面对美欧封锁制裁我们该怎么办？（下）

4 中国自动化仪器仪表界做了什么？今后如何做？

4.1 先看看控制系统

中国自动化仪器仪表界有个优等生——国产DCS，这里先说说国内外DCS的较量。1975年，美国霍尼韦尔公司推出世界上第一套DCS TDC-2000，乘着1978年中国改革开放的时机，国外DCS大举进入中国市场，那时的中国工厂，全部使用的都是国外的品牌的DCS。如霍尼韦尔公司的DCS TDC-2000、西屋公司的WDPF、Foxboro的I/A Series、横河公司的CENTUM、ABB公司的Procontrol-P、西门子公司的TELEPERM-ME、利诺公司的MAX-1000等等。

二十世纪80年代末期到90年代初期，顶着“中国再发展DCS已经没有机会”的质疑声，中国DCS的初创者开始起步。1988年以电力部门技术人员为主体的上海新华控制工程公司成立，首先推出DAS-100计算机监控系统，随后升级为XDPS系统；以长期从事DCS系统研究的技术人员为主组建的浙江威盛自动化公司于1992年推出FB-2000DCS系统；以电子部六所技术人员组建的华胜自动化事业部（1996年更名为和利时自动化工程公司）于1992年推出HS-1000系统；以浙江大学工业自动化国家工程研究中心、工业控制技术国家重点实验室、浙大控制工程研究院为主组建的浙江中控公司于1993年推出SUOCON JX-100系统。由于国产DCS发展迅猛，到二十世纪90年代末期开始，投标时进口DCS的价格大约下降到原来的一半还多。上述国产DCS厂家从小型、简单要求的系统起步，如浙江中控1993年在浙江巨化锦纶厂6500t/y环己酮装置上签订的SUPCON JX-100DCS合同价格仅38万元，点数应该在数百点左右吧，但浙江中控2016年成功实施完成的中天合创鄂尔多斯煤炭深加工示范项目采用的Webfield ECS-700，有17万个I/O点，包括煤气化、净化、聚烯烃等生产装置及空压、空分、动力锅炉等公用工程在内，是当年世界上最大的煤制烯烃项目，百余米长的控制室非常壮观，其场景见图2。2018年中石化对该项目的鉴定意见是：“该项目的研制成功，首次实现国产DCS在大型现代煤化工项目全流程整体应用，技术指标达到国际先进水平，部分指标优于进口DCS，经济效益和社会效益显著，建议推广应用”。浙江中控DCS2020年度国内市场占有率为28.5%，连续十年蝉联国内DCS市场占有率第一。可以预计，再往后三四年，以中控为代表的国内DCS产品的市场占有率将从2020年的43%上升到60%以上。

图2 中天合创鄂尔多斯煤炭深加工项目控制室的大型视频显示器及400台操作显示器

说到DCS，还不得不说控制系统网络安全的故事。自动化仪器仪表人将包括DCS在内的信息管理系统视为企业的大脑，关键的数据存储和过程的控制都由它掌控，网络是不是安全？可能很多人从来没有考虑过。2010年，浙江中控创始人褚健在出差的航班上，看到报纸上的一则消息：伊朗纳坦兹核设施启用后，遭到病毒攻击，侵入2000多台核燃料铀浓缩离心机控制电脑的病毒，使部分离心机失控炸飞，造成巨大的损失（见图3）。

图3 伊朗纳坦兹核设施外观爆炸前（上）后（下）对比

褚健马上从报纸上撕下刊载这条新闻的一角，带回了家，还立即让人查明，伊朗这批离心机控制系统的来历。很快，查出来是德国某著名自动化厂家的控制系统。褚健猜测，这个病毒是通过攻击离心机来破坏伊朗纳坦兹核设施。2013年，美国中央情报局雇员斯诺登的爆料证实是美国为首的西方国家，用“震网（STUXnet）”病毒攻击了伊朗的离心机。所谓“震网”病毒，是一种传播能力极强的计算机蠕虫病毒，据说病毒植入伊朗核设施的计算机后就开始疯狂复制，将离心机的转速提高至机器无法承受的极限实施破坏，然后再发送伪装正确的转速反馈给控制中心计算机，等到伊朗科学家意识到问题的时候，几百台铀浓缩离心机已经坏掉了。对这一消息褚健毫不惊讶，他担忧的是中国大量的重要工业企业和基础设施，它们大都是用国外的控制系统，而这些系统当时几乎没有任何网络安全设施，即使考虑了一点也远欠周密，在受到类似“震网”病毒网络攻击时，这些欠周密的网络安全设施将形同虚设！褚健早在2007年就想过这个问题，但很多人觉得是天方夜谭，不可能的。而伊朗纳坦兹核设施的事故证实了他的想法。

