DCS经验总结.docx

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DCS经验总结

DCS系统的实践应用与工作经验

  一、系统功能需求的确定

  选用DCS之前首先要明确应用的目标，提出对DCS功能的要求，确定系统的规模。

一般都需要仪表自动化、工艺负责人及计算机的负责人、设计院项目负责人几方面讨论确定，以达到最大限度地满足生产和操作的要求。

  1、应用DCS的目标

（1）提高装置生产及管理水平

  提高生产效率（提高收效），降低生产成本，节能，降耗，提高产品质量，提高生产方案变化的灵活性及适应性，提高装置的管理水平，提高故障分析的科学性和生产管理标准化，有利于劳动竞赛，挖掘生产潜力。

（2）提高装置的控制水平

  实现装置稳定化控制及操作优化，实现先进控制，实现顺序逻辑控制，实现设备故障诊断和联锁保护，实现局部或全装置的最优化控制，生产及管理水平的提高，控制水平的提高，将为实现装置“安、稳、长、满、优”生产发挥重要作用，具有显著的经济效益和社会效益。

  这些目标可以分阶段考虑，逐步应用、开发，系统亦将逐步扩展以实现最终目标。

  2、系统功能要求

（1）数据采集和存储功能：

模拟输入信号的扫描时间，数字信号的扫描时间，历史数据存储（包括调整趋势、历史趋势）的种类、点数和周期，输入信号的处理功能。

（2）控制功能：

具备完整的监测、调节和顺序控制功能及设备运行监视、联锁保护等功能，反馈控制功能的最大能力（输入输出的种类、数量、逻辑运算能力、顺序步骤，执行周期），过程控制语言能力（如ST、FORTRAN，BASIC，C或其他的控制语言），先进控制软件的要求。

 （3）显示功能：

CRT尺寸、颜色，画面刷新时间，画面种类与数量。

显示画面包括总貌画面、流程图画面、控制分组画面、调整画面、趋势画面、过程报警画面、系统报警画面、系统状态画面、操作日志画面、历史查询画面等，并具有窗口（多个、拉伸、重叠）显示功能，汉字功能以及触屏功能。

  （4）报警功能：

模拟输入/输出信号报警（绝对报警、变化率报警），数字输入/输出信号报警，仪表停用（校验、停扫描）报警，系统部件（卡件、网络）故障报警，相邻报警时间分辨率，报警管理功能（如历史查询过滤、报警组设置、报警点组的优先级、报警抑制功能等）。

  （5）报表和屏幕拷贝功能：

即时报表功能，定时报表功能（包括时报、班报、日报、月报、年报），报警汇总记录，操作记录报表，操作或参数修改打印，打印机屏幕拷贝功能。

  （6）操作安全：

操作权限口令询问功能，工程师、操作员钥匙键功能，MAN/AUT/CAS切换无扰动功能，冗余措施。

  （7）系统的灵活性：

系统可靠性指标，冗余冗错，系统扩展方便，新老产品的兼容性，与上位机通信接口及软件的实用性，与其它机种的通信（开放性）。

系统功能要求是根据系统目标结合具体内容确定的，特别突出具体项目的特点：

  a、快速扫描的速度及顺序控制、联锁的执行周期，必须根据工艺指标提出具体要求。

例如：

某用户的一个装置引进DCS时因承包商对专利商在顺序控制方面的需要不清楚，到组态设计时，发现这种DCS的速度和容量均不能满足工艺的要求，只好又购买了一套PLC，增加了投资。

  b、目标在开发先进控制软件，则在控制功能上以及软件开发工具方面要侧重说明。

  二、DCS的选型

  1、机种选择原则

  选择DCS机种是一项重要工作，由于DCS技术进步速度很快，集中更新换代周期很短，过去由几个主要国外DCS厂家垄断的时代已经过去，民族品牌的DCS厂家迅速发展成熟起来，目前已经占据了中国DCS市场的半壁江山，其性能、可靠性和稳定性及优越的性价比得到了广大用户的认可，这是民族产业的骄傲。

现在国内外主要DCS制造商有十几家，DCS采购一般采取招标方式，通常由用户（或招标公司）选择3-5家进行询价、招标，经过专家、领导及技术负责人综合评价和评比，最后确定一个机种。

