DCS系统工程项目管理初探

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摘 要：随着我国经济的快速发展，石油能源的需求越来越大，石油化工企业新建、扩建的大型项目不断增多，工厂自动化程度的高低直接影响生产成本和利润，自动控制系统的选择和应用显得越来越重要；目前比较成熟的做法是选择dcs控制系统，本文就DCS系统工程项目管理进行浅析，以便于工程的实施。

关键词：DCS 策略 PMT 界面

自动控制系统的发展可分为五个阶段，第一代控制系统为50年代前的气动信号控制系统PCS，第二代为4～20mA等电动模拟信号控制系统，第三代为数字计算机集中式控制系统，第四代为70年代中期以来的DCS集散式分布控制系统，现场总线系统FCS（Fieldbus Control System）一般被称为第五代控制系统。

DCS是分布式控制系统（Distributed Control System）的英文缩写，在国内自控行业又称之为集散控制系统。它是一个由过程控制级和过程监控级组成的以通信网络为纽带的多级计算机系统，综合了计算机，通信、显示和控制等4C技术，其基本思想是分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活以及组态方便。在系统功能方面，DCS和集中式控制系统的区别不大，但在系统功能的实现方法上却完全不同，可提供窗口友好的人机界面和强大的通讯功能，是完成过程控制、过程管理的现代化设备，常用的通信介质主要是双绞线、同轴电缆和光缆，中海油惠州1200万吨/年炼油项目，采用的是DCS分布式控制系统，近几年新建石化项目大都采用这种控制方式。

一、DCS系统控制原理和特点

新建大型石油化工厂通常设置中央控制室（CCR）和现场机柜室FAR，中央控制室内部的布置过程监控级的设备和机柜，主要工艺联合装置的控制显示设备布置在中间，公用工程控制显示设备布置在两边，其它电信、电气监控设施布置在侧面。根据装置的数量和规模，以及厂区建设的规划情况设置一定数量的现场机柜室FAR，室内布置过程控制级的机柜和设备，以及工程师站。

DCS系统的构成方式十分灵活，可由专用的管理计算机站、操作员站、工程师站、记录站、现场控制站和数据采集站等组成，也可由通用的服务器、工业控制计算机和可编程控制器构成。 处于底层的过程控制级一般由分散的现场控制站、数据采集站等就地实现数据采集和控制，并通过数据通信网络传送到生产监控级计算机。生产监控级对来自过程控制级的数据进行集中操作管理，如各种优化计算、统计报表、故障诊断、显示报警等。随着计算机技术的发展，DCS可以按照需要与更高性能的计算机设备通过网络连接来实现更高级的集中管理功能，如计划调度、仓储管理、能源管理等。

DCS系统组成框图

1.高可靠性

由于DCS将系统控制功能分散在各台计算机上实现，系统结构采用容错设计，因此某一台计算机出现的故障不会导致系统其它功能的丧失。

2.开放性

DCS采用开放式、标准化、模块化和系列化设计，系统中各台计算机采用局域网方式通信，实现信息传输，当需要改变或扩充系统功能时，可将新增计算机方便地连入系统通信网络或从网络中卸下，几乎不影响系统其他计算机的工作。

3.灵活性

通过组态软件根据不同的流程应用对象进行软硬件组态，即确定测量与控制信号及相互间连接关系、从控制算法库选择适用的控制规律以及从图形库调用基本图形组成所需的各种监控和报警画面，从而方便地构成所需的控制系统。

4.易于维护

功能单一的小型或微型专用计算机，具有维护简单、方便的特点，当某一局部或某个计算机出现故障时，可以在不影响整个系统运行的情况下在线更换，迅速排除故障。

5.协调性

各工作站之间通过通信网络传送各种数据，整个系统信息共享，协调工作，以完成控制系统的总体功能和优化处理。

6.控制功能齐全

控制算法丰富，集连续控制、顺序控制和批处理控制于一体，可实现串级、前馈、解耦、自适应和预测控制等先进控制，并可方便地加入所需的特殊控制算法。

7.工程师站

工程师站是对DCS进行离线的配置、组态工作和在线的系统监督、控制、维护的网络节点，其主要功能是提供对DCS进行组态，配置工作的工具软件（即组态软件），并在DCS在线运行时实时地监视DCS网络上各个节点的运行情况，使系统工程师可以通过工程师站及时调整系统配置及一些系统参数的设定，使DCS随时处在最佳的工作状态之下。

