引言
目前，大多數(shù)石化生產(chǎn)裝置都采用了DCS進行控制，產(chǎn)生了較好的效益，但總的說來，DCS的應(yīng)用水平不高，其技術(shù)優(yōu)勢還遠(yuǎn)沒有完全發(fā)揮出來。據(jù)專家們估計，當(dāng)前我國企業(yè)對DCS的應(yīng)用能力普遍不及它的30％。這說明在DCS的應(yīng)用上還存在著很大的不足。筆者結(jié)合在工程教學(xué)中的一些體會及DCS在工程應(yīng)用中存在的實際問題，作一簡要分析，并給出相應(yīng)的解決對策，希望能對DCS進行更加深入的應(yīng)用，以較小的投資為企業(yè)帶來更好的效益。
對DCS應(yīng)用中的不足性分析
DCS應(yīng)用設(shè)計水平不高，設(shè)計過于粗放
通常設(shè)計人員對DCS并不熟悉，他們對該系統(tǒng)的設(shè)計僅限于用其替代二次表，因此難以發(fā)揮DCS先進技術(shù)的優(yōu)勢，同時，粗放型的設(shè)計也造成了很大的資金浪費，增加了維護量。下面結(jié)合實例進行分析。
(1) 對控制方案的設(shè)計沒有發(fā)揮DCS的技術(shù)優(yōu)勢
DCS提供了強大的運算和控制功能，如TDC3000系統(tǒng)提供了流量累積、溫壓補償?shù)仁畮追N算法功能，以及PID控制、比率控制等十幾種控制功能。控制語言/先進處理模塊CL/APM(控制語言/高性能模塊CL/HPM)為更復(fù)雜的運算、邏輯控制等功能提供了非常簡單的實現(xiàn)方法。應(yīng)用模塊AM為高級控制策略提供了條件。遺憾的是這些硬件設(shè)備被真正使用的卻很少，大多數(shù)用戶只是把它們作為擺設(shè)。造成這種情況的主要原因是設(shè)計人員在設(shè)計上花的功夫不夠或設(shè)計水平不高。
例如：某裝置的分程控制在設(shè)計時只給出了一個AO點，所以分程控制在DCS中與單回路的設(shè)計是一樣的，如圖1所示。
顯然，這種分程最終只能靠兩個分程調(diào)節(jié)閥的閥門定位器來現(xiàn)場完成，顯然沒有發(fā)揮DCS的技術(shù)優(yōu)勢。
圖2所示的設(shè)計發(fā)揮了DCS的技術(shù)優(yōu)點，遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于前者。
① 實際的分程任務(wù)由兩個AO點完成。比用現(xiàn)場分程精度高、易實現(xiàn)。
?、?可以在特殊情況下對各調(diào)節(jié)閥進行手動調(diào)節(jié)，而且可以保證無擾動恢復(fù)。
?、?一個調(diào)節(jié)閥手動調(diào)節(jié)時，另一個仍可處于自動控制狀態(tài)，因此該方案實際上對傳統(tǒng)的分程控制進行了功能擴充，大大增加了操作的靈活性。
(2) 在硬件選擇上隨意性較大
粗放型的設(shè)計會造成很大的資金浪費，并增加維護量。這主要是在設(shè)計時對DCS不了解造成的。
例如，某裝置在進行TDC 3000系統(tǒng)的I/O卡件選擇時，所有對模擬信號進行采集的卡件均采用HLAI卡，所有非4—20mA信號先轉(zhuǎn)換成4—20mA信號，然后再傳送到I/O(HLAl)卡。
為便于問題的分析，以溫度信號采集為例，當(dāng)然，4—20mA信號比熱電偶、熱電阻的測量信號(毫伏、阻值)具有抗干擾能力強等優(yōu)點，而且對重要的控制回路還需要冗余處理，而LLMUX不支持冗余功能，因此對少數(shù)溫度采集信號選用HLAI卡是值得的，但對大部分溫度采集信號選用HLAI卡就會成為種浪費了，略分析如下：
?、僭黾恿送顿Y 如果采用LLMUX卡件，則熱電偶、熱電阻的測量信號可不通過其他環(huán)節(jié)直接傳送到LLMUX卡；而HLAI卻不能直接處理熱電偶、熱電阻的測量信號，必然要增加中間轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)即溫度變送器，所以投資加大。
?、谠黾恿司S修量 中間環(huán)節(jié)越多，需要維護的環(huán)節(jié)也越多。
?、墼黾酉到y(tǒng)誤差 數(shù)據(jù)經(jīng)過的環(huán)節(jié)越多，系統(tǒng)誤差必然增大。
此外，有些設(shè)計把同類型參數(shù)的檢測信號簡單地放在一起，如流量信號都集中在幾個卡件中，這些卡件不采集其他信號，這對于設(shè)計和組態(tài)較為簡單，但現(xiàn)場端的接線、查線、聯(lián)調(diào)、維護時就麻煩多了。較好的辦法是按檢測的物理位置來決定把哪些信號在采集時放在一起。
組態(tài)人員素質(zhì)參差不齊，影響組態(tài)質(zhì)量
