DCS系統(tǒng)主要用于過程控制領(lǐng)域。為了解決國產(chǎn)自主可控問題，國內(nèi)扶持了一批本土DCS企業(yè)與外資品牌競爭，經(jīng)過幾十年的蓬勃發(fā)展，如今我國DCS市場已進入相對穩(wěn)定和成熟的時期。2022年國內(nèi)DCS市場規(guī)模為20.47億元，同比增長8.5%。主要應(yīng)用領(lǐng)域是化工、電力、石油、冶金等流程性行業(yè)。
進口DCS在信息安全方面存在較大隱患，硬件在設(shè)計、制造、封裝、測試等環(huán)節(jié)存在可能被植入后門的漏洞，可利用后門遠程操控破壞生產(chǎn)裝置，造成停產(chǎn)、爆炸等重大生產(chǎn)事故。通過后門可以竊取工業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)，通過網(wǎng)絡(luò)傳播病毒和木馬，嚴重影響工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全。在涉及國家能源安全的煉油石化行業(yè)項目建設(shè)中，如果不能實現(xiàn)控制系統(tǒng)的自主可控，則會始終處于受制于人、被動挨打的局面。
在役進口DCS存在的主要應(yīng)用風(fēng)險
1、DCS穩(wěn)定運行受外部環(huán)境因素影響較大
隨著世界政治經(jīng)濟環(huán)境的變化，尤其是近年來，爆發(fā)中美貿(mào)易戰(zhàn)、新冠疫情等突發(fā)事件，美國對中興、華為、大疆、大華、海康威視等中國企業(yè)實施禁售，嚴重威脅中國高科技企業(yè)的供應(yīng)鏈安全。如果局勢進一步惡化，出現(xiàn)對進口DCS的禁售，將影響在役DCS的運行和維護，系統(tǒng)的損壞部件無法及時替換，將導(dǎo)致DCS無法正常運行進而影響各行業(yè)的生產(chǎn)。從中長期看，將影響DCS的升級改造，老舊系統(tǒng)無法得到升級，DCS超期運行會影響系統(tǒng)運行的安全性、穩(wěn)定性，生產(chǎn)企業(yè)新的技術(shù)、新的工藝也將無法得到實施。因此，若在供應(yīng)層面沒有“備胎”計劃，將會對企業(yè)生產(chǎn)造成巨大的影響，甚至可能造成企業(yè)“停擺”，嚴重影響企業(yè)運營安全。
2、DCS安全防范等級偏低
隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、云計算等新技術(shù)的出現(xiàn)，DCS已逐步從封閉隔離系統(tǒng)演進為開放交互系統(tǒng)，隨之而來產(chǎn)生了信息安全隱患。近年來，針對工業(yè)控制系統(tǒng)的安全事故頻發(fā)，如2010年的“震網(wǎng)”病毒、2012年的超級病毒“火焰”、2014年的Havex病毒等，專門針對工業(yè)控制系統(tǒng)的病毒爆發(fā)給用戶帶來了巨大損失。2016年11月，中國頒布了《中華人民共和國網(wǎng)絡(luò)安全法》；2017年5月，公安部發(fā)布GA/T 1389-2017《網(wǎng)絡(luò)安全等級保護定級指南》，將工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全提高到國家層面，并提出了對工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全的具體技術(shù)要求和管理要求。
現(xiàn)有的進口DCS從產(chǎn)品層面并沒有完全響應(yīng)中國公安部的要求，而是主要沿用IT思路，通過在控制系統(tǒng)外圍，采用串聯(lián)或者旁路防護的方式，部署防火墻、補丁等手段進行安全加固，使得防護與控制分離，防護功能不完全，不能完全滿足信息安全等級保護的要求。
3、DCS軟硬件供應(yīng)和服務(wù)保障存在隱患
