在役进口分散控制系统国产替代可行性分析

刘朋

摘要：近年来，国产DCS在百万吨／年乙烯裂解装置、千万吨／年炼油装置、大型煤化工装置上都实现了工程应用，其主要技术性能与可靠性指标已基本接近国外同类先进产品水平。

关键词：在役进口分散控制系统；国产替代；可行性

1实施国产替代应遵循的原则

1.1意识持续强化原则

国产替代伴随着产业结构的发展和自主可控生态体系的完善，是个循序渐进、久久为功的过程，期间员工和主管部门的思想意识是国产替代成败的关键因素。在实施过程中，主管部门很容易由于员工阻力、协作人员意识淡薄、国产软件不稳定、国产替代行动见效慢等原因，对国产替代行动左右摇摆、意识松懈，致使推广替代工作出现不进则退的反弹现象，因此持续加强对员工、主管部门等关键岗位人员开展多种形式的国产替代、信息安全、自主可控等战略意识的宣贯和研讨培训，巩固推广成果、强化里程碑总结改进意识，保持清醒的国产替代战略头脑尤为重要。

1.2供需协作推广原则

国产软件替代是国有企业需方全面应用国产软件及关联软件的过程，与软件供方紧密连结，在替代推广上建立战略合作，共谋当前形势下国产替代稳步推进之策，搭建平台促进研用互通，双方亲历国产软件应用替代难点问题，不仅有助于国有企业国产软件推广工作顺利实施，也有利于增强软件供方责任心和使命感，促进本土软件产业加速升级完善。3.3以点带面辐射原则在国产软件推广和替代中，应注重3个方面“以点带面”。（1）在技能学习带动方面。倡导国产软件培训受训员工回岗作为所属单位储备讲师，内化所学知识和技能并基于业务实践开发课程，将理论知识、国产软件技能分级传导给本单位人员，构建自给自足、自学习模式。（2）在推广示范引领方面。鼓励集团所属单位参照集团组织的国产软件推广思路，因地制宜地分级组织本级及下级单位的国产推广行动，起到逐级带动更多基层员工作用。（3）在榜样行为带动方面，建立推广和替代优胜单位评选与经验分享机制，发扬先进带后进作用，用一个单位的成功推广替代经验，带动兄弟单位逐步完成企业整体替代计划。

2国产化替代方案

2.1在役进口DCS存在的主要应用风险

（1）DCS稳定运行受外部环境因素影响较大随着世界政治经济环境的变化，尤其是近年来，爆发中美贸易战、新冠疫情等突发事件，美国对中兴、华为、大疆、大华、海康威视等中国企业实施禁售，严重威胁中国高科技企业的供应链安全。如果局势进一步恶化，出现对进口DCS的禁售，将影响在役DCS的运行和维护，系统的损坏部件无法及时替换，将导致DCS无法正常运行进而影响各行业的生产。从中长期看，将影响DCS的升级改造，老旧系统无法得到升级，DCS超期运行会影响系统运行的安全性、稳定性，生产企业新的技术、新的工艺也将无法得到实施。因此，若在供应层面没有“备胎”计划，将会对企业生产造成巨大的影响，甚至可能造成企业“停摆”，严重影响企业运营安全。

（2）DCS软硬件供应和服务保障存在隐患

近年来，由于国家间的利益冲突，存在较大的断供、停止维保和技术服务风险，在建项目或者生产扩容无法开展的风险突显。一旦以美国为首的西方国家形成联盟，对中国实行严格的出口限制政策，势必对进口DCS的后期运维和服务造成较大影响。

