DCS项目的决策与实施

1、引言

　　以数字技术为基础的DCS系统和早期模拟仪表组成的控制系统从工程项目的实施来说，本质上

没有太大差别。他们都要求作下列考虑：项目规模与投资预算，技术指标与厂商选择，组织机构

与进度，培训，合作设计与组态，设备制造与集成，文件与资料，工厂验收试验（FAT）与现场验

收试验（SAT），安装、调试与投运，备件与售后服务等。但DCS作为较模拟仪表更为复杂的控制

系统，实施过程中对各环节的技术性要求更高。

2、DCS的选型与决策问题

　　DCS选型大致可遵循以下几个方面：

　　①可靠性：指系统在规定条件下和规定时间内完成规定功能的能力，通常用MTBF（平均故障

间隔时间）来衡量。MTBF越大，系统可靠性越高。系统的可靠性是DCS最根本的技术指标，因此，

选型前的实际考察是非常必要的。

　　②可维护性：指系统排除故障的难易程度，可用MTTR（平均修复时间）来表示。它由以下因

素决定：系统故障指示能力（故障时有无指示灯标志，CRT上有无故障指示）；系统的故障自诊断

能力（自诊断到系统级、板级、还是通道级等）；卡板的更换是否容易（如卡板的带电更换）；

数据库、图形、操作环境的修改是否方便（应用软件是否可在线修改）。

　　③先进性：指系统采用了经过验证的最新技术，并有发展前途和生命力。这里主要指系统体

系（包括软硬件）的开放性，标准性和扩展性。开放性便于系统的互联，第二方软件的支持。标

准性指系统是否采用先进国际标准，符合最新发展潮流。扩展性则体现系统的柔性。

　　④继承性：目的是保护已有软硬件投资，易于系统平滑过渡。当前DCS技术发展很快，版本

更新迅速，这就要求系统具有良好的继承性，否则就会给升级换代工作带来极大困难。

　　⑤经济性：可以从DCS本身价格和其所创效益两方面来考虑。一般情况下，对相同档次设备而

言，以性能价格比高者为优。此外，DCS选型一定要结合具体项目的规模（I/O点数），目前DCS市

场种类繁多，按地域可分为国产和外国产，按结构可分为大系统或小系统，按配置又可分为工作

站基础的或PC机基础的等等。这些因素相互搭配，有时可使系统的差价高达几十甚至数百万人民

币。通常规模大的项目（一套或几套装置，I/O点在1000乃至数千点以上）应选择大系统，反之，

以选择小系统为宜。 DCS系统的效益包括有形效益与无形效益。有形效益主要指提高自动化程度、

生产率、产品收率等；无形效益主要涉及通过改进对过程数据的搜索与分析，积累对过程的认识，

提高人员素质。

　　⑥售后服务：代表厂商的实力。只有市场占有率大，技术力量雄厚，并能不断发展的公司才

能满足用户的实际需要。

　　通常，DCS在实际选型与决策过程中，上述各种指标会出现相互矛盾的现象。如有些叹DCS系

统硬件质量过硬，但软件品质却逊色不少，有些DCS的性能/价格比虽然不错，备件却非常昂贵。

近年来，随着市场竞争的加剧，还出现了某些厂商一味地追求系统先进性而导致不成熟产品投入

应用的现象，这些都给选型与决策工作带来困难。但无论如何，作为应用于工业过程的DCS系统，

首先应以可靠性与稳定性为主，兼顾其他因素。有时针对大型企业的DCS新上或改造项目，甚至

可以考虑暂时牺牲局部利益（如统一众多机型）来换取长远的整体效益（如备件、维护人员的减

少等）。

3、项目的组织与管理

　　1）组织机构的设立与管理：工程项目的成功与否很大程度取决于人员的能力、合理搭配与

管。DCS项目是一个复杂的系统工程，它涉及预算与商贸，施工与监理，计算机与通讯，过程与

控制，仪表与电气等专业知识，而上述这些专业人员又各自分布在不同部门，因此，要很好地组

织与协调这些人员共同完成项目的各项任务，组织机构应以项目组的方式工作更合理。项目经理

可由单位主管领导或资深专业人员担任，以全面负责项目的组织、计划、安排、联系与实施。成

员应包括DCS系统工程师，工艺工程师，仪表工程师，电气工程师，以及相应的预算与供应人员。

技术工作可以DCS系统工程师为核心，该成员任务贯穿整个项目的始终，而其他成员将在项目的

不同时期发挥各自作用。如DCS人员在数据库组态阶段需要工艺人员的配合，在安装阶段要与仪

表、电气人员一同工作，而DCS设备的发货、海关申报还要交由商务人员处理等。

　　根据国内外众多DCS项目的成功经验，例会制和网络图在项目管理方面占有非常重要的地位。

网络图能将复杂模糊的DCS工程任务具体形象地按时间、空间、条块序列进行分解，做到定时间、

定任务、定人员。而例会制则能做到对网络计划进行有效的监督，及时了解和掌握项目的进展及

