DCS項目的決策與實施初探

1、dcs項目的決策與實施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)從工程項目的實 施來說，本質(zhì)上沒有太人差別。他們都要求作下列考慮：項目規(guī)模與投資預(yù)算， 技術(shù)指標與廠商選擇，組織機構(gòu)與進度，培訓(xùn)，合作設(shè)計與組態(tài)，設(shè)備制造與集 成，文件與資料，工廠驗收試驗（fat）與現(xiàn)場驗收試驗（sat）,安裝、調(diào)試與 投運，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)，實施過 程中對各環(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兒個方面：%1 可靠性：指系統(tǒng)在規(guī)定條件下和規(guī)定時間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力，通常用mtbf （平均故障間隔時間）來衡量。mt

2、bf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，因此，選型前的實際考察是非常必要的。%1 可維護性：指系統(tǒng)排除故障的難易程度，可用mttr （平均修復(fù)時間）來表示。 它由以下因素決定：系統(tǒng)故障指示能力（故障時有無指示燈標志，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、板級、還是通道級等）； 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）。%1 先進性：指系統(tǒng)采用了經(jīng)過驗證的最新技術(shù)，并有發(fā)展前途和生命力。這里主 要指系統(tǒng)體系（包拾軟硬件）的開放性，標準性和擴展性。開放性便于系統(tǒng)的互 聯(lián)，第二方軟件的支

3、持。標準性指系統(tǒng)是否采用先進國際標準，符合最新發(fā)展潮 流。擴展性則體現(xiàn)系統(tǒng)的柔性。%1 繼承性：目的是保護己有軟硬件投資，易于系統(tǒng)平滑過渡。當前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，否則就會給升級換代工 作帶來極人困難。%1 經(jīng)濟性：可以從dcs木身價格和其所創(chuàng)效益兩方面來考慮。一般情況下，對和 同檔次設(shè)備而言，以性能價格比高者為優(yōu)。此外，dcs選型-定要結(jié)合具體項廿 的規(guī)模（i/o點數(shù)）,目前dcs市場種類繁多，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)，按配置乂可分為t作站基礎(chǔ)的或pc機基礎(chǔ)的等等。 這些因素相互搭配，有時可使系統(tǒng)的差價高達兒十甚至數(shù)

4、白萬人民幣。通常規(guī)模 大的項忖（一套或幾套裝置，1/0點在1000乃至數(shù)千點以上）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對 過程數(shù)據(jù)的搜索與分析，積累對過程的認識，提高人員索質(zhì)。%1 售后服務(wù)：代表廠商的實力。只有市場占有率大，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際需要。通常，dcs在實際選型與決策過程屮，上述各種指標會出現(xiàn)相互矛盾的現(xiàn)象。如 有些dcs系統(tǒng)駛件質(zhì)量過硬，但軟件品質(zhì)卻遜色不少，有些dcs的性能/價格比 雖然不錯，備件卻非常昂貴。近年來，隨著市場競爭

5、的加劇，還出現(xiàn)了某些廠商 一味地追求系統(tǒng)先進性而導(dǎo)致不成熟產(chǎn)晶投入應(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。有時針對大型企業(yè)的dcs新上或改造項目，甚至 可以考慮暫時犧牲局部利益（如統(tǒng)一眾多機型）來換取長遠的整體效益（如備件、 維護人員的減少等）。3、項冃的組織與管理1）組織機構(gòu)的設(shè)立與管理：工程項日的成功與否很大程度取決于人員的能力、 合理搭配與管。dcs項目是一個復(fù)朵的系統(tǒng)工程，它涉及預(yù)算與商貿(mào)，施工與 監(jiān)理，計算機與通訊，過程與控制，儀表與屯氣等專業(yè)知識，而上述這些專業(yè)人 員又各自分布在不同部門，

6、因 此，要很好地組織與協(xié)調(diào)這些人員共同完成項口 的各項任務(wù)，組織機構(gòu)應(yīng)以項目組的方式工作更合理。項目經(jīng)理可由單位主管領(lǐng) 導(dǎo)或資深專業(yè)人員擔(dān)任，以全面負責(zé)項目的組織、計劃、安排、聯(lián)系與實施。 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 項忖的始終，而其他成員將在項忖的不同時期發(fā)揮齊自作用。如dcs人員在數(shù)據(jù) 庫組態(tài)階段需耍工藝人員的配合，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)申報還耍交由商務(wù)人員處理等。根據(jù)國內(nèi)外眾多dcs項口的成功經(jīng)驗，例會制和網(wǎng)絡(luò)圖在項口管理方面占