我还在想：那家德国某著名自动化厂家也不想一想，伊朗再不听西方的话，但也是你的客户（西方人不是说客户是上帝吗？）呀，因为攻击你自己控制系统，造成工艺设备损坏，不怕坏了你自己的名声吗？

说到这里，我们对以美国为首的西方国家开展对华封锁、制裁应该有一个新的认识：不仅仅是封锁、制裁，还会把道义扔朝一边，挑起网络战、千方百计置你于死地！

此后褚健争分夺秒，带领中控投入巨资，研究工业控制系统网络信息安全，并且取得了重大的进展。正是这样一位忧国忧民的卓越科学家，虽然稍后深陷不白之冤，却有以四位资深院士为首的科学家、工程师、教授出面陈情，使褚健经历近四年的磨难重回自动化仪器仪表领域的第一线。

基于DCS控制系统网络安全的考虑，大家的想法一方面要做好网络安全防护工作，另一方面就是要尽量采用国产系统。核电站控制要求应该说是顶尖的，早期的核电站用的是全进口的系统，但近十年来，用的又应该全是国产的系统，如阳江核电站5、6号机组、红沿河5、6号机组，“华龙一号”示范工程防城港3、4号机组，田湾5、6号机组，以及石岛湾核电站高温气冷堆示范工程这9个新建核电项目就采用了中广核集团下属广利核公司生产的称为和睦系统的FirmSys核级数字化控制保护系统，节省核电建设资金30亿元。核电站都可以用，而且已经用了那么多年，其他行业为什么不可以用呢？

DCS系统在中国应用了四十多年，国产的系统也用了三十多年了，绝大多数中国用户都觉得国内外产品性能之差并不是太大，而产品的价格、服务的差别却明眼可见，那进一步推广国产DCS系统的障碍有来自何处呢？有朋友说，某些行业，特别是一些从一开头用进口设备就再也不愿放弃的行业、财大气粗的行业、花大钱从不心疼的行业，他们的一贯作法是对国产自主创新产品缺乏最基本的信任，几乎从不给国产品牌在辅助工序试用的机会。我想，面对美欧等西方国家对俄罗斯的封锁、制裁，他们或许也有所触动、也在深思。

随着传统产业出现的数字化、智能化转型需求，国产DCS厂商实现了从自动化产品供应商向服务于全行业整体解决方案提供商的战略转型，这是一个新的优势！以DCS为支撑，集成MES、ERP、LIMS等重要数据，开发主装置机理国产模型（具有实时仿真、操作优化、性能评估及计划优化功能），加速整合软件研发和解决方案研究，加快发展以先进过程控制与优化（APC）、制造执行系统（MES）、操作员仿真培训系统（OTS）、数据采集与监视控制系统（SCADA）等系列软件，助力传统产业的绿色、数字、智能化发展。目前仅浙江中控就在化工、石化、电力、制药、冶金、建材、造纸等流程工业领域，成功地打造了一批具有国际先进水平的“灯塔工厂”。而要走这一步，则是国内厂商的长处，他们深入了解用户的需求，他们静得下心来，他们还做得到在现场长期配合企业组态、调试。

同为控制系统的PLC，硬件软件其实与DCS差别甚微，但以信捷电气、汇川技术、麦格米特、和利时、浙江中控为代表的国产品牌市场占有率仅11%，且以提供小型PLC产品为主。究其原因，一是国产PLC开发更晚，二是PLC国内外品牌差价较小。实际上国内企业应用PLC对功能的要求远低于DCS，国产PLC理应获得更大的市场份额。国产中小型PLC的性能应该不逊国外产品，即使是大型PLC，像和利时所提供的LK、浙江中控所提供的GCS G5均为全冗余大型网络化PLC系统。而且这些系统均已在超大规模的工程上得到应用，如和利时为北京地铁14号线所提供的是国内首条采用国产PLC设备构成的大型环境与设备监控系统（BAS）系统，北京地铁14号线长47.3公里，共设37个车站、一个车辆段、一个停车场。BAS系统由LK冗余控制系统144套、LK单机控制系统39套、LE单机控制系统37套等组成，再通过冗余以太网通信接口将信息集中上传至综合监控系统，实现BAS的深度集成。系统容量数字量I/O 57344点、模拟量I/O 3584点，监控总点数约为150000点，远程I/O最远可扩展20km。自2013年投运以来，长期稳定运行，每年客流输送量超过一亿人次。该项工程在3162个参选案例中脱颖而出，荣膺第十二届自动化年度“样板工程”大奖。