二、项目管理策略

项目管理单位根据项目规模大小和特点分成若干个项目管理组或团队PMT（project management team ），每个PMT负责若干个装置或工程的标段，项目的PMT管理模式一般采用弱矩阵式的管理，它是项目管理单位的工程建设部门的下属单位，这种方式便于PMT之间的工作协调和管理，DCS系统工程标段可能属于某个PMT管理。DCS系统工程一般为一个独立标段，采办策略是E+P+C的模式。

项目的管理思路是小业主大监理，监理公司充分发挥其优势，督促指导审查承包单位编制过工程三级计划和施工方案，同时加强执行力和监控的力度；PMT内部人员的主要职责是监督和协调，PMT的人员按照所管辖标段数量和专业类别分工协作。

三、DCS系统设备供应商的选择

DCS系统主要供应商为跨国公司供应商和国内影响力较大的供应商，目前DCS系统国外品牌主要有Emerson、Honeywell、Yokogawa和Invensys，国内品牌主要有Hollysys和Supcon；国内大型的石油化工企业一般选择国外的品牌较多，国外品牌应用比较早，使用广泛，比较成熟，具有稳定可靠的特点。DCS系统设备供应商的选择是关键，一般根据系统设计方案、系统的可靠性和稳定性、项目类别特点（炼油、乙烯、化工或电力等）、国内的石化行业业绩、售后服务，以及用户意见的反馈情况，并通过招投标的方式选择合适的优秀设备（集成）供应商。

四、DCS系统工程承包商的选择

DCS系统工程特点，决定了施工的技术要求较高，因此，选择具有行业业绩和技术能力的专业队伍很重要；国内大型的石油化工施工单位比较多，他们一般都有专业的自控仪表施工和调试团队，包括中石油、中石化和中化建集团所属的施工安装单位有十多家，根据这些公司的资源和以往的业绩，甄选出DCS系统工程类似业绩比较好，安装、调试和检验力量比较强，有强烈的服务理念和意识的几家参加招投标，从中找到更合适和优秀的工程承包商。

五、DCS系统工程管理和协调

1.DCS系统工程的工作界面

全厂DCS系统工程通常作为一个独立的工程标段来实施，界面的划分均以现场机柜室（FAR）的第一道接线端子为界，接线端子到装置区的电缆、桥架和仪表的安装调试由装置承包来完成；现场机柜室和中央控制室内的DCS系统、SIS系统，以及成套设备供货的控制系统机柜的设备安装，系统电缆、光缆、机柜间的电缆电线、安装固定机柜的钢结构支架，以及接地铜板到机柜的接地线均有系统承包商完成。

设备的供货、软件组态和出厂测试验收均由供应商来完成，业主单位派出生产专业技术人员驻厂督促设备制造和组装，并监督跟进设备的调试和出厂模拟测试相关工作，成套供货或随机到达的设备材料的安装测试由供货商完成。现场设备机柜安装就位后的组态和测试工作，由供应商自行完成，业主工艺生产操作人员和技术人员配合组态工作，可在合同中约定需要系统工程承包商和装置承包商配合的工作。

DCS系统工程界面示意图

在招投标文件和合同文件编制过程中明确界面分工，避免扯皮推诿的现象，减少设计变更和现场签证的发生，根据工程范围和界面的划分，各个承包商做好本标段的成品保护工作。

2.施工图设计和审查

DCS系统工程的设计由总体设计院负责，总体设计院一般配合完成可行性研究报告，负责基础设计、以及主要装置或公用工程的详细设计工作，在基础设计和详细设计阶段，PMT参加设计技术部组织的设计图纸审查工作，根据工程管理和实际实施的经验提出修改建议，以便在招标阶段提供比较完整的设计图纸和技术资料，尽量减少实施过程中的变更。