國外DCS廠商由于目前在華的銷售量逐年下降，其在中國資源投入正逐漸減少，存在全生命周期服務(wù)質(zhì)量無法保障的風(fēng)險，技術(shù)服務(wù)不到位會造成較大的生產(chǎn)隱患。進口DCS核心技術(shù)開發(fā)業(yè)務(wù)均沒有放在中國，進口系統(tǒng)軟硬件一旦發(fā)生故障，故障處理的時效較低，問題分析處理的深度不足。處理問題的人員由于不了解產(chǎn)品的核心技術(shù)，只能進行簡單的排查，嚴重的故障及問題無法及時得到技術(shù)服務(wù)。即使聯(lián)系在國外的開發(fā)人員，由于中美時差影響，溝通效率也很差，無法有效快速地解決客戶現(xiàn)場問題。近年來，由于國家間的利益沖突，存在較大的斷供、停止維保和技術(shù)服務(wù)風(fēng)險，在建項目或者生產(chǎn)擴容無法開展的風(fēng)險突顯。一旦以美國為首的西方國家形成聯(lián)盟，對中國實行嚴格的出口限制政策，勢必對進口DCS的后期運維和服務(wù)造成較大影響。
4、進口DCS廣泛使用私有通信協(xié)議
進口DCS在控制器與I/O模塊之間的通信，均采用了私有的通信協(xié)議，而沒有采用國際標(biāo)準(zhǔn)總線協(xié)議，使得其系統(tǒng)本身比較封閉，如果I/O模塊發(fā)生損壞，只能使用原廠的卡件進行替換，而無法選用第三方的產(chǎn)品進行替代。
國產(chǎn)主流DCS品牌
1、和利時科技集團有限公司
和利時科技集團有限公司創(chuàng)建于1993年，是全球智能化系統(tǒng)解決方案主力供應(yīng)商。公司總部位于北京，在杭州、西安、新加坡設(shè)有研發(fā)、生產(chǎn)及服務(wù)辦公基地，在國內(nèi)數(shù)十個中心城市及印度、馬來西亞、印尼等地設(shè)有分支機構(gòu)或辦事處。和利時業(yè)務(wù)由工業(yè)智能化、交通智能化、食藥智能化三大板塊構(gòu)成，覆蓋國計民生主要行業(yè)。自創(chuàng)立以來，和利時始終堅持自主創(chuàng)新研發(fā)，為用戶提供定制化的整體解決方案、穩(wěn)定可靠的產(chǎn)品和全生命周期的服務(wù)，幫助用戶提升市場競爭力。
和利時DCS主打產(chǎn)品是HOLLiAS MACS控制系統(tǒng)，在許多行業(yè)的工業(yè)過程控制領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。該系統(tǒng)目前包括兩種型號：HOLLiAS MACS-S系統(tǒng)、HOLLiAS MACS-K系統(tǒng)。
2、中控技術(shù)股份有限公司
中控技術(shù)股份有限公司成立于1999年，是國內(nèi)領(lǐng)先、全球化布局的智能制造整體解決方案供應(yīng)商，已累計服務(wù)海內(nèi)外客戶3萬多家，覆蓋化工、石化、油氣、電力、制藥、冶金、建材、造紙、新材料、新能源、食品等數(shù)十個重點行業(yè)。公司核心產(chǎn)品被廣泛應(yīng)用在50多個國家和地區(qū)，助力全球流程工業(yè)企業(yè)實現(xiàn)“安全、質(zhì)量、低碳、效益”四大關(guān)鍵目標(biāo)和可持續(xù)發(fā)展，為人類創(chuàng)造更加輕松美好的生活環(huán)境。
中控技術(shù)DCS主打產(chǎn)品是ECS-700控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)首次打破了國外公司對中國石化核心裝置控制系統(tǒng)的壟斷。
3、南京科遠智慧科技集團股份有限公司
南京科遠智慧科技集團股份有限公司(簡稱：科遠智慧)創(chuàng)立于1993年5月，中國領(lǐng)先的自動化、信息化、智能化技術(shù)、產(chǎn)品、解決方案供應(yīng)商，智慧產(chǎn)業(yè)建設(shè)引領(lǐng)者。圍繞“3060”碳達峰、碳中和目標(biāo)，業(yè)務(wù)涉及“智慧工業(yè)”、“智慧城市”等板塊。
南京科遠DCS主打產(chǎn)品是NT6000分散控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)自推出以來一直以安全、可靠、先進、易用性備受市場青睞，在國內(nèi)外具有廣泛的應(yīng)用業(yè)績和良好的用戶口碑。
4、國能智深控制技術(shù)有限公司
國能智深控制技術(shù)有限公司(曾用名：北京國電智深控制技術(shù)有限公司)成立于2002年，與多家外國公司建立了合作和代理關(guān)系，如與美國西屋電氣公司和美國METSO公司臺作，成功地引進了WDPF、OVATION、MAX1000、max DNA等DCS系統(tǒng)；與ABB公司、SCHNEIDER公司、德國西門子公司、美國FOXBORO公司也建立了良好的合作關(guān)系，可以廣泛地提供各種自動控制系統(tǒng)工程實施服務(wù)。
