DCS項(xiàng)目的決策與實(shí)施

1、引言

　　以數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)的DCS系統(tǒng)和早期模擬儀表組成的控制系統(tǒng)從工程項(xiàng)目的實(shí)施來說，本質(zhì)上

沒有太大差別。他們都要求作下列考慮：項(xiàng)目規(guī)模與投資預(yù)算，技術(shù)指標(biāo)與廠商選擇，組織機(jī)構(gòu)

與進(jìn)度，培訓(xùn)，合作設(shè)計(jì)與組態(tài)，設(shè)備制造與集成，文件與資料，工廠驗(yàn)收試驗(yàn)（FAT）與現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)

收試驗(yàn)（SAT），安裝、調(diào)試與投運(yùn)，備件與售后服務(wù)等。但DCS作為較模擬儀表更為復(fù)雜的控制

系統(tǒng)，實(shí)施過程中對(duì)各環(huán)節(jié)的技術(shù)性要求更高。

2、DCS的選型與決策問題

　　DCS選型大致可遵循以下幾個(gè)方面：

　�、倏煽啃裕褐赶到y(tǒng)在規(guī)定條件下和規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力，通常用MTBF（平均故障

間隔時(shí)間）來衡量。MTBF越大，系統(tǒng)可靠性越高。系統(tǒng)的可靠性是DCS最根本的技術(shù)指標(biāo)，因此，

選型前的實(shí)際考察是非常必要的。

　�、诳删S護(hù)性：指系統(tǒng)排除故障的難易程度，可用MTTR（平均修復(fù)時(shí)間）來表示。它由以下因

素決定：系統(tǒng)故障指示能力（故障時(shí)有無指示燈標(biāo)志，CRT上有無故障指示）；系統(tǒng)的故障自診斷

能力（自診斷到系統(tǒng)級(jí)、板級(jí)、還是通道級(jí)等）；卡板的更換是否容易（如卡板的帶電更換）；

數(shù)據(jù)庫、圖形、操作環(huán)境的修改是否方便（應(yīng)用軟件是否可在線修改）。

　�、巯冗M(jìn)性：指系統(tǒng)采用了經(jīng)過驗(yàn)證的最新技術(shù)，并有發(fā)展前途和生命力。這里主要指系統(tǒng)體

系（包括軟硬件）的開放性，標(biāo)準(zhǔn)性和擴(kuò)展性。開放性便于系統(tǒng)的互聯(lián)，第二方軟件的支持。標(biāo)

準(zhǔn)性指系統(tǒng)是否采用先進(jìn)國際標(biāo)準(zhǔn)，符合最新發(fā)展潮流。擴(kuò)展性則體現(xiàn)系統(tǒng)的柔性。

　　④繼承性：目的是保護(hù)已有軟硬件投資，易于系統(tǒng)平滑過渡。當(dāng)前DCS技術(shù)發(fā)展很快，版本

更新迅速，這就要求系統(tǒng)具有良好的繼承性，否則就會(huì)給升級(jí)換代工作帶來極大困難。

　�、萁�(jīng)濟(jì)性：可以從DCS本身價(jià)格和其所創(chuàng)效益兩方面來考慮。一般情況下，對(duì)相同檔次設(shè)備而

言，以性能價(jià)格比高者為優(yōu)。此外，DCS選型一定要結(jié)合具體項(xiàng)目的規(guī)模（I/O點(diǎn)數(shù)），目前DCS市

場(chǎng)種類繁多，按地域可分為國產(chǎn)和外國產(chǎn)，按結(jié)構(gòu)可分為大系統(tǒng)或小系統(tǒng)，按配置又可分為工作

站基礎(chǔ)的或PC機(jī)基礎(chǔ)的等等。這些因素相互搭配，有時(shí)可使系統(tǒng)的差價(jià)高達(dá)幾十甚至數(shù)百萬人民

幣。通常規(guī)模大的項(xiàng)目（一套或幾套裝置，I/O點(diǎn)在1000乃至數(shù)千點(diǎn)以上）應(yīng)選擇大系統(tǒng)，反之，