DCS机种选择的因素很多，不能只从一次性投资多寡考虑。

总结DCS机种选择的原则为：

选择工程实力较强的知名公司，选择符合有经验的专家推荐的主流机型，首先考虑DCS系统的可靠性、稳定性和操作方便性，其次考虑DCS功能应满足“功能需要”的要求，具有国际先进水平（但不一定是最先进的），系统应具有开放式结构，有灵活的系统可扩性。

考察是否又在同行业使用的实例，效果是否令人满意，制造厂家的后备支持系统是否完备，调查厂家工程经验和实施能力、专业化解决方案的能力和设计能力，服务是否良好，性能/价格比是否最好，价格是否可以接受，备件供应和响应是否及时。

一个工厂企业DCS机种最好选择同一种，便于维护和管理。

  2、机种的评价内容

（1）系统硬件构成比较：

将参加询价的3-5家机种做硬件配置和功能比较，主要项目如下：

操作站、工程师站、打印机、上位机接口、辅助存储器、网络和内部通信、现场控制器、现场监视站、辅助台柜（安全栅柜、端子柜、继电器柜、辅助操作台等）、应用模块及电源配备。

（2）I/O卡能力比较（每项列出：

点数/卡、卡数、总点数）：

    监视输入4～20mA

        脉冲

        T/C

        RTD

     控制输入4～20mA  

          脉冲         

          Ｔ/C         

          RTD

     控制输出4～20mA

         D/I  按钮、开关状态

         D/O  开关、继电器输出

  （3）系统通信功能比较：

通信规程的标准化、开放型及功能，通信网络（总线）、通信速度、传递距离、网络（总线）允许加载设备总台数，是否双重化。

  （4）与上位机通信功能比较

  （5）系统软件功能比较

  （6）售后技术服务比较

  （7）应用软件工具比较

  （8）发展性、先进性（好、较好、一般、较差）

  （9）价格分为以下几项列出：

硬件、软件、备件、服务（包括培训、资料、现场服务、技术咨询等）、上位机的硬软件、税费及总价。

  3、经验

  当选择机种时，最好是由最终用户根据自己的实际情况来决定，专利商和设计院（工程公司）的意见作为参考。

尤其是DCS虽工艺设备成套时，专利商和设计院（工程公司）往往选择对他们最有力的机型，很可能是落后的、质次价高的，而且他们不考虑用户在备件、维护、联网等方面的需要，如果自己选择，就可以避免这种现象。

某装置DCS招标时采纳了最终用户的意见，不但节省了1/3以上投资，而且选用了性能更好的系统。

此外应当防止仅仅根据一次投资决定取舍的做法。

某装置仅为便宜6%的价格，买了一套已属落后的国外DCS产品，今后的备件、维修费用会远远超出6%。

因为DCS更新很快，虽然制造厂签订合同时能许诺若干年内设备不涨价，但很难兑现。

作为工程公司来说，每个厂家的DCS系统都有自己的优势和缺陷，基本上都能完成工业中要求的各种控制功能，在节约成本追求性价比的情况下，采用最新版本的硬件和软件，多考虑客户的各种需求，把工作做的更细致，更周全，才会赢得客户的满意度和高度评价。

在硬件选型初期，要首先根据I/O信号数量选择合适的控制器，并计算处理器的带负载能力，以及逻辑处理能力，确保系统安全稳定运行，如果合同中包含电源柜，还要将电源柜的供电范围做一个严格的界定，并将容量做一个仔细的计算，并预留供电保险端子或空开，应对设计变更增加供电仪表。

此外，除系统FTA电缆及电源线外，尽量减少柜间线的敷设，将I/O卡件及现场接线端子设计在同一柜内，减少工程师或接线人员在现场的类似工作。

  三、DCS系统配置

  1、系统配置的工作内容

  DCS的发展使系统配置的适应性越来越强，而且也囊括了PLC控制功能，从几个、十几个回路的小系统到几百个、几千个回路的大系统都可以实现。

系统配置的原则应是在满足装置生产和控制要求的前提下尽量减少硬件的数量，以求经济合理，并留有恰当的余量。

系统配置工作主要包括以下几个方面。

（1）系统I/O点统计：

一般包括10-15%的备用量。

要分别考虑热备用和冷备用的情况。

AI的要考虑是否需要向现场供电，是24VDC还是220VAC，是否要通过安全栅隔离，RTD/TC信号的线制问题，安全栅的选型，还需对安全栅进行相应的组态工作，有时可能还存在现场仪表带HART协议，这样会改变安全栅的接线方式。