各种需要协调解决的问题，总结前阶段工作，落实下阶段任务，使整个过程处于受控状态之中。

　　例会的时间和地点相对可灵活进行，时间可以按固定方式或根据项目的阶段性决定，地点也

可以选择在会议室或施工现场。

　　此外，用户还应同DCS厂商密切联系以及必要时进行间接控制。以往的经验表明，厂商现场

技术人员的素质，DCS培训的质量等都会对项目的进展造成不同的影响。我们在乙烯装置建设初

期，曾遇到过DCS与小型上位机通讯无法实现问题，厂商3个月内先后来过3次技术人员都无法解

决，后来在我们强烈要求下，厂商派出两名专家到现场，仅10天就解决了问题。目前DCS培训普

遍存在的问题是时间压缩过紧，导致某些重要内容删减，对工程乃至今后的维护与开发应用造

成不良后果。

　　2）进程与进度：DCS项目的主要进程，用网络图可以直观地表达。如按进度划分，大致可分

为三个阶段，即方案论证与选型阶段（（1）~（7））、设计与组态阶段（（8）~（14））、以

及安装调试与投运阶段（（14）~（20））。新上DCS工程项目的总体进度通常要用12至20个月的

时间，具体进度可在项目启动后的工程会议（Kick-off Meeting）上确定。

　　项目进行招标之前，DCS厂商应根据要求向用户提供系统说明书，该说明书可作为商务合同

的技术附件。标准的系统说明书应包含投标者的背景介绍，提供系统的功能（数据采集与处理、

报警与记录、趋势与报表、操作与控制、图形、控制语言的特点、操作系统与诊断程序等），系

统的配置与数量（各种软件的名称与版本，硬件中主机的档次、CRT类型、I/O设备、通讯网络、

打印机等），文件与资料，验收方式（FAT和SAT），以及人员培训与备件、服务等。

　　图1中，工厂验收试验（FAT）和现场验收试验（SAT）是DCS项目中非常重要的两个阶段。

FAT在厂家系统装配地进行，由厂家和用户双方代表共同完成，其目的是检查安装了用户组态软

件后系统的各项功能，通过全面的测试，及时发现并排除软硬件的故障，确保设备运输前的质量，

这项工作大约需要2周左右时间。当系统在现场安装好后，可进行SAT工作。该工作应由厂家技术

人员到现场进行指导，其测试内容大体与FAT相同，用以检验运输、安装过程中系统的完好性，

需1周左右时间。

4、项目的设计与实施

　　1）设计与组态DCS项目的设计包括概念设计、硬件设计和软件设计。概念设计主要对系统进行

宏观定义，如系统的版本、主机的基准、硬件冗余度、工艺过程的控制策略等；硬件设计要考虑控

制室、辅助控制室、控制屏布局，系统的网络结构及各节点的配置，人机接口，电源系统，接地系

统，布线系统等；软件设计包括系统软件、应用软件和用户软件设计等内容，目前DCS的系统软件、

应用软件大都以成套软件包形式直接提供，因此项目仅涉及用户软件的设计，如数据库设计、I/O表

格、DCS回路图、操作画面、报表、程序设计等。

　　组态是将各类书面设计文件（控制方案、图形、报表等）转变为可被计算机接收并执行的软件

过程，它是项目中软件工作的主体。组态过程需要系统内各种应用软件包的支持，主要涉及数据库

生成、操作环境编排、图形建造、报表填写、顺序控制和复杂算法的编程等内容口组态时，相同工

艺单元的回路最好放入相同的控制器单元，这样会给今后的维护工作带来便利。

　　2）安装、调试与投运安装内容包括DCS机柜、主机、卡板、CRT、电源、打印机等设备的固定就

位和各类电缆的接线等，安装工作一定要在厂家技术人员的指导下，按照DCS随机资料中的安装手册

进行。调试指对DCS系统进行功能测试，包括单校与联校、操作画面的可操作性与方便性、控制方案

的确认、应用程序的试运行等。调试过程最好有工艺和仪表人员配合，让这些人员掌握DCS系统的各

项操作技能，并通过调试逐步完善人机界面。调试记录作为DCS项目的重要资料之一应存档保存。

　　开车阶段的主要工作是保运和控制方案的参数整定。用户的DCS工程师经过完整系统的项目经历，

尤其是经过培训、合作设计、组态等阶段的工作，已经初步了解或掌握了一套具体的DCS系统，但要

达到独立事故分析与处理能力，还需经过一定的磨练。因此DCS现场投运工作应以厂家技术人员为主

来完成。

5、结语

　　近年来，随着现代控制理论和计算机技术的迅速发展，以及现场总线技术的日趋成熟和完善，

DCS这一特定时期的过程计算机系统，正面临着诸多重大的变革与挑战。但做为一种典型的控制系

统，其实施过程中的各种经验对当前乃至今后的同类项目仍有很好的参考价值。