7、有非常 垂耍的地位。網(wǎng)絡(luò)圖能將復(fù)雜模糊的dcs t程任務(wù)具體形象地按時間、空間、條 塊序列進行分解，做到定時間、定任務(wù)、定人一員。而例會制則能做到對網(wǎng)絡(luò)計劃 進行有效的監(jiān)督，及時了解和掌握項1=1的進展及各種需要協(xié)調(diào)解決的問題，總結(jié) 前階段工作，落實下階段任務(wù)，使整個過程處于受控狀態(tài)之屮。例會的時間和地點相對可靈活進行，時間可以按固定方式或根據(jù)項目的階段性決 定，地點也可以選擇在會議室或施工現(xiàn)場。此外，用戶還應(yīng)同dcs廠商密切聯(lián)系以及必要時進行間接控制。以往的經(jīng)驗表明， 廠商現(xiàn)場技術(shù)人員的素質(zhì)，dcs培訓(xùn)的質(zhì)量等都會對項忖的進展造成不同的影 響。我們在乙烯裝置建設(shè)初期，曾遇到過dcs與小型上位

8、機通訊無法實現(xiàn)問題， 廠商3個月內(nèi)先后來過3次技術(shù)人員都無法解決，后來在我們強烈要求下，廠商 派出兩名專家到現(xiàn)場，僅10天就解決了問題。h前dcs培訓(xùn)普遍存在的問題是 時間壓縮過緊，導(dǎo)致某些重耍內(nèi)容刪減，對t程乃至今后的維護與開發(fā)應(yīng)用造成 不良后果。2）進程與進度：dcs項日的主要進程，用網(wǎng)絡(luò)圖可以直觀地表達。如按進度劃 分，大致可分為三個階段，即方案論證與選型階段（1）（7）、設(shè)計與組 態(tài)階段（8） （14）、以及安裝調(diào)試與投運階段（14）（20）。新上dcs i程項冃的總體進度通常耍用12至20個月的時間，具體進度可在項冃啟動 后的工程會議（kick-off meeting）上確定。項目進

9、行招標之前，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。標準的系統(tǒng)說明書應(yīng)包含投標者的背景介紹，提供系 統(tǒng)的功能（數(shù)據(jù)采集與處理、報警與記錄、趨勢與報表、操作與控制、圖形、 控制語言的特點、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，硬件中主機的檔次、crt類型、i/o設(shè)備、通訊網(wǎng)絡(luò)、打卬機等）, 文件與資料，驗收方式（fat和sat）,以及人員培訓(xùn)與備件、服務(wù)等。圖1屮，工廠驗收試驗（fat）和現(xiàn)場驗收試驗（sat）是dcs項冃中非常重耍的 兩個階段。fat在廠家系統(tǒng)裝配地進行，由廠家和用戶雙方代表共同完成，其冃 的是檢查安裝了用戶組態(tài)

10、軟件后系統(tǒng)的齊項功能，通過全而的測試，及時發(fā)現(xiàn)并 排除軟硬件的故障，確保設(shè)備運輸前的質(zhì)量，這項工作大約需要2周左右時間。 當系統(tǒng)在現(xiàn)場安裝好后，可進行sat工作。該工作應(yīng)由廠家技術(shù)人員到現(xiàn)場進行 指導(dǎo)，具測試內(nèi)容人體與fat相同，用以檢驗運輸、安裝過程中系統(tǒng)的完好性， 需1周左右時間。4、項目的設(shè)計與實施1）設(shè)計與組態(tài)dcs項目的設(shè)計包括概念設(shè)計、硬件設(shè)計和軟件設(shè)計。概念設(shè)計 主要對系統(tǒng)進行宏觀定義，如系統(tǒng)的版本、主機的基準、硬件冗余度、工藝過程 的控制策略等；硬件設(shè)計要 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)點的配置，人機接口，電源系統(tǒng)，接地系統(tǒng)，布線系統(tǒng)等；軟件設(shè) 計包

11、括系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件和用戶軟件設(shè)計等內(nèi)容，冃前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，因此項目僅涉及用戶軟件的設(shè)計，如數(shù) 據(jù)庫設(shè)計、i/o表格、dcs冋路圖、操作畫面、報表、程序設(shè)計等。組態(tài)是將各類書面設(shè)計文件（控制方案、圖形、報表等）轉(zhuǎn)變?yōu)榭杀挥嬎銠C接 收并執(zhí)行的軟件過程，它是項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，相同工藝單元的回路最好放入相同 的控制器單元，這樣會給今厲的維護工作帶來便利。2）安裝、調(diào)試與投運安裝內(nèi)容包括dcs機柜、主機、卡板、crt、

12、電源、打印機 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隨機資料中的安裝手冊進行。調(diào)試指對dcs系統(tǒng)進行功能測試，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、應(yīng)用程序的試 運行等。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 操作技能，并通過調(diào)試逐步完善人機界而。調(diào)試記錄作為dcs項冃的重要資料z 一應(yīng)存檔保存。開車階段的主要工作是保運和控制方案的參數(shù)整定。用戶的dcs工程師經(jīng)過完整 系統(tǒng)的項冃經(jīng)歷，尤其是經(jīng)過培訓(xùn)、合作設(shè)計、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)，但要達到獨立事故分析與處理