DI/DO信号需要考虑是否为干接点信号，是否需要继电器/安全栅隔离，以及常开常闭触点问题。

这些问题的前期确认会提高现场调试的效率，同时还可以提高客户对现场工程师的信任度。

（2）控制柜：

I/O卡件种类和数量按I/O点统计表的数量确定。

机柜具有10%的备用空间。

主控单元冗余配置、内部网络冗余配置、控制I/O卡冗余配置，电源冗余配置，按1秒的标准扫描周期估计系统负荷满足DCS具体要求，考虑现场变送器供电制式与DCS的关联。

  （3）操作站：

根据工艺流程工段或区域的划分和中控室内操作人员数确定操作站的台数。

并根据工艺界区将操作权限进行限制，屏蔽掉windows的操作，让操作员不能进入windows更改计算机的设置。

打印机的台数应满足报警、报表及拷贝的需要，但报警和报表用的打印机必须分开，一般报警打印机采用针式逐行打印，报表格式及内容，打印方式，时间段等由甲方工艺人员来最终确认。

  （4）辅助操作台的配置：

安装闪光报警器、开关按钮、指示灯、端子排、空开等。

  （5）通信系统配置：

凡是与通信有关的网卡、网线（总线）、交换机、耦合器等应根据需要考虑冗余配置，根据设计院的平面布置图计算需要通讯线长度，安排好交换机摆放位置，并配置好交换机，做好冗余，如果系统内有通讯内容，还需准备同轴电缆及终端电阻等附件，并将通讯卡件的“头”的机柜和“身子”的机柜尽量摆放在比较相近的位置，这样即可以缩短电缆长度，又可以尽量降低受其他电缆信号干扰的几率。

此外，通讯中可能涉及到第三方通讯的问题，这就需要DCS厂家出一个文字性的表格给第三方的厂家，在表格中明确要求具备的条件，通讯协议，接口定义，IP地址规划以及甲方和设计院提供的通讯I/O清单，请第三方厂家提供相应的通讯参数及I/O的tagname和地址，并在组态完成后，要求甲方协调第三方厂家共同调试，形成调试文档，防止日后责任不够明确，特别需要说明的是，在调试modbus485通讯时，最好将系统或者上位机其中一方断电，防止烧坏接口，准备好RS-232转RS-485转换器，并在电脑中安装modbussim和modbusscan软件，在调试时先用这两个软件脱离开DCS或者PLC系统进行测试，先排除系统组态的问题。