國能智深DCS主打產(chǎn)品是EDPF-NT分散控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)在常規(guī)功能基礎(chǔ)上拓展了三維可視化監(jiān)控、視頻巡檢、基于鍋爐CT的智能燃燒優(yōu)化、控制優(yōu)化、機組自啟停APS、智能運行故障診斷和事故預(yù)報、iDS3000旋轉(zhuǎn)機械故障診斷及事故預(yù)報、三維可視化在線仿真等先進功能。
5、上海新華控制工程有限公司
上海新華控制工程有限公司(GE新華)公司成立于1983年，是國內(nèi)最早從事DEH、國產(chǎn)DCS系統(tǒng)研發(fā)、生產(chǎn)的國產(chǎn)DCS廠商。后在此基礎(chǔ)上組建上海新華控制技術(shù)(集團)有限公司。2005年3月31日，新華集團將從事電廠分散控制工程業(yè)務(wù)的新華控制工程有限公司90%股權(quán)轉(zhuǎn)讓給美國通用電氣公司，因此它的DCS系統(tǒng)嚴格來講已經(jīng)不屬于國產(chǎn)DCS系統(tǒng)。
GE新華DCS主打產(chǎn)品是OC6000e，該產(chǎn)品是GE能源集團推出的新一代分散控制系統(tǒng)，基于OC4000和Mark Vle系統(tǒng)，并結(jié)合了新華多年的分散控制系統(tǒng)的工程經(jīng)驗。
6、上海新華控制技術(shù)集團科技有限公司
上海新華控制技術(shù)集團科技有限公司(簡稱“新華科技”)所屬正泰集團自動化業(yè)務(wù)板塊，是一家致力于自動化、數(shù)字化、智能化的高新技術(shù)企業(yè)。其前身是中華電液控制技術(shù)開發(fā)中心成立于1985年，從事火力發(fā)電設(shè)備控制系統(tǒng)的研發(fā)與生產(chǎn)。上世紀90年代初，新華先后研制并成功投運國產(chǎn)首套火電廠數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(簡稱“DAS”)、大型汽輪機組數(shù)字式電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)(簡稱“DEH”)、和大型火電機組分散式數(shù)字控制系統(tǒng)(簡稱“DCS”)，成為中國具有實力的火電廠DEH和DCS研發(fā)、生產(chǎn)和工程基地，致力于成為中國工業(yè)自動化行業(yè)領(lǐng)跑者。產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用于智能制造、發(fā)電、軌道交通、冶金、水務(wù)、化工、造紙、建材等專業(yè)領(lǐng)域，累計應(yīng)用業(yè)績近萬套。
上海新華DCS主打產(chǎn)品有 TiSNet-P600+過程控制系統(tǒng)、三重冗余核電控制系統(tǒng) T3000、面向過程自動化的控制系統(tǒng) E1000、TiSNet-P600、DCS-XDC800及配套設(shè)備 TiSNet-Remote I/O(新華遠程 I/O)、新華管控一體化解決方案 MCTS、TiSNet 系統(tǒng)可視化圖形組態(tài)軟件 OnXDC、新華分布式實時數(shù)據(jù)庫 XH-fS等。
7、上海自動化儀表有限公司
上海自動化儀表有限公司1993年10月改制為上海自動化儀表股份有限公司，2015年7月改制為上海自動化儀表有限公司，長期為火電、核電、軌道交通、環(huán)保、石化、冶金、水泥等業(yè)務(wù)領(lǐng)域提供自動化系統(tǒng)控制和解決方案。上海自儀DCS系統(tǒng)是由上海自動化儀表有限公司自行開發(fā)研制的中小型國產(chǎn)DCS系統(tǒng)。該系統(tǒng)基于高性能100M全雙工交換機、星型、冗余工業(yè)以太網(wǎng)架構(gòu)，全雙工交換機的星型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)?？梢蕴峁┻B接至PLC和其它外部系統(tǒng)或子系統(tǒng)的接口。
