FCS与DCS的工程项目投资经济性分析

周雁鹏

(中海油基建管理有限责任公司，北京 100010)

基金会现场总线控制系统(FCS)在中海石油化学股份有限公司有多个成功的应用案例，如南海壳牌的800 kt/a乙烯联合工厂项目、旅大油田开发项目、中海石油化学股份有限公司的600 kt/a甲醇项目、800 kt/a甲醇项目等，通过这些项目的实施和使用效果来看，相比于传统的控制系统，FCS确实在简化工程设计，减少调试时间和强大的自诊断和维护功能方面具有一定的优越性。但是现场总线的实际投资和工厂费用与厂商的宣传具有一定的差距，笔者根据现场的实际项目，分析FF的投资经济性。

笔者前后经历了4个基金会现场总线项目，其中有国内设计国内采购、国外设计国外采购、也有国外设计国内采购，经过多次商务价格对比发现，无论是国内采购还是国外采购，同一技术层次的硬件商务价格基本一致。下面以中海油600 kt/a甲醇项目为例，分析对比FCS与DCS的投资费用区别。

1 系统拓扑结构对比

该甲醇项目采用FCS，全厂总共包括64个现场总线网段(Segment)，现场总线变送器330台，现场总线阀门定位器65台，采用192个Fieldbarrier，增安型现场总线电缆(1×2×16 AWG)长度15 km、本安型现场总线电缆(1×2×18 AWG)长度15 km。控制系统拓扑结构按照树形结构设计，如图1所示。FCS包括主机系统的CPU、现场总线接口卡件、电源调节器、Fieldbarrier、现场总线变送器、现场总线阀门定位器、电涌保护器、现场总线电缆等。

DCS包括控制器CPU、模拟输入卡件、模拟输出卡件、安全栅、变送器、阀门定位器、信号电缆等。拓朴结构如图2所示。

两种控制系统都需要用到CPU电源、网络通信卡件、大容量电源、机柜等公共部件不在比较之列。

2 系统硬件投资情况对比

基金会现场总线网段(Segment)使用效率对现场总线项目投资费用的影响很大，按照330台现场总线变送器和65台现场总线阀门定位器来估算，该项目设计规划每个网段平均6台现场总线设备，大概需要60个网段，全部采用进口现场总线电缆。按照600 kt/a甲醇项目规模，采用基金会现场总线技术需要配置的设备数量及价格见表1所列。

图1 FCS的拓扑结构示意(树形)

图2 DCS的拓扑结构示意

表1 采用FCS的投资费用

采用DCS需要配置的设备数量及价格见表2所列。

表2 采用DCS的投资费用

续 表 2

根据表1和表2的数据可以看出，对于600 kt/a规模的甲醇项目，采用FCS和采用DCS相比，投资费用的增加值∂1为

FF的设计费用国内和国外区别很大，根据笔者的经验，一般国外的人工成本和项目的硬件价格大致相当，而国内人工成本只有硬件价格的20%～30%，因而国内外现场总线项目费用区别最大的就是人工费用的差别。

3 安装费用情况对比

供应商在宣传时都会提到采用现场总线设备能节省安装费用，节省的费用约为60%。根据现场安装工程决算结果，笔者发现实际的安装费用和厂商宣传的安装费用差别很大。该项目结算采用的取费标准是《2000安装工程预算定额海南省基本价(海南省建设厅)》。

从该定额可以看出现场总线设备和HART协议设备的取费标准不一样，每台设备的安装费用包括人工费、材料费和机械费，表3所列为FF设备取费统计，表4所列为带HART协议的仪表设备取费统计。

表3 FF设备安装取费统计表 元

续 表 3

表4 带HART协议的DCS设备安装取费统计表 元

根据表3和表4所列的数据对比，FCS除了电缆的安装费用比常规控制系统低以外，其他设备的安装、调试费用都要高的多。

该项目FCS设备和DCS设备的安装费用分别见表5和表6所列。

表5 FCS设备安装费用统计表

续 表 5

表6 DCS设备安装费用统计表

根据表5、表6的数据可以看出FF设备总体安装费用比DCS设备安装费用要高，费用的增加值∂2为

将FF设备和DCS设备的硬件购置费用加上设备安装费用进行对比，结果见表7所列。

表7 FF设备和DCS设备总体费用对比 万元

采用FCS比采用DCS多投入的费用比例∂3为

4 基金会现场总线系统与项目总投资情况对比分析

由于商业机密的原因，一般工程项目费用的投资情况很少对外公布细节数据，为了说明FF设备投资占整个仪表设备投资的比例和整个项目总投资的比例，笔者以某化工装置项目投资为案例进行FF设备与项目总投资情况分析，该项目中仪表设备总购置金额为8 202万元(RMB)，FF相关设备，包括主机系统(含FF附件)、FF电缆、FF变送器、FF阀门定位器的总购置费用为874万元，FF设备投资占仪表购置费用比例∂4为

∂1=32.3%，则FF项目增加的费用占项目仪表购置费用比例∂5为

该项目的竣工决算总费用为17.9亿元(含税)，则仪表设备投资占项目总投资的比例∂6为

FF设备的投资占项目总投资比例∂7为

根据以上分析，∂1=32.3%，则FF项目增加的投资占项目总投资比例∂8为

5 结束语

综上所述，采用FCS设备的总投资费用比DCS系统要多0.158%，所占费用比例不高，却使控制系统的层次上升到了较高的水平。采用FCS可以加快项目建设的进度，对日后设备的管理和维护都带来了革命性的变化。要以发展的眼光，根据管理目标以及人力资源水平，从综合层面上考虑选用何种控制系统。

参考文献：

[1] 魏华.FF现场总线控制系统在甲醇项目中的工程设计及安装调试经验总结[J].化工自动化及仪表，2007，43(06)： 6-10.

[2] 魏华.基于FF的现场总线控制系统在60万吨甲醇中的应用[J].世界仪表与自动化，2007(11)： 37-39.

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[4] JANAS B.过程控制现场总线——工程、运行与维护[M].北京： 清华大学出版社，2003.

[5] 魏华，周雁鹏.利用现场总线技术加强设备维护及设备管理[J].自动化博览，2007(05)： 23-25.