2.2系统级替代方案

系统级替代方案要注意以下几个方面：1）统筹确定替换对象。由相关管理部门统一做好规划，制定系统级替换方案。对于在役10aａ以上的DCS，采用国产成熟DCS进行整体更换。基于对生产装置的资料梳理、分析，按项目、分装置制定替换方案，明确组态设计、现场调试、利旧部件、预算成本、装置停车时间等关键要素。利用装置大修时间，分批次替换系统。优先对存在应用问题或扩容需求的进口DCS整体替换，力求对生产的影响降至最低，达到最经济的效果。2）落实优质资源保障项目实施。针对各项目、各装置特点，由国产DCS厂商组建专门负责国外DCS替换改造项目的工程服务团队，确保安全、平稳、高质量完成系统替换。中国石化早在2008年起历时2a实施了仪表控制系统安全隐患治理，国产厂商和企业用户均积累了丰富的改造工程实施经验，形成一套进口DCS替换项目的工程实施执行程序。在设计资料梳理、适应性的装配设计、控制程序解读、质量保证、FAT测试、进度控制等方面都能较好地满足石化行业DCS替换的实施要求。3）可行性分析。进口DCS系统级替代方案属于成熟方案，已在现场多次实施，技术可行。系统级替代的优点：一是国产系统成熟，在功能、性能、可靠性方面均优于或相当于进口DCS，应用可靠性高、稳定性好、维护容易，不容易出安全事故；二是采用IEC611313规定的标准编程语言组态，方便原系统组态的移植及复用，并支持工控编程唯一的全球标准PLCOPEN编程标准，使编程接口标准化；三是自主可控的国产系统可显著提高控制系统的信息安全性；四是采用通用型I／O卡可有效降低升级时接线复杂度及设计复杂度。

2.3子系统级替代方案

以逐步替代进口控制柜或控制器方式替换进口DCS的方案，存在一定风险。首先对运行故障较多或者需要扩容的进口DCS整体替换成国产DCS，淘汰下来的进口DCS部件，如主控制器、卡件等作为统一库存，调配给其他同型号在役DCS作为备件或扩容用部件。当无法采购备件时，可以选择性能可靠的国产产品，按照子系统替代方式逐步进行国产化。子系统替代方案注意事项如下：1）替代方案。由国内厂商提出切实可行的替代方案，采用其成熟国产DCS控制器，通过OPC协议与进口DCS进行通信，实现子系统级替代。如通信接口采用和利时公司HH800I工业网闸，支持OPC，ModBus-TPC等多种工业通信协议，是专用的工业级通信设备，通信实时性优于传统通信站，接近DCS内部站间通信水平。2）可行性分析。一是方案已初步验证可行，国产DCS在实际工程应用中已多次与进口DCS通过OPC连接通信，可实现准确通信，技术成熟、可靠性较高。通信接口采用成熟产品HH800I网关，兼具通信接口功能与信息安全功能，具备通信可靠，延时小等特点，并具备信息安全能力；二是还需要进行大量的工程验证，为达到成熟稳定的替换效果，可以进行现场工程试验以进一步验证使用效果。

2.4卡件级替代方案

当无法获得任何进口卡件的风险时，可与国内优秀DCS厂商开展联合攻关，研究国产卡件在进口DCS中替换进口故障卡件。利用DCS支持ProfiBus-DP及ModBus总线协议的特点，使用该总线协议进行进口DCS控制器与国产I／O卡件数据通信测试，由于国产卡件和进口系统基于第４期刘旸．在役进口分散控制系统国产替代可行性分析30ProfiBus-DP及ModBus现场总线协议进行信息交互，通过工程实践，探索实现国产I／O模块与进口DCS兼容，实现所需功能。

结束语

提高企业设备管理水平，发挥规模优势，应建立中石化DCS企业标准。对DCS的系统结构、通信协议、画面组态、操作界面等方面进行统一规定，执行统一标准；通信采用通用协议，使产品硬件实现互换，产品软件实现一致，从而消除少数几家供应商断货风险，消除供应商备品备件垄断销售。

参考文献：

［１］杨刚．定量评估DCS的可靠性［Ｊ］．石油化工自动化，２０１４，５０（０２）：１５．

［２］刘安琪，王效天，董梅．DCS与ＳＩＳ在功能安全领域的对比分析［Ｊ］．石油化工自动化，２０１７，５３（０２）：３４３７．