以選擇小系統(tǒng)為宜。 DCS系統(tǒng)的效益包括有形效益與無形效益。有形效益主要指提高自動(dòng)化程度、

生產(chǎn)率、產(chǎn)品收率等；無形效益主要涉及通過改進(jìn)對(duì)過程數(shù)據(jù)的搜索與分析，積累對(duì)過程的認(rèn)識(shí)，

提高人員素質(zhì)。

　　⑥售后服務(wù)：代表廠商的實(shí)力。只有市場(chǎng)占有率大，技術(shù)力量雄厚，并能不斷發(fā)展的公司才

能滿足用戶的實(shí)際需要。

　　通常，DCS在實(shí)際選型與決策過程中，上述各種指標(biāo)會(huì)出現(xiàn)相互矛盾的現(xiàn)象。如有些嘆DCS系

統(tǒng)硬件質(zhì)量過硬，但軟件品質(zhì)卻遜色不少，有些DCS的性能/價(jià)格比雖然不錯(cuò)，備件卻非常昂貴。

近年來，隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的加劇，還出現(xiàn)了某些廠商一味地追求系統(tǒng)先進(jìn)性而導(dǎo)致不成熟產(chǎn)品投入

應(yīng)用的現(xiàn)象，這些都給選型與決策工作帶來困難。但無論如何，作為應(yīng)用于工業(yè)過程的DCS系統(tǒng)，

首先應(yīng)以可靠性與穩(wěn)定性為主，兼顧其他因素。有時(shí)針對(duì)大型企業(yè)的DCS新上或改造項(xiàng)目，甚至

可以考慮暫時(shí)犧牲局部利益（如統(tǒng)一眾多機(jī)型）來換取長遠(yuǎn)的整體效益（如備件、維護(hù)人員的減

少等）。

3、項(xiàng)目的組織與管理

　　1）組織機(jī)構(gòu)的設(shè)立與管理：工程項(xiàng)目的成功與否很大程度取決于人員的能力、合理搭配與

管。DCS項(xiàng)目是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，它涉及預(yù)算與商貿(mào)，施工與監(jiān)理，計(jì)算機(jī)與通訊，過程與

控制，儀表與電氣等專業(yè)知識(shí)，而上述這些專業(yè)人員又各自分布在不同部門，因此，要很好地組

織與協(xié)調(diào)這些人員共同完成項(xiàng)目的各項(xiàng)任務(wù)，組織機(jī)構(gòu)應(yīng)以項(xiàng)目組的方式工作更合理。項(xiàng)目經(jīng)理

可由單位主管領(lǐng)導(dǎo)或資深專業(yè)人員擔(dān)任，以全面負(fù)責(zé)項(xiàng)目的組織、計(jì)劃、安排、聯(lián)系與實(shí)施。成

員應(yīng)包括DCS系統(tǒng)工程師，工藝工程師，儀表工程師，電氣工程師，以及相應(yīng)的預(yù)算與供應(yīng)人員。

技術(shù)工作可以DCS系統(tǒng)工程師為核心，該成員任務(wù)貫穿整個(gè)項(xiàng)目的始終，而其他成員將在項(xiàng)目的

不同時(shí)期發(fā)揮各自作用。如DCS人員在數(shù)據(jù)庫組態(tài)階段需要工藝人員的配合，在安裝階段要與儀

表、電氣人員一同工作，而DCS設(shè)備的發(fā)貨、海關(guān)申報(bào)還要交由商務(wù)人員處理等。

　　根據(jù)國內(nèi)外眾多DCS項(xiàng)目的成功經(jīng)驗(yàn)，例會(huì)制和網(wǎng)絡(luò)圖在項(xiàng)目管理方面占有非常重要的地位。

網(wǎng)絡(luò)圖能將復(fù)雜模糊的DCS工程任務(wù)具體形象地按時(shí)間、空間、條塊序列進(jìn)行分解，做到定時(shí)間、

定任務(wù)、定人員。而例會(huì)制則能做到對(duì)網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃進(jìn)行有效的監(jiān)督，及時(shí)了解和掌握項(xiàng)目的進(jìn)展及