組態(tài)人員在進行組態(tài)工作時，雖然會受到設(shè)計上的許多制約，但并非不能對DCS進行深入的應(yīng)用，這關(guān)鍵取決于組態(tài)人員對DCS掌握的程度；對過程的理解程度；有沒有負(fù)責(zé)的態(tài)度和良好的職業(yè)道德。
筆者曾發(fā)現(xiàn)這樣一個現(xiàn)象，一些技術(shù)人員參加了DCS的組態(tài)工作，但出現(xiàn)問題時解決不了，對組態(tài)時必須具備的知識似是而非，而且很多人在進行組態(tài)時并沒有對所組態(tài)的內(nèi)容理解透徹，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：
① 對流程圖組態(tài)重視不夠，畫面功能太簡單，信息量太少。
以TDC 3000系統(tǒng)的流程圖組態(tài)為例，該系統(tǒng)為用戶提供了強大的開發(fā)功能，可以說，TDC 3000系統(tǒng)的所有標(biāo)準(zhǔn)顯示畫面，用戶都可以憑借其提供的強大的功能制作出來，所以在進行用戶流程圖的開發(fā)時，是可以制作出與系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)畫面媲美的流程圖，然而，由于對流程圖組態(tài)重視不夠及對DCS認(rèn)識的限制，制約了在流程圖組態(tài)時對DCS技術(shù)優(yōu)勢的發(fā)揮。
另外，常聽見用戶抱怨TDC 3000系統(tǒng)流程圖的調(diào)用、刷新速度太慢，這主要是由用戶的組態(tài)工作不夠深入細(xì)致造成的，如在進行區(qū)域數(shù)據(jù)庫的Catalog Pathname組態(tài)時，不了解路徑搜尋的順序，對流程圖的Collect Rate沒有做適當(dāng)?shù)脑O(shè)置等。其實只要能對DCS技術(shù)認(rèn)真研究，這些問題都是不難解決的。
流程圖的開發(fā)在操作上應(yīng)該盡量做到畫面簡潔，功能強大，盡量使操作員只通過流程圖就能對所有過程進行監(jiān)控。
?、?控制方案組態(tài)時對控制方案的操作不明確，DCS明明具備的功能不知如何利用。
?、?照貓畫虎現(xiàn)象普遍，只本著能用就行的原則，不深入研究。
例如，對最簡單的PID控制來說，TDC 3000為用戶提供了8種PID控制算法，4種增益選擇，但在組態(tài)時，基本都選擇默認(rèn)的Equation A算法及線性增益，這其實反映出組態(tài)人員對過程的具體情況分析重視不夠。也說明組態(tài)人員的“默認(rèn)”(即遇到默認(rèn)選項就默許)組態(tài)比較普遍。
控制點為回路故障，如現(xiàn)場變送器故障、線路斷路時，提供了安全保障，如把控制輸出進行保持、全開輸出、全關(guān)輸出、安全值輸出等；對過程變化異常的報警設(shè)置；對控制輸出的微小抖動的限制，從而可以消除調(diào)節(jié)閥在一個位置上的劇烈抖動，提高控制品質(zhì)，延長調(diào)節(jié)閥的壽命。所有這些在常規(guī)表不能實現(xiàn)的功能，在DCS中都可以非常容易地實現(xiàn)，但據(jù)筆者所見，這些很好的功能在實際應(yīng)用中卻難覓其蹤。
管理水平不高、責(zé)任心不強
通常用戶方管理人員對DCS知之甚少，只要它能完成最基本的監(jiān)視與控制功能就行，這在客觀上也制約了DCS功能的發(fā)揮。
據(jù)筆者的多年工作經(jīng)驗，用戶方的DCS主管主要是工藝車間的領(lǐng)導(dǎo)，而且每一套裝置的負(fù)責(zé)人不同，由于這些領(lǐng)導(dǎo)的專業(yè)限制和對DCS的不了解，就容易造成這樣一種情況：DCS主管對DCS知識較少，難以提出建設(shè)性意見，一切聽從組態(tài)人員，缺乏監(jiān)督機制。等裝置領(lǐng)導(dǎo)對DCS有所了解之后，開車在即，也無法對組態(tài)進行再加工了。此外，缺乏行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，由于工程費用及開發(fā)人員的低酬，導(dǎo)致了主觀上的懈怠，這些都給DCS的充分利用造成了不利因素。
操作人員普遍素質(zhì)較低
對于引進的DCS，由于操作員的文化素質(zhì)限制，不能全方面對系統(tǒng)操作進行掌握，操作水平低的現(xiàn)象普遍存在。
操作員只對經(jīng)常要用的少數(shù)功能可以掌握，如主畫面、流程圖畫面等，而其他強大的操作、管理功能卻很少有人能掌握，如系統(tǒng)畫面、控制臺狀態(tài)畫面、系統(tǒng)菜單等，這也極大地制約了DCS技術(shù)優(yōu)點的發(fā)揮。
