estaciones de trabajo, porque si se coloca en mismo antivirus en las estaciones que en los servidores, las listas de chequeo de virus serían las mismas y una vez el virus o el ataque halla pasado el perímetro llegará con mayor facilidad a la estación de trabajo, en cambio si se tienen dos antivirus distintos, las listas serán parecidas pero no iguales dificultando el ingreso a una terminal como tal. Firewall en software para tener un control pleno sobre los accesos y el tráfico de contenidos tanto entrante como saliente. Se deberán crear VPN´s (“Virtual Private Netwoks”) entre las sedes de la Planta y el edificio Inteligente para mitigar accesos y tráficos indebidos. Utilización de un Firewall físico (ó “appliance”) en la entrada de la red de Control de Proceso, de tal manera que aumente la defensa contra ataques de seguridad indiscriminada y directa con los servidores y sus aplicaciones.DCS, Sistemas de control, Instrumentación,Telecomunicaciones y Sistema de Seguridad de la Planta Página 29 de 88

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