国产DCS、SIS哪家强？国内外集成控制系统比较分析
21世纪初期，集成控制系统中的分散控制系统/现场总线控制系统（DCS/FCS）、安全仪表系统（SIS）、可燃有毒气体检测报警系统（GDS）、压缩机机组控制系统（CCS）、机组状态监控系统（MMS）和可编程逻辑控制器（PLC）等均为进口的国外品牌。2010年前后，随着控制技术的逐渐进步和产品的成熟，国产DCS、甚至以国产DCS为基础集成进口子系统的集成控制系统也有过成功的案例，但国内石化行业控制系统的应用中，国外进口产品占有很高的比重。究其原因，主要在于：
1）国产控制系统起步较晚，产品种类不全，在技术和工程实施能力、经验上竞争力不强。
2）用户为追求安全、可靠，习惯于使用成熟且经过实践验证的进口品牌。
3）市场已经被占有，考虑到系统的兼容性问题，惯性使用进口品牌。
近年来，在国产控制系统产品不断成熟的同时，得益于仪表控制系统及设备国产化战略的实施，国产DCS，SIS和GDS等控制系统开始在国内大型石化企业中得到了越来越多的应用，并取得了不错的应用业绩。某新建烷基化装置项目采用了浙江中控的DCS/FCS，SIS和GDS，并以DCS为基础成功实现了集成控制系统的国产化应用。
国内外典型DCS比较分析
20世纪90年代中期至21世纪初，各家DCS厂商以信息技术、先进控制技术和现场总线技术的发展为依托，先后推出了集成高速工业以太网、现场总线和先进控制器的第三代开放型DCS。21世纪初开始，以第三代DCS为基础的控制系统在国内石化行业得到了广泛的应用，但以国外进口品牌居多，而与之集成的子系统（SIS/GDS/CCS/MMS/PLC）则均为进口品牌。下面将对国内外典型DCS进行一个简要的对比分析，详见表1所列。
集成控制系统的基础和核心是DCS，其能力的强弱主要体现在以下几个方面：
1）DCS的技术能力。
a）DCS的技术是否先进，要求所选DCS先进且符合当前技术发展趋势。
b）DCS的规模能力和性价比是否能满足项目性质和大小的要求，以保证项目在选用合适的DCS品牌的同时，又能合理地利用投资。
2）DCS在国内外、特别是国内相关行业的应用业绩。所选品牌必须是经过实践检验，且DCS技术成熟、运行安全、性能稳定。
3）DCS供货商的工程实施能力。需要有一个具有相当技术能力和大型项目实施经验的供货商及系统集成商，以保证项目的顺利实施。
4）可维护性及售后服务要求。主要是考虑系统和现场仪表的维护，要求DCS具备故障率低，对故障处理和软件组态等维护方便；就售后服务而言，一方面要求尽可能选用新型系统，以免造成因使用旧系统而导致的备品备件停产的问题；另一方面，则要求选用在国内建立有一整套售后服务网络，服务业绩和口碑均好的技术实力雄厚的供货商。
表1中用户正在使用的DCS进口品牌EMERSON公司DeltaV系统与国产品牌浙江中控ECS700系统，从上述4个方面进行了比较。从表1中可以看出，国产DCSECS700系统从技术和业绩上已不逊于进口品牌，从公司的工程技术能力及售后服务能力上看也具备了很强的实力、甚至比进口品牌还占据了地利的优势；不足的是其FF项目业绩在国内最大的为3×103个I/O点，但也证明了其技术的可用性。
集成控制系统简介
如前所述，正是由于工业以太网技术和ModbusRTU等通信技术在DCS中的集成和应用，才使得以DCS为基础的集成控制系统的实现成为可能。以DCS为基础的集成控制系统从上至下主要可分为四层：
1）与工厂信息管理系统的接口层。与防火墙相连，以OPC接口与制造企业生产过程执行系统（MES）等工程信息管理网相连。将DCS采集（现场采集和数据通信所得）的生产过程数据信息由实时数据库传送给MES、企业资源计划系统（ERP）等上层工厂管理网（PMN）网络使用，实现管控一体化。
2）信息层。主要由DCS操作站、工程师站、AMS站、历史数据服务器、OPC服务器等组成，并通过OPC接口实现以下功能：
a）将各DCS或域连接在一起，实现过程控制网络的总体集成。
b）提供网络内部的打印、远程通信、现场资源管理系统（AMS）、时钟同步和病毒防火墙网络等。
c）连接实时数据库、小型PLC和MMS等第三方系统，将相关生产数据信息传至DCS。
实现生产过程数据信息的总体集成，实施对生产过程的监视和控制。
3）控制层。主要以控制器为主，由控制器核心处理器卡件、通信卡件和I/O卡件组成。在DCS控制器中：
a）基于FF现场总线技术的FCS通过H1卡与DCS控制器通信，HART仪表通过I/O模块与DCS控制器相连，集成DCS/FCS的现场仪表测量信号和状态信号。