3.DCS系统工程重点和难点

工程的重点和难点包括：设备的选型、系统组态、设备出厂测试、设备安装和就位、系统送电和通道测试、与成套设备控制系统的联网，以及全厂联合调试工作。

4.监督协调管理施工

4.1准备阶段

PMT负责审查DCS系统承包商的施工准备情况，包括；施工组织设计、人力动员计划、QHSE计划、检验试验计划、系统调试方案和专题方案、工机具的准备情况；施工单位进场后，PMT负责组织由监理单位、设计单位、施工单位参加的施工图纸会审和技术交底工作，以便尽早的发现问题，设计单位对实施过程中涉及到的新技术、新材料、新设备，以及关键施工技术提出要求，以便施工单位编制切实可行的施工方案。PMT内的专业工程师，负责监理的管理和施工界面的协调工作，组织审查专业技术方案和重大事项的专题方案，按照审批后施工单位编制的三级质量控制点计划监督实施。

4.2设备材料到场的检验和运输

根据设备材料到场计划，PMT协调承包商配合仓储、技术部门，在供应商驻厂人员在场的情况下完成验收工作，主要是外观、随机附件、资料的验收和保管，DCS系统承包商根据专题方案组织二次运输和设备的吊装就位工作，尤其在卸车的过程中防止设备碰伤和跌落，以及人员可能受到的伤害，需要根据预案做好相关准备工作。

4.3设备安装调试

根据设计施工图、相关的规范标准，以及施工组织设计要求，施工单位组织人员安装设备，以及机柜内部和机柜之间的电缆电线的连接，包括柜间电线和接地线、电源线等；敷设完成系统电缆、光缆和接线检查工作，按照三级控制点的计划要求，由监理组织关键工序控制点检验。由装置区的承包商负责完成机柜室FAR外部的现场仪表和控制盘柜的安装和调试工作，以及配合本标段仪表控制系统的回路打通和测试工作；DCS系统工程承包商完成中央控制室和机柜室的设备安装，配合设备供应商进行通电测试，模块检验和通道测试工作，以及组态过程中的信号试验调试。成套供货设备由设备厂家主导完成现场控制系统测试后，再和DCS系统联网。

按照项目管理单位的计划要求，由DCS系统承包商、装置承包商、设备供应商、设计单位、监理单位、PMT、生产技术和工艺操作人员共同组成联合小组， PMT统一协调，按照联合调试方案共同完成DCS系统工程的系统调试工作，为投料试车做好准备。在联合调试过程中，设备供应商技术人员和生产工艺操作员负责系统操作及完善，工程承包商分别负责本标段故障的检查和处理，以及加送信号和接收信号相关事宜，期间分别准备各自的调试工机具，相关调试人员应具有相关仪表资质和能力。

在设备安装和调试过程中，按照相关规范和技术标准的要求及时进行由相关方参加的工序交接验收，并及时收集好相关资料文件；由DCS系统设备供应商负责对技术人员和工艺操作人员进行指导和实操培训，在投料试车时，需要提前熟悉投料试车方案和工艺流程，由生产工艺操作员直接操作设备控制系统，设备供应商、DCS系统工程承包商、装置承包商和设计等相关单位或人员积极配合，确保装置的顺利投用，生产出来优质合格产品。

六、结论

根据上面的阐述，并经过大量的项目管理经验和事实情况表明，在大型石油化工项目的管理中，DCS系统的设备供应商、施工承包商的选择很重要，项目合同打包策略也是顺利实施的重要因素， 目前采用较多的项目PMT管理模式，既能实现DCS系统工程施工和调试的统一协调管理，又减少了实际的工作界面，提高工作效率，是项目管理的关键。

参考文献

[1]《过程控制与自动化仪表》

[2]《DCS及现场总线技术》