  （6）系统电源和辅助机柜配置（安全栅柜、端子柜、继电器柜、配电箱等）：

UPS不间断电源容量比DCS系统所需容量高40%，并保证电网停电时能继续供电30分钟。

不同项目情况不大相同，有的客户自己采购UPS，工程公司只需要向甲方或者设计院提供DCS系统的总耗电量即可。

  （7）备品备件和消耗品，原则上要备足两年的用量。

  2、经验

  系统硬件配置直接关系到DCS的投资、应用和维护工作，有些无名的小投标商或代理商，为了夺标或根据一般标准提出的配置不太符合最终用户的要求，采取不正当竞争。

例如某装置由代理商提供DCS，基本没有多少冗余量，投产一年后，工艺设备改造需要增加点数，重新订货要花很多钱，且订货周期长，延误了开工。

还有另一种倾向，某系统由最终用户自己引进，硬件配置大了30%以上，造成资金积压。

这两种极端都应避免。

对于新装置，冗余量要适当大一些，如是改造，就可以少留一些余量。

对于工程公司来说，这些要求可能会引起增加项目成本，可从目前各个项目的情况来看，由于设计院往往前期与设备供应厂家沟通不充足，或者是甲方在定设备时与设计院沟通不够充分，在现场时往往造成增加一部分I/O点，尤其是大型马达设备厂家，会增加一些温度监测点，而这一部分对于硬件设计方面来说，又是成本很高的一部分内容，所以在设计硬件时，一定要请设计院或甲方来重点确认这部分内容，与此同时，重要工段的开关量信号也存在这样的问题，在增加需要安全栅的信号通道中，有可能存在机柜空间不足，安全栅需增加供电电源线以及现场接线端子与安全栅间的连线等问题，这都是在现场调试过程中比较简单，但是又很棘手的问题，有的现场交通、工业都不是非常便利，这些东西很难在当地买到，还有可能牵扯到供货周期的问题，虽然这是小问题，可的确是可以影响调试及开车进度的问题。

  操作站不应配置的过多，如果根据使用常规仪表的习惯划分操作岗位，等到操作人员熟悉几个月后，一定会有闲置不用的操作站。

但也不能太少，例如某系统外商做的配置，几千点过程输入输出，几百个回路只配置了三个操作站（5台CRT），还不能互为备用，一般情况下还可以勉强应付，但等到工艺紧急事故或DCS局部故障时，就感到特别难办。

  无名的小投标商或国外代理商在售后服务方面普遍较差，响应慢，成本也高。

国产知名DCS厂家在工程服务和售后响应方面很重视，及时便捷，满意放心，备件供应没有问题，可以减少备件库存又不影响生产的开车。

另外，建议在一个企业尽量使用同一机型DCS。

  四、系统使用环境的建立

  1、工作内容

  在DCS应用工作实施步骤中，使用环境的建立是极重要的工作，他是DCS正常运行的保证，包括以下几方面的工作：

DCS控制室位置的确定、DCS控制室及辅助间的确定、控制室内设备位置及建筑要求、采光要求、抗干扰措施、接地要求、供电要求及隔离要求。

  DCS环境要求可参照GB2887-82《计算站场地技术要求》以及DCS厂家有关技术说明书确定。

  设计院按照上述要求进行设计，选好施工单位，一般室内装修、空调、照明等要选择专门的计算机装修专业队伍施工才能保证质量，在DCS环境上多投资是必要的。

  2、经验

  环境的问题是保证DCS能够长期连续正常运转的前提，在这些方面掉以轻心对设备正常运行会造成各种危害。

例如，温度过高，灰尘太多，特别容易造成硬盘磁头簧片的断裂和划盘，某装置中的国外DCS系统就是因为这个原因连续坏了两个驱动器，备件又不能及时到位，停用了近半年多。

因为温度高，内存和辅存不能正常工作，系统紊乱的现象也在多个系统内发生过。

温度太高，产生静电的威胁，会造成有些DCS的死机现象，操作人员若不注意这个问题，使静电放电造成插卡或模块故障，还会影响工艺操作。

接地也是一个既重要又困难的问题，市场上几中主流DCS在安装调试过程中，都发生过接地不良而带来的种种恶果。

总之一定要给DCS创造良好应用环境。

有的项目甲方会要求在项目调试完毕后，将整个硬盘做一个全盘境象，这样，在系统硬盘发生故障时，只要及时插上这块硬盘，就可以正常恢复生产了，当然，如果是冗余服务器的话，只需要将两台服务器再做一次同步就可以了。

  在DCS的平面布置上，最好要考虑加一个缓冲间，再进入中控室或机房，这是防尘的好措施。

对于防尘要求很高的情况，可加净化间（如磁盘净化间）。

备件库、介质库、硬件维修室最好都装空调，虽说有的DCS厂家鼓吹自己的产品适应性很好，但是在实际使用过程中发现不用空调根本不行（影响到产品质量和DCS使用寿命）。

  机房和中控室内一般不要加暖气，特别不要加水暖，在装活动地板和有电缆沟的情况下，尤其应注意，以免发生因暖气漏水、漏汽，侵潮电路、淹没电缆和设备的事故。

  五、人员培训

  1、工作内容

  在DCS的硬件、软件和使用环境确定之后，人员培训是DCS能否用好的关键工作，它包括以下几个方面。

  系统工程师的培训：

一套DCS必须至少培养一名系统工程师，全面负责系统技术领导工作和项目经理所担负的组织工作，并应对DCS系统有全面了解。

  组态设计、组态生成软件工程师的培训：

DCS最好应用软件由用户自己做或参与做，卖方作技术指导。

这样培训效果最好，同时是今后系统应用软件的完善、修改和继续开发的先决条件，这方面一般由设计人员和厂方用户（仪表自控、工艺人员）同时派工程师培训，而且应以厂方为主。