图4 北京地铁14号线BAS系统及网络的综合监控画面

浙江中控的GCS G5 PLC系统已用在宁波地铁5号线的全自动运行列车的环境与设备监控系统（BAS）上，按照国际公共交通协会将地铁列车运行的自动化水平的划分共分五级，而宁波地铁5号线属最高等级GoA4。BAS系统是通过PLC控制技术对地铁车站及区间隧道内的空调通风、给排水、照明、电扶梯等机电设备进行全面的运行管理与控制，通过最优化组合，确保机电设备处于安全、便捷、高效、节能和最佳运行状态，从而提供一个舒适的乘车环境。

图5 宁波地铁5号线BAS系统的一个控制室

生产中小型PLC的无锡信捷电气股份有限公司2021年业绩超13亿元，是一家从事工业自动化产品开发应用的高新技术企业。我听说信捷电气公司有一项规定：凡是公司生产所需的设备、软件，能用国产的尽量用国产的；员工购买家用轿车，买民族品牌的每辆补贴3万元，买进口车的则全部自己掏腰包。类似的做法是否可以逐步成为我们自动化仪器仪表人的共识呢？

4.2 再看看仪器仪表

再谈到仪器仪表，大多数产品质量、性能是存在一定的差距，但这个差距已经越来越小，甚至一部分已经超过国外产品，但惯性思维让一部分企业还是坚持用国外产品。进口的东西性能可能会好一点，但往往它给你安后门、做手脚，你还要它干嘛！据说某国的机床安装后不准移动，实际上它安装了GPS，机床一旦移动就会报废；还听说高速柴油机的进口控制模块一到了西藏就歇菜，让你不能将装有控制模块的高速柴油机装到坦克开到国境线上。

所以在高科技领域、国防领域设备选型的理念之一是：，宁可用性能差一点的国产设备，也不要被外国设备卡脖子。如某种国产涡扇发动机寿命只有欧美产品的一半，但你说双方飞行员空战时考验的是发动机的寿命吗？只要不影响交战时飞机性能的发挥，发动机寿命指标短点、大修时间短点都是可以忽略不计的。况且大量使用国产涡扇发动机之后，它的性能会逐步提高的，寿命会越来越长的。

基于这样的思路，我们自动化仪器仪表人在挑选各类仪器仪表时，就不必再纠缠到国外产品准确度比我们高一点、故障率比我们低一点，而不考虑我的应用是否一定需要这样高的准确度、这样低的故障率，应该放心大胆地选用国产仪器仪表中的顶级产品。

回想全国各地的抗击疫情，我们看到很多防护用的设备原来关键器件自己解决不了，如“测温枪”用的红外探测器、“人体温度快速筛查仪”用的红外核芯组件、光学成像物镜和光扫描系统等，但由于2003年的“非典”，我们提前规划，组织科技攻关并取得成果，到了抗击疫情的关键时刻，这些成果发挥了很大的作用，不但国外厂家不可能卡我们的脖子，我们的“测温枪”、“人体温度快速筛查仪”还大量出口全世界，支援全球抗击疫情。