13、能力，還需經(jīng)過一定的磨練。因此dcs現(xiàn)場投運丁作應(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)代控制理論和計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，以及現(xiàn)場總線技術(shù)的口趨 成熟和完善，dcs這一特肚時期的過程計算機系統(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)，其實施過程中的各種經(jīng)驗對當前乃至今后的 同類項冃仍有很好的參考價值。«iea« kmx*積/i*出朋simii0)1)(ih務(wù)*w扳&用酣文件dcs 赭 方宴kick-oil朗書睛i純俏 4)(5)si 08? »oi£ _輛 fatfihl sat(1)(9)(wmu)一"i2

14、h4116)一i7i1hii9一201si項目抜進程dcs項目的決策與實施1、引言以數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)的dcs系統(tǒng)和早期模擬儀表紐成的控制系統(tǒng)從工程項日 的實施來說，本質(zhì)上沒有太大差別。他們都耍求作下列考慮：項目規(guī)模與投資預(yù)算，技術(shù)指標與廠商 選擇，組織機構(gòu)與進度，培訓(xùn)，合作設(shè)計與組態(tài)，設(shè)備制造與集成，文件與資料，工廠驗收試驗 （fat）與現(xiàn)場驗收試驗（sat）,安裝、調(diào)試與投運，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)，實施過程屮對各環(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方面：%1 可靠性：指系統(tǒng)在規(guī)定條件下和規(guī)定時間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力

15、，通常用 mtbf （平均故障間隔時間）來衡量。mtbf越大，系統(tǒng)可靠性越高。系統(tǒng)的可靠性是dcs最根木 的技術(shù)指標，因此，選型前的實際考察是非常必要的。%1 可維護性：指系統(tǒng)排除故障的難易程度，可用mttr （平均修復(fù)時間）來 表示。它由以下因素決定：系統(tǒng)故障指示能力（故障時有無指示燈標志，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、板級、述是通道級等）；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）。%1 先進性：指系統(tǒng)采用了經(jīng)過驗證的最新技術(shù)，并有發(fā)展前途和生命力。這 里主耍指系統(tǒng)體系（包括軟硬件）的開放性，標

16、準性和擴展性。開放性便于系統(tǒng)的互聯(lián)，第二方 軟件的支持。標準性指系統(tǒng)是否采用先進國際標準，符合最新發(fā)展潮流。擴展性則體現(xiàn)系統(tǒng)的柔 性。%1 繼承性：目的是保護己有軟硬件投資，易于系統(tǒng)平滑過渡。當前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，否則就會給升級換代工作帶來極人 困難。%1 經(jīng)濟性：可以從dcs本身價格和其所創(chuàng)效益兩方面來考慮。一般情況下， 對相同檔次設(shè)備而言，以性能價格比高者為優(yōu)。此外，dcs選型一定耍結(jié)合具體項冃的規(guī)模（i/o點數(shù)），h前dcs市場種類繁多，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 置乂可分為工作站基礎(chǔ)的或pc機基礎(chǔ)的等等。這

17、些因素相互搭配，有時可使系統(tǒng)的差價高達兒 十甚至數(shù)百萬人民幣。通常規(guī)模大的項冃（一套或兒套裝置，i/o點在1000乃至數(shù)千點以上）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 指提高自動化程度、生產(chǎn)率、產(chǎn)品收率等；無形效益主耍涉及通過改進對過程數(shù)據(jù)的搜索與分析，積 累對過程的認識，提高人員索質(zhì)。%1 售后服務(wù)：代表廠商的實力。只有市場占有率大，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際需要。通常，dcs在實際選型與決策過程屮，上述各種指標會出現(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/價格

18、比雖然不錯， 備件卻非常昂貴。近年來，隨著市場競爭的加劇，還出現(xiàn)了某些廠商一味地追求系統(tǒng)先進性而導(dǎo)致 不成熟產(chǎn)品投入應(yīng)用的現(xiàn)彖，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。有時針對大型企業(yè)的dcs新上或 改造項h，甚至可以考慮暫時犧牲局部利益（如統(tǒng)一眾多機型）來換取長遠的整體效益（如備件、 維護人員的減少等）。3、項口的組織與管理1）組織機構(gòu)的設(shè)立與管理：工程項口的成功與否很大程度取決于人員的能 力、合理搭配與管。dcs項目是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程，它涉及預(yù)算與商貿(mào)，施工與監(jiān)理，計算機 與通訊，過程與控制，儀表與電氣等專業(yè)