  上位机及DCS接口软硬件工程师的培训：

若DCS配置上位机或MES系统应单独培训，人员可从企业信息中心、生产调度管理、计算机人员中挑选。

  硬件维护工程师的培训：

现代DCS硬件维护大部分为板级或模块维护，而且系统有诊断功能，所以硬件维护人员一般不单独培训，而是在软件工程师中有人侧重培训即可。

  以上四种人员的培训一般需在制造厂进行，在培训之前，最好初步自学、阅读有关技术资料，做好充分准备，才能取得满意效果，有一定DCS基础和应用经验的人员更好。

  操作人员培训、车间主任及有关领导人员的培训也是十分重要的工作。

这部分人的培训由经过培训的计算机人员讲课和实际操作训练进行。

首先经过培训的人员要为车间操作人员编写操作手册，按工艺班组进行实际上机培训，一般很快便可掌握。

上岗之前定出标准和要求，发操作合格上岗证是个好办法。

  2、经验

  培训工作关系到用户是否能掌握系统，是否能很好的承担系统维护、完善修改、参与开车调试与进一步开发的任务。

要避免培训的一些偏差，如把DCS培训出差当作一次企业内部的关系照顾与平衡，派出无关人员参加培训；如在随装置成套引进DCS时，只是工艺培训和设计培训，没有安排到DCS制造厂的培训，有的在组态设计培训中没有安排最终用户的技术人员参加，有的派遣的培训人员没有搞过DCS，又没有做好DCS预培训，在短暂的DCS培训中收获不大。

有的在培训前对要学习的系统没有一个完整的概念，更没有准备好问题，对于国外的问答式培训方法不适应。

有的培训中，比较注重与开工有关的基础工作，忽视了应用软件和今后继续开发所需要的知识，这些都造成了应用维护和开发的困难，对高价买来的应用软件不能正确和全面使用。

DCS的操作一般都很简单方便，很容易学会，对于工艺操作人员不必讲多少复杂的计算机原理和内部结构，着重教会他们实际使用方法和操作要求即可。

国产知名DCS一般全部汉化，不存在使用语言问题，但是引进国外的DCS带汉字显示得不多，主要是英文显示和打印，这与我们操作人员的英语水平有一定差距，对于显示和打印的内容，特别是繁多的缩写符号看不懂，记忆困难，影响DCS的使用效果，在对工艺操作人员的培训中，这是关键。

六、系统组态与生成

 1、工作内容

  DCS应用的核心工作是系统组态，包括硬件配置组态和系统应用软件组态。

硬件配置组态首先要完成系统的配置图，包括每个卡件的配置图以确定地址或点名，这一工作必须在应用软件组态前完成。

  每家的DCS应用软件组态方法都不会完全一样，各有自己的特色和优缺点，发展趋势是配置独立的组态工作站或称工程师站。

有些DCS厂家还开发了微机组态系统软件，使大部分应用软件的组态工作可以在PC机上完成，然后再转换成系统能接受的形式。

  对于DCS应用软件组态工作有以下三个关键环节。

（1）组态设计

  首先应按系统目标把自控系统基础设计和集散控制系统的组态要求科学组织起来，最后形成组态源文件。

包括以下几个部分：

系统配置设计、目录（DIRECTORY）及文件（FILE）组织设计（有些系统可以不作）、监视站的组态设计、控制站的组态设计、操作站的组态设计、及其他网络设备的组态设计。

（2）充分掌握DCS的组态方法、技巧和系统的功能

  对于DCS组态方法、技巧及系统功能的培训力求吃透，充分掌握、理解，只有这样才能充分发挥DCS的作用，系统组态才能达到实用、操作方便、功能强的要求，并通过实际应用、发现不足，逐步对组态设计进行完善、修改。