b）SIS，GDS，CCS或其他PLC控制器及色谱分析仪等在线分析仪通过Modbus通信协议与DCS的控制器通信，并将其采集的相关生产数据信息通信至DCS网络的操作站上，供工艺操作员监视或调节控制（CCS或PLC）。
c）基于无线局域网的无线仪表与DCS通信，相关数据用于生产状态监视或计量。
4）设备层。含温度、压力、液位和流量等现场仪表检测和控制设备：常规4~20mA、HART和FF现场总线等及其他特殊仪表。
国产化应用实例
某新建3×105t/a烷基化项目，2018年底开始结合当时的国际、国内形势和公司自身的实际情况和需求，在对国产DCS/FCS，SIS和GDS等品牌进行充分调研、并与进口品牌进行全方位比选后，决定采用浙江中控的DCS/FCS（ECS700），SIS/GDS（TCS900）。在实现DCS/FCS，SIS/GDS国产化的同时，还在内部集成的基础上与原有进口品牌的DCS网络和GDS控制器实现了无缝集成。
集成控制系统的的应用分对象的不同其集成内涵也有所不同：
1）对于新建大型项目，则控制系统的集成方案为总体集成。与工厂信息管理系统的接口层、信息层和控制层的集成。
2）对于新建小项目，则只能是部分集成。控制层集成，是否需要与工厂信息管理系统进行集成则需看需求而定。
3）对于依托已建成完整集成控制系统的新建小项目，则是两者的结合。控制层的集成和与原有集成控制系统的集成。
本文介绍的集成控制系统国产化实例，属于上述第三种情况，其控制系统的集成方案架构如图1所示。
01、控制系统集成原则
该项目的集成原则是：
1）DCS/FCS中，FCS应用的基本原则是：仅在DCS中使用，且离散信号、复杂控制回路和工艺过程联锁逻辑不使用FF现场总线仪表，每个Segment采用12分支现场接线保护器，最多连接9个FF仪表，最少预留3个FF仪表备用接口。
2）DCS控制器与SIS/GDS/CCS控制器采用ModbusRS485协议实施通信，在现场机柜间配置SIS/GDS/CCS的操作站/工程师站，用于联调和开停工使用；在中控室配置专用DCS操作站/屏用于SIS和GDS监视，CCS可在DCS操作站实施存在调节。
3）与原有集成控制系统的集成，则新老DCS的品牌不同，须坚持在集成必要的数据信息、满足生产和管理需求的基础上，尽可能保持系统间安全上的相对独立，以减少工程实施的界面，降低工程实施的难度和成本。
02、国产化控制系统的集成方案
由上述可知，国产控制系统的内部集成的核心是DCS控制器，FCS由H1卡件连接DCS控制器实施通信；DCS控制器与SIS/GDS/CCS控制器采用ModbusRS485协议实施通信。
从图1中可以看出，与原有集成控制系统的集成，主要有以下三部分：
1）与原有实时数据库的通信。从DCS的OPC服务器获取数据，经防火墙和原有集成控制系统的OPC交换机、原有防火墙与原有的实时数据库实施连接，由MES经实时数据库从DCS的OPC服务器获取数据。
2）与原有调度站的通信。由DCS配置1台WEB服务器，经防火墙与调度站连接，以便生产调度能在调度站上及时获取新建烷基化装置的相关信息，以适时的实施调度和指挥。
3）GDS与原有TRICONEX的FGS的通信。国产GDS控制器与原有FGS控制器采用ModbusRS485协议实施通信，将新建烷基化装置的效果信息经原有FGS网络送至消防控制中心进行监视。
工程实施效果及注意事项
该项目目前已正常投用，国产化集成控制系统在实际应用中，实现了项目预期的功能，为装置的安全生产和管理提供了有力的保障。
02、注意事项
由于高水平的国产DCS品牌不多，拥有成熟的FF现场总线技术的品牌就更少了。所以，在需要实施集成控制系统国产化应用时需要注意以下几个方面的问题：
1）在基础设计阶段即根据业主的控制系统集成需求，从技术、业绩、工程实施能力、业绩和售后服务等方面对满足要求的现有国内外典型DCS品牌进行比选。
2）在选取国产DCS/FCS，SIS和GDS等控制系统后，开工会上须重视控制系统集成，并对DCS供货商（控制系统集成商）提出明确的要求，严格按控制系统项目管理的程序和要求执行。
3）在控制系统功能设计规格书文件的编制和审查中，确定国产化控制系统内部集成和与原有集成控制系统集成的详细方案及实施步骤。
4）特别是与原有集成控制系统的集成方案，需在确认现场可利用条件的基础上进行设计。一方面，要满足安全生产和管理的需求；另一方面须避免单纯追求控制系统网络的无缝集成，而导致新老系统供货商之间交集过多，在提高项目成本的同时增加项目界面，提高项目实施难度。
5）为保证FCS的通信，需在系统开工会后，即由FCS厂商牵头与潜在或中标的FF现场仪表供货商协调，实施通信测试并编制报告提交业主。出现问题可由业主项目组（采购和技术）帮助协调处理。
结束语