各種需要協(xié)調(diào)解決的問題，總結(jié)前階段工作，落實(shí)下階段任務(wù)，使整個(gè)過程處于受控狀態(tài)之中。

　　例會(huì)的時(shí)間和地點(diǎn)相對(duì)可靈活進(jìn)行，時(shí)間可以按固定方式或根據(jù)項(xiàng)目的階段性決定，地點(diǎn)也

可以選擇在會(huì)議室或施工現(xiàn)場(chǎng)。

　　此外，用戶還應(yīng)同DCS廠商密切聯(lián)系以及必要時(shí)進(jìn)行間接控制。以往的經(jīng)驗(yàn)表明，廠商現(xiàn)場(chǎng)

技術(shù)人員的素質(zhì)，DCS培訓(xùn)的質(zhì)量等都會(huì)對(duì)項(xiàng)目的進(jìn)展造成不同的影響。我們?cè)谝蚁┭b置建設(shè)初

期，曾遇到過DCS與小型上位機(jī)通訊無法實(shí)現(xiàn)問題，廠商3個(gè)月內(nèi)先后來過3次技術(shù)人員都無法解

決，后來在我們強(qiáng)烈要求下，廠商派出兩名專家到現(xiàn)場(chǎng)，僅10天就解決了問題。目前DCS培訓(xùn)普

遍存在的問題是時(shí)間壓縮過緊，導(dǎo)致某些重要內(nèi)容刪減，對(duì)工程乃至今后的維護(hù)與開發(fā)應(yīng)用造

成不良后果。

　　2）進(jìn)程與進(jìn)度：DCS項(xiàng)目的主要進(jìn)程，用網(wǎng)絡(luò)圖可以直觀地表達(dá)。如按進(jìn)度劃分，大致可分

為三個(gè)階段，即方案論證與選型階段（（1）~（7））、設(shè)計(jì)與組態(tài)階段（（8）~（14））、以

及安裝調(diào)試與投運(yùn)階段（（14）~（20））。新上DCS工程項(xiàng)目的總體進(jìn)度通常要用12至20個(gè)月的

時(shí)間，具體進(jìn)度可在項(xiàng)目啟動(dòng)后的工程會(huì)議（Kick-off Meeting）上確定。

　　項(xiàng)目進(jìn)行招標(biāo)之前，DCS廠商應(yīng)根據(jù)要求向用戶提供系統(tǒng)說明書，該說明書可作為商務(wù)合同

的技術(shù)附件。標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)說明書應(yīng)包含投標(biāo)者的背景介紹，提供系統(tǒng)的功能（數(shù)據(jù)采集與處理、

報(bào)警與記錄、趨勢(shì)與報(bào)表、操作與控制、圖形、控制語言的特點(diǎn)、操作系統(tǒng)與診斷程序等），系

統(tǒng)的配置與數(shù)量（各種軟件的名稱與版本，硬件中主機(jī)的檔次、CRT類型、I/O設(shè)備、通訊網(wǎng)絡(luò)、

打印機(jī)等），文件與資料，驗(yàn)收方式（FAT和SAT），以及人員培訓(xùn)與備件、服務(wù)等。

　　圖1中，工廠驗(yàn)收試驗(yàn)（FAT）和現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收試驗(yàn)（SAT）是DCS項(xiàng)目中非常重要的兩個(gè)階段。

FAT在廠家系統(tǒng)裝配地進(jìn)行，由廠家和用戶雙方代表共同完成，其目的是檢查安裝了用戶組態(tài)軟

件后系統(tǒng)的各項(xiàng)功能，通過全面的測(cè)試，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并排除軟硬件的故障，確保設(shè)備運(yùn)輸前的質(zhì)量，

這項(xiàng)工作大約需要2周左右時(shí)間。當(dāng)系統(tǒng)在現(xiàn)場(chǎng)安裝好后，可進(jìn)行SAT工作。該工作應(yīng)由廠家技術(shù)