19、知識，而上述這些專業(yè)人員又齊自分布在不同部門，因 此，要很好地組織與協(xié)調(diào)這些人員共同完成項冃的各項任務(wù)，組織機構(gòu)應(yīng)以項冃組的方式工作更 合理。項口經(jīng)理可由單位主管領(lǐng)導(dǎo)或資深專業(yè)人員擔(dān)任，以全面負責(zé)項冃的組織、計劃、安排、 聯(lián)系與實施。成員應(yīng)包拾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)t作可以dcs系統(tǒng)工程師為核心，該成員任務(wù)貫穿整個項冃的始終，而其他成員將在項冃的不同時期發(fā)揮各口作用。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 安裝階段耍與儀表、電氣人員一同工作，而dcs設(shè)備的發(fā)貨、海關(guān)申報還要交由商務(wù)人員處理等。 根據(jù)國內(nèi)外眾多dcs項冃

20、的成功經(jīng)驗，例會制和網(wǎng)絡(luò)圖在項目管理方面占有 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)具體形象地按時間、空間、條塊序列進行分 解，做到定時間、定任務(wù)、定人員。而例會制則能做到對網(wǎng)絡(luò)計劃進行有效的監(jiān)替，及時了解和掌 握項冃的進展及各種需要協(xié)調(diào)解決的問題，總結(jié)前階段t作，落實下階段任務(wù)，使整個過程處于 受控狀態(tài)之屮。例會的時間和地點相對可靈活進行，時間可以按同定方式或根據(jù)項冃的階段 性決定，地點也可以選擇在會議室或施工現(xiàn)場。此外，用戶還應(yīng)同dcs廠商密切聯(lián)系以及必要時進行間接控制。以往的經(jīng)驗 表明，廠商現(xiàn)場技術(shù)人員的素質(zhì)，dcs培訓(xùn)的質(zhì)量等都會對項目的進展造成不同的影響。我們在 乙烯裝置

21、建設(shè)初期，曾遇到過dcs與小型上位機通訊無法實現(xiàn)問題，廠商3個月內(nèi)先后來過3 次技術(shù)人員都無法解決，后來在我們強烈要求下，廠商派出兩名專家到現(xiàn)場，僅10天就解決了問題。 目前dcs培訓(xùn)普遍存在的問題是時間壓縮過緊，導(dǎo)致某些重要內(nèi)容刪減，對工程乃至今后的維護 與開發(fā)應(yīng)用造成不良后果。2）進程與進度：dcs項忖的主要進程，用網(wǎng)絡(luò)圖可以直觀地表達。如按進 度劃分，人致可分為三個階段，即方案論證與選型階段（1） （7）、設(shè)計與組態(tài)階段（8） ' （14）、以及安裝調(diào)試與投運階段（14） （20） ） o新上dcs工程項目的總體進度通常 要用12至20個月的時間，具體進度可在項目啟動后的工程會議

22、（kick-off meeting）上確定。項忖進行招標z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。標準的系統(tǒng)說明書應(yīng)包含投標者的背景介紹，提供系統(tǒng)的功能（數(shù) 據(jù)采集與處理、報警與記錄、趨勢與報表、操作與控制、圖形、控制語言的特點、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，磧件中主機的檔次、crt類型、i/o 設(shè)備、通訊網(wǎng)絡(luò)、打印機等），文件與資料，驗收方式（fat和sat）,以及人員培訓(xùn)與備件、服 務(wù)等。圖1中，工廠驗收試驗(fat)和現(xiàn)場驗收試驗(sat)是dcs項目中非常重 要的兩個階段。fat在廠家系統(tǒng)裝配地進行，由廠家和

23、用戶雙方代表共同完成，其冃的是檢查安 裝了用戶組態(tài)軟件后系統(tǒng)的各項功能，通過全面的測試，及時發(fā)現(xiàn)并排除軟硬件的故障，確保設(shè) 備運輸前的質(zhì)量，這項工作大約需要2周左右時間。當系統(tǒng)在現(xiàn)場安裝好后，可進行sat工作。該 工作應(yīng)由廠家技術(shù)人員到現(xiàn)場進行指導(dǎo)，具測試內(nèi)容大體與fat相同，用以檢驗運輸、安裝過程中 系統(tǒng)的完好性，需1周左右時間。4、項冃的設(shè)計與實施1) 設(shè)計與組態(tài)dcs項目的設(shè)計包括概念設(shè)計、硬件設(shè)計和軟件設(shè)計。概念 設(shè)計主要對系統(tǒng)進行宏觀定義，如系統(tǒng)的版本、主機的基準、硬件兀余度、工藝過程的控制策略等； 硬件設(shè)計要考慮控制室、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)點的配置，人機接口， 電源系統(tǒng)，接地系統(tǒng)，布線系統(tǒng)等；軟件