上海自儀DCS主打產(chǎn)品是SUPMAX800集散控制系統(tǒng)，具有開放式結(jié)構(gòu)、易于擴展、性能可靠等特點。
8、杭州優(yōu)穩(wěn)自動化系統(tǒng)有限公司
杭州優(yōu)穩(wěn)自動化系統(tǒng)有限公司依托浙江大學(xué)工業(yè)自動化國家工程研究中心、浙江大學(xué)控制工程國家實驗室(籌)，貫徹“秉承浙大自控的領(lǐng)先科技，聚焦控制工程的重大需求，提供優(yōu)質(zhì)穩(wěn)定的自控產(chǎn)品，滿足行業(yè)用戶的個性需求”的技術(shù)理念，通過產(chǎn)學(xué)研合作建立浙大優(yōu)穩(wěn)工業(yè)自動化儀表與控制裝置聯(lián)合技術(shù)中心；技術(shù)團隊50%以上擁有碩士或博士學(xué)位，并具有合理的專業(yè)構(gòu)成、扎實的科研積累與豐富的技術(shù)經(jīng)驗，形成了獨具特色的計算機控制系統(tǒng)技術(shù)體系，在可靠性設(shè)計技術(shù)、數(shù)據(jù)I/O技術(shù)、實時控制技術(shù)、實時數(shù)據(jù)庫技術(shù)、軟件平臺技術(shù)等關(guān)鍵核心技術(shù)上有11項重大創(chuàng)新與技術(shù)突破。
9、浙江正泰中自控制工程有限公司
浙江正泰中自控制工程有限公司隸屬正泰集團，是中國智慧信息及智能控制解決方案提供商。
10、其它國產(chǎn)DCS品牌
北京三維力控科技有限公司、華能睿沃、華電睿藍和匯川技術(shù)等。
進口DCS國產(chǎn)化替代方案
1、進口DCS國產(chǎn)化替代原則
由于歷史原因，進口DCS使用數(shù)量多，若一次性對所有進口系統(tǒng)進行國產(chǎn)化替代，一方面拆除投用時間較短的DCS會造成投資浪費，另一方面停機改造會影響企業(yè)的正常生產(chǎn)。因此國產(chǎn)DCS替代進口DCS，應(yīng)分時間、分層次進行。
主要原則如下：
①分步實施
短期內(nèi)主要解決DCS面臨的備件供應(yīng)風(fēng)險，保證系統(tǒng)運行穩(wěn)定；中期主要實現(xiàn)國產(chǎn)DCS對進口DCS子系統(tǒng)級、系統(tǒng)級替代，滿足企業(yè)子系統(tǒng)損壞或擴容需求，以及生命周期末期DCS升級換代的需求；長期主要從實現(xiàn)DCS的標(biāo)準(zhǔn)化，可替代化，推出自主可控的控制網(wǎng)工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議、以及自主可控的ＩＯ總線通信協(xié)議，從根本上解決DCS的供應(yīng)風(fēng)險。
②逐步替代
應(yīng)以保證各企業(yè)正常生產(chǎn)為根本目的，在進口DCS正常運行期間，不進行整體的替換，僅替換損壞的模塊，或?qū)π∫?guī)模擴容增加單個控制站，避免整體替換對企業(yè)生產(chǎn)帶來的影響。當(dāng)進口DCS到達其使用壽命的末期，需要整體升級時，再整體替換成為自主可控的國產(chǎn)DCS。
③物盡其用
在替換或整體升級進口DCS時，注意保護DCS資產(chǎn)，如機柜、線纜、端子等使用壽命較長的物資，可以在新系統(tǒng)中繼續(xù)使用，避免產(chǎn)生浪費。
2、進口DCS的系統(tǒng)級替代方案
系統(tǒng)級替代方案要注意以下幾個方面：
①統(tǒng)籌確定替換對象
由相關(guān)管理部門統(tǒng)一做好規(guī)劃，制定系統(tǒng)級替換方案。對于在役10a以上的DCS，采用國產(chǎn)成熟DCS進行整體更換?；趯ιa(chǎn)裝置的資料梳理、分析，按項目、分裝置制定替換方案，明確組態(tài)設(shè)計、現(xiàn)場調(diào)試、利舊部件、預(yù)算成本、裝置停車時間等關(guān)鍵要素。利用裝置大修時間，分批次替換系統(tǒng)。優(yōu)先對存在應(yīng)用問題或擴容需求的進口DCS整體替換，力求對生產(chǎn)的影響降至最低，達到最經(jīng)濟的效果。
②落實優(yōu)質(zhì)資源保障項目實施