操作員的素質(zhì)也決定了實現(xiàn)系統(tǒng)操作的困難，當(dāng)然優(yōu)化操作就更困難了。
DCS操作水平受限的另一個重要原因還在于認(rèn)識上的問題，傳統(tǒng)的觀念是求穩(wěn)而不求優(yōu)，只要能生產(chǎn)就行，這在某種程度上養(yǎng)成了操作員的惰性。例如，許多PID控制回路的PID參數(shù)在開車后都很少再進行優(yōu)化調(diào)整，而事實上這些參數(shù)大多都是依照經(jīng)驗給定的，眾所周知，經(jīng)驗值不過是一個范圍，在這個范圍中取一組數(shù)據(jù)，只要能控制就行，這顯然有點碰運氣的味道。
作為DCS應(yīng)用的執(zhí)行者，操作員在DCS控制實施方面起著舉足輕重的作用，提高他們的技術(shù)技能，引進競爭機制，是充分發(fā)揮DCS技術(shù)優(yōu)勢、挖潛增效的重要途徑。
儀表人員與工藝操作員缺乏足夠的配合
此種現(xiàn)象在各廠中普遍存在，操作員對儀表人員依賴性過大，而儀表人員平時不能進入控制室的規(guī)定實際上也制約了儀表人員對DCS的深入了解。
筆者遇到過這樣一種情況，一個串級均勻控制(形式上和普通串級控制一樣)被操作員當(dāng)作普通串級控制來設(shè)置PID參數(shù)，結(jié)果可想而知，怎么也控制不好。如果操作員能與儀表技術(shù)人員密切配合，相信儀表技術(shù)人員能分清串級均勻控制和普通串級控制的區(qū)別，從而給予操作員在參數(shù)調(diào)整方向上的指導(dǎo)。
因此，現(xiàn)在儀表人員平時不能進入控制室的規(guī)定利弊兼有，如果能讓部分儀表人員參與到操作員的日常工作，將會對操作員和儀表人員的綜合業(yè)務(wù)素質(zhì)的增長大有好處。
系統(tǒng)升級的費用沒有得到相應(yīng)的回報
系統(tǒng)升級的目的無非是兩個方面的原因：解決原系統(tǒng)存在的缺陷，這種升級不應(yīng)收費或收費很少；因技術(shù)革新而進行的升級，這種升級花費很大。
一般說來，系統(tǒng)的硬件和軟件的升級必然帶來技術(shù)的進步與創(chuàng)新， 而我們在花費了大量的升級費用之后，通常只是簡單地把以前運行的組態(tài)軟件移植到升級后的系統(tǒng)中，并沒有因升級帶來控制、管理上的好處，因此這種升級實際并沒有從大量的花費中得到應(yīng)有的回報。
DCS挖潛實施辦法及對策
綜上所述，筆者認(rèn)為可以制定相應(yīng)的策略將有益于當(dāng)前的挖潛工作或以后的技術(shù)引進工作
(1) 增加設(shè)計力量，提高設(shè)計水平
目前，設(shè)計人員多從畢業(yè)后即開始從事設(shè)計，缺乏現(xiàn)場經(jīng)驗。這從客觀上決定他們要到前輩的“經(jīng)典”里尋找答案，致使繼承的多，發(fā)展的少，造成DCS的設(shè)計與常規(guī)儀表的設(shè)計“通用”。因此，先實踐后設(shè)計，是提高設(shè)計水平的一個重要環(huán)節(jié)。
另外，可以考慮DCS設(shè)計專業(yè)化。通常的方式是誰接到設(shè)計任務(wù)，誰開始去學(xué)習(xí)系統(tǒng)，然后設(shè)計。如果把DCS設(shè)計部分交給已對該系統(tǒng)熟悉的人來完成，不但能保證設(shè)計質(zhì)量，而且可以減少培訓(xùn)等方面的成本。
對已有的系統(tǒng)，如能進行小規(guī)模的改進設(shè)計，必然給挖潛增效帶來可觀的回報。
(2) 提高系統(tǒng)的組態(tài)水平
最好的辦法，就是組建一支專門的隊伍，由他們承攬DCS的應(yīng)用推廣工作。這樣做的好處是：專業(yè)化可有效保證質(zhì)量；省去許多重復(fù)培訓(xùn)，工期更有保證；有利于遏制多種系統(tǒng)的“百花盛開”；有利于對DCS的統(tǒng)一管理，有利于今后CIMS系統(tǒng)工作的開展。
(3) 用戶方管理人員可采取類似聘請“監(jiān)理”的方式，誰領(lǐng)導(dǎo)的裝置誰當(dāng)家，在DCS組態(tài)過程中可稍做變通。
(4) 提高操作員的操作水平。
要求操作員同時掌握過程操作和系統(tǒng)操作。既要有工藝知識，相應(yīng)的儀表控制知識也應(yīng)當(dāng)具備，這可通過兩個途徑達(dá)到目的：①加強對操作員的培訓(xùn)；②讓操作員和部分優(yōu)秀儀表工打破界限，攜手工作，使他們的知識結(jié)構(gòu)互相滲透、互相融合，以提高操作員和儀表工的綜合素質(zhì)。
(5) 對系統(tǒng)的升級要審慎進行，盡量使升有所值。