人員到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行指導(dǎo)，其測(cè)試內(nèi)容大體與FAT相同，用以檢驗(yàn)運(yùn)輸、安裝過程中系統(tǒng)的完好性，

需1周左右時(shí)間。

4、項(xiàng)目的設(shè)計(jì)與實(shí)施

　　1）設(shè)計(jì)與組態(tài)DCS項(xiàng)目的設(shè)計(jì)包括概念設(shè)計(jì)、硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。概念設(shè)計(jì)主要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行

宏觀定義，如系統(tǒng)的版本、主機(jī)的基準(zhǔn)、硬件冗余度、工藝過程的控制策略等；硬件設(shè)計(jì)要考慮控

制室、輔助控制室、控制屏布局，系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及各節(jié)點(diǎn)的配置，人機(jī)接口，電源系統(tǒng)，接地系

統(tǒng)，布線系統(tǒng)等；軟件設(shè)計(jì)包括系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件和用戶軟件設(shè)計(jì)等內(nèi)容，目前DCS的系統(tǒng)軟件、

應(yīng)用軟件大都以成套軟件包形式直接提供，因此項(xiàng)目?jī)H涉及用戶軟件的設(shè)計(jì)，如數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)、I/O表

格、DCS回路圖、操作畫面、報(bào)表、程序設(shè)計(jì)等。

　　組態(tài)是將各類書面設(shè)計(jì)文件（控制方案、圖形、報(bào)表等）轉(zhuǎn)變?yōu)榭杀挥?jì)算機(jī)接收并執(zhí)行的軟件

過程，它是項(xiàng)目中軟件工作的主體。組態(tài)過程需要系統(tǒng)內(nèi)各種應(yīng)用軟件包的支持，主要涉及數(shù)據(jù)庫

生成、操作環(huán)境編排、圖形建造、報(bào)表填寫、順序控制和復(fù)雜算法的編程等內(nèi)容口組態(tài)時(shí)，相同工

藝單元的回路最好放入相同的控制器單元，這樣會(huì)給今后的維護(hù)工作帶來便利。

　　2）安裝、調(diào)試與投運(yùn)安裝內(nèi)容包括DCS機(jī)柜、主機(jī)、卡板、CRT、電源、打印機(jī)等設(shè)備的固定就

位和各類電纜的接線等，安裝工作一定要在廠家技術(shù)人員的指導(dǎo)下，按照DCS隨機(jī)資料中的安裝手冊(cè)

進(jìn)行。調(diào)試指對(duì)DCS系統(tǒng)進(jìn)行功能測(cè)試，包括單校與聯(lián)校、操作畫面的可操作性與方便性、控制方案

的確認(rèn)、應(yīng)用程序的試運(yùn)行等。調(diào)試過程最好有工藝和儀表人員配合，讓這些人員掌握DCS系統(tǒng)的各

項(xiàng)操作技能，并通過調(diào)試逐步完善人機(jī)界面。調(diào)試記錄作為DCS項(xiàng)目的重要資料之一應(yīng)存檔保存。

　　開車階段的主要工作是保運(yùn)和控制方案的參數(shù)整定。用戶的DCS工程師經(jīng)過完整系統(tǒng)的項(xiàng)目經(jīng)歷，

尤其是經(jīng)過培訓(xùn)、合作設(shè)計(jì)、組態(tài)等階段的工作，已經(jīng)初步了解或掌握了一套具體的DCS系統(tǒng)，但要

達(dá)到獨(dú)立事故分析與處理能力，還需經(jīng)過一定的磨練。因此DCS現(xiàn)場(chǎng)投運(yùn)工作應(yīng)以廠家技術(shù)人員為主

來完成。

5、結(jié)語

　　近年來，隨著現(xiàn)代控制理論和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，以及現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的日趨成熟和完善，

DCS這一特定時(shí)期的過程計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，正面臨著諸多重大的變革與挑戰(zhàn)。但做為一種典型的控制系

統(tǒng)，其實(shí)施過程中的各種經(jīng)驗(yàn)對(duì)當(dāng)前乃至今后的同類項(xiàng)目仍有很好的參考價(jià)值。