还有一些关键的仪器仪表，我们在中低端虽然可以满足国内需求，但高端产品还依赖国外。比如使用数量多、应用面广的压力变送器，表面上看，似乎中高端产品也可以接近国外高端产品水平，但其关键器件几乎全采用进口器件。如果美欧等国外企业联合封锁、制裁 我们，禁止关键器件向中国出口，则国产压力变送器的整体水平将后退十年以上，所以我们还是应该举全国之力，在压力变送器关键器件上有所突破。中国的核电站对国民经济的关键性众所周知，而自控仪表的重要性应居首位。但核电站对国产仪器仪表的态度上却与石油、化工、冶金等行业截然不同，核电行业极力推进进口仪器仪表的国产化替代工作，指导国内生产厂家试制核安全级产品，从上世纪80年代起，部分国产仪器仪表就开始应用在核电站。如上海光华仪表有限公司1981年自行研制开发CEC系列电容式变送器是中国国内最早研制生产的核安全级压力变送器，产品准确度不高，仅为0.25%、0.5%，但符合国标GB12727及GB13625（等效IEEE-323、IEEE-344有关标准）相关的核安全技术要求，该产品已成功用于秦山一期、秦山二期、秦山三期核电站、巴基斯坦恰希玛核电站、清华大学高温气冷堆、中国快堆、中国先进堆等核工程。

伟岸测器投入巨资建立了从原材料购进到精密数控加工、光学研磨、镀镆、真空热处理、烧结等集多种产业为一体的综合研发体系，从而完成“隔离型悬浮式复合传感器”及数字化专用转换芯片的研发。原仪表司司长奚家成先生对该项成果的评价是“在高端压力变送器市场上取得的关键技术突破”，可惜的是，这些技术并未在国产压力变送器中大量应用。

关于国产皮带秤的事，我了解的比较多，有一件事也跟技术封锁有关。2009年，国内一家大型皮带秤企业的袁总受中国衡器协会的委托，联系衡器协会访问澳大利亚期间顺访一家皮带秤生产厂商CT，CT的老板当即回绝。袁总委婉告诉他：中国市场巨大，衡器协会前来访问，将对CT公司扩大中国市场很有帮助的。CT老板以访问会导致自己的技术失窃，非常骄横地拒绝了。袁总说我们只是去你的公司看一看，如果参观工厂不方便，在办公室交流总是可以的吧，CT老板仍然不同意，居然还说他不欢迎中国人参观！这家老板的言辞、态度令人联想到技术封锁，他老觉得ST的技术是世界一流的，生怕别人学去了。2011年，在世界法制计量组织OIML研讨R50皮带秤国际标准制定的国际会议上，袁总的代表介绍了该厂建立的皮带秤试验装置、所做的试验工作及研制0.2级高准确度皮带秤的成果，而0.2级高准确度皮带秤正是R50皮带秤国际标准准备新增加的最高准确度标准，出席这次国际会议的外国厂商都对中方的介绍内容欢欣鼓舞。冤家路窄，澳大利亚CT公司的老板也出席了这次会议，他对袁总的代表介绍内容也很感兴趣，主动要求与袁总合影，还为几年前拒绝中国衡器协会参观一事表达了歉意。

袁总不计前嫌，他对CT公司的老板说：“我们有世界上最棒的皮带秤实验室，如果你到中国来，我的实验室将对你完全开放！”袁总说这话时底气很足，我的技术你想偷也偷不了，我建的皮带秤试验装置花了三千万，你要在澳大利亚建，不得一个亿吗？你花得起吗？中国的市场你偷得去吗？一年我0.2级高准确度皮带秤在中国能卖几百台，一台30万的价格比你的皮带秤卖得还贵。你一年顶多卖十台，你有这个实力搞研制吗？2014年，我有幸作为中方专家见证了英国国家计量院对袁总研制的皮带秤进行测试，按即将实施的新OIML R50皮带秤国际标准的要求，全部项目测试通过。2015年，新加了0.2级高准确度等级的OIML R50新的皮带秤国际标准发布，并随即向袁总研制的皮带秤颁发了世界上第一台0.2级高准确度等级皮带秤的证书（见图6），标志中国生产的皮带秤是世界顶级水平。

图6 世界法制计量组织OIML向袁总公司颁发的0.2级皮带秤型式认证证书

5 结束语

面对美欧封锁、制裁俄罗斯，中国自动化仪器仪表人该怎么想？该怎么做？简单地回答就是“国货”！作为制造商，国货没有，想法去做；国货质量差一点，想法做好；同功能的产品价格做得更便宜，同价位的产品功能做得更多。作为用户，可能的条件下尽量买国货、用国货。

提前做好准备，未雨绸缪、高瞻远瞩，当我们逐步实现关键核心技术独立自主后，西方的封锁、制裁 将一文不值!

创作者：中国仪器仪表学会科普专家、昆明仪器仪表学会理事长 方原柏