  （3）征询、满足工艺要求，结合操作维护经验

  DCS是为工艺服务的，最终由工艺来使用和操作。

在DCS组态时，务必切实考虑、征询工艺要求，最好工艺技术人员要参与进来，力争满足工艺操作要求，注重累计日常工艺操作、仪表维护经验，把这些经验变成应用软件，充分挖掘DCS先进的控制、操作功能，提高DCS利用效果。

  2、经验

  组态和生成一定要有最终用户的技术人员参加，根据用户的力量，决定组态设计介入的深度，生成最好全部由最终用户完成。

不少系统的组态都是由设计人员或DCS厂家搞，最终用户不闻不问，如果设计人员或DCS厂家不熟悉工艺生产操作，不了解操作人员的要求和习惯，标准软件问题不大，而象报表、画面、操作方式之类与工艺关系很密切的内容返工现象是少不了的。

反之，如果最终用户的工艺人员和有实践生产经验的仪表自控人员承担设计组态或参与设计组态，情况就大不相同。

某系统根据工艺人员的要求作出的报表和画面深受欢迎，结合实际设计的控制方案简单易行，投用效果好。

不少成功的经验表明由用户参与设计组态，理论结合实际才能做出比较成功的组态设计和组态生成。

有不少的企业依靠自己的技术力量完成DCS组态设计和组态生成，自己设计、安装调试、施工维护开发一条龙，创出了一条好路子。

七、安装调试

1、安装工作内容

  DCS安装前应满足以下条件：

机房和中控室装修完毕，不需要再挖沟打洞等产生灰尘、振动的工作。

活动地板铺好，地面清洁干净，空调系统投用并已通过考核。

UPS调试考核合格，若干条件达不到也有用临时电源调试的，但应加稳压设备。

照明施工完毕，正常运行。

机房附近不再进行有振动、或电干扰的施工。

接地系统完成，并经过反复检查，确认不会引入干扰信号。

  系统安装工作包括：

台柜就位，设备（主机、监视器、打印机等）安装，卡件或模块安装，系统网线、内部电缆的连接，端子外部仪表信号线的连接，系统电源、接地的连接等。

这些工作一般是在DCS厂家的指导下，由用户完成。

  系统安装应遵照具体系统的安装要求进行。

在冬季安装时应注意从库房到机房的温度变化梯度符合系统的要求，机房可采取逐渐提高温度的措施来达到要求。

  当安装工作结束后，一般DCS厂家派工程师到现场进行检查和通电，然后可以按调试方案进行系统调试工作。

  2、调试工作内容

（1）DCS单机调试和系统调试

  A]硬件调试检查和单机调试：

各设备通诊断程序，标准功能测试，电源卡的电压测量和检查，I/O卡件的零点、量程及精度调试检查，信号调整卡的零点、量程及精度调试检查。

有的DCS有专用校检仪，这些工作在FAT时已经在进现场之前可以完成。

  B]功能检查和调试：

系统标准功能，包括通信、显示、打印等。

用户画面的检查，自动格式报表检查，控制方案检查和调试，联锁逻辑顺序控制方案检查和调试，其他用户组态的程序检查，这些工作在FAT时已经在进现场之前可以完成。

（2）DCS与现场的联调

  仪表输入信号联调，DCS输出与执行机构的联调，现场联锁功能的联调，顺控功能的联调。

  调试是一个科学细致、严谨的工作，是系统投运的可靠保证，为此首先要有调试方案，并做好调试的组织工作，调试记录规范化，并有调试人、验收人的签字，复杂的联锁保护、顺控功能要有工艺负责人签字。

  （3）开车后先进控制或优化控制应用软件的在线调试

  这项调试必须在工艺装置开车平稳后进行，首先应制定调试方案，保证工艺生产的平稳安全。

反复调整P、I、D等参数，使控制系统和联锁保护投入自动状态，达到应有的使用效果。

通过调试，培训操作人员掌握投用方法，明白其工作原理和注意事项。

  3、经验

  DCS设备的内部安装接线和调试最好由最终用户的仪表自控和工艺人员承担，这对