針對各項目、各裝置特點，由國產(chǎn)DCS廠商組建專門負責(zé)國外DCS替換改造項目的工程服務(wù)團隊，確保安全、平穩(wěn)、高質(zhì)量完成系統(tǒng)替換。中國石油化工股份有限公司計劃自2008年起用4至5年時間，對使用12年以上、存在隱患問題的原用進口控制系統(tǒng)進行專項治理更換，國產(chǎn)廠商和企業(yè)用戶均積累了豐富的改造工程實施經(jīng)驗，形成一套進口DCS替換項目的工程實施執(zhí)行程序。在設(shè)計資料梳理、適應(yīng)性的裝配設(shè)計、控制程序解讀、質(zhì)量保證、FAT測試、進度控制等方面都能較好地滿足石化行業(yè)DCS替換的實施要求。
③可行性分析
進口DCS系統(tǒng)級替代方案屬于成熟方案，已在現(xiàn)場多次實施，技術(shù)可行。系統(tǒng)級替代的優(yōu)點：一是國產(chǎn)系統(tǒng)成熟，在功能、性能、可靠性方面均優(yōu)于或相當(dāng)于進口DCS，應(yīng)用可靠性高、穩(wěn)定性好、維護容易，不容易出安全事故；二是采用IEC 61131-3規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)編程語言組態(tài)，方便原系統(tǒng)組態(tài)的移植及復(fù)用，并支持工控編程唯一的全球標(biāo)準(zhǔn)PLCOPEN編程標(biāo)準(zhǔn)，使編程接口標(biāo)準(zhǔn)化；三是自主可控的國產(chǎn)系統(tǒng)可顯著提高控制系統(tǒng)的信息安全性；四是采用通用型I/O卡可有效降低升級時接線復(fù)雜度及設(shè)計復(fù)雜度。
3、進口DCS的子系統(tǒng)級替代方案
以逐步替代進口控制柜或控制器方式替換進口DCS的方案，存在一定風(fēng)險。首先對運行故障較多或者需要擴容的進口DCS整體替換成國產(chǎn)DCS，淘汰下來的進口DCS部件，如主控制器、卡件等作為統(tǒng)一庫存，調(diào)配給其他同型號在役DCS作為備件或擴容用部件。當(dāng)無法采購備件時，可以選擇性能可靠的國產(chǎn)產(chǎn)品，按照子系統(tǒng)替代方式逐步進行國產(chǎn)化。
子系統(tǒng)替代方案注意事項如下：
①替代方案
由國內(nèi)廠商提出切實可行的替代方案，采用其成熟國產(chǎn)DCS控制器，通過OPC協(xié)議與進口DCS進行通信，實現(xiàn)子系統(tǒng)級替代。如通信接口采用和利時公司HH800i工業(yè)網(wǎng)閘，支持OPC，Modbus-TPC等多種工業(yè)通信協(xié)議，是專用的工業(yè)級通信設(shè)備，通信實時性優(yōu)于傳統(tǒng)通信站，接近DCS內(nèi)部站間通信水平。
②可行性分析
一是方案已初步驗證可行，國產(chǎn)DCS在實際工程應(yīng)用中已多次與進口DCS通過OPC連接通信，可實現(xiàn)準(zhǔn)確通信，技術(shù)成熟、可靠性較高。通信接口采用成熟產(chǎn)品HH800i網(wǎng)關(guān)，兼具通信接口功能與信息安全功能，具備通信可靠，延時小等特點，并具備信息安全能力；二是還需要進行大量的工程驗證，為達到成熟穩(wěn)定的替換效果，可以進行現(xiàn)場工程試驗以進一步驗證使用效果。
4、進口DCS的卡件級替代方案
當(dāng)無法獲得任何進口卡件的風(fēng)險時，可與國內(nèi)優(yōu)秀DCS廠商開展聯(lián)合攻關(guān)，研究國產(chǎn)卡件在進口DCS中替換進口故障卡件。利用DCS支持Profibus-DP及Modbus總線協(xié)議的特點，使用該總線協(xié)議進行進口DCS控制器與國產(chǎn)I/O卡件數(shù)據(jù)通信測試，由于國產(chǎn)卡件和進口系統(tǒng)基于Profibus-DP及Modbus現(xiàn)場總線協(xié)議進行信息交互，通過工程實踐，探索實現(xiàn)國產(chǎn)I/O模塊與進口DCS兼容，實現(xiàn)所需功能。
面對復(fù)雜多變的國際政治經(jīng)濟形勢，須充分認識DCS安全的重要性，基于國產(chǎn)DCS的迅猛發(fā)展，可以通過以上三種進口DCS國產(chǎn)化替代方案，經(jīng)過科學(xué)縝密的試驗驗證，穩(wěn)妥實施在役進口DCS的國產(chǎn)化替代，化解進口DCS安全風(fēng)險。
