鐘 俊

（湖北省緣達(dá)化工工程有限公司，湖北武漢 430073）

在我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)蓬勃發(fā)展的今天，化工產(chǎn)業(yè)也不斷進(jìn)步，逐漸成為我國國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)。由于化工生產(chǎn)需要處于高壓、高溫等環(huán)境中，所以對(duì)生產(chǎn)技術(shù)與安全性提出了新要求。以往所采用的DCS系統(tǒng)弊端不斷凸顯，難以適應(yīng)新時(shí)期的化工生產(chǎn)需求。因此，對(duì)FCS新型控制系統(tǒng)在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用優(yōu)勢開展探討具有重要的理論意義與現(xiàn)實(shí)意義。

1 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FCS）概述

現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)也就是Fieldbus Control System，其國際通用縮寫為FCS，該系統(tǒng)屬于新時(shí)期的產(chǎn)物，主要是在DCS基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，可以說FCS是DCS的更新?lián)Q代產(chǎn)品[1]。 二者不同之處主要在于系統(tǒng)構(gòu)件，前者為全數(shù)字、全分散的，而后者為半數(shù)字、半分散的。可見，F(xiàn)CS具有DCS不可比擬的優(yōu)勢，其系統(tǒng)能夠快速適應(yīng)新的環(huán)境，并且呈現(xiàn)了開放性特點(diǎn)，在工業(yè)領(lǐng)域中的作用是不容忽視的。

二十世紀(jì)九十年代，F(xiàn)CS技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，近年來隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，此技術(shù)日益完善和成熟，其不僅僅屬于數(shù)字通信協(xié)議的一種，而且在工業(yè)控制領(lǐng)域也將現(xiàn)階段的網(wǎng)絡(luò)通信引入。當(dāng)前，F(xiàn)CS具有較高的技術(shù)含量，是集計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、儀表工業(yè)技術(shù)與控制技術(shù)為一體的，在工業(yè)領(lǐng)域發(fā)揮著不可替代的作用。FCS系統(tǒng)之所以得到了廣泛運(yùn)用，主要是因?yàn)槠溥m應(yīng)了工業(yè)控制系統(tǒng)向智能化、分散化的發(fā)展方向，與時(shí)代發(fā)展是相符的，有助于促進(jìn)工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)品更新?lián)Q代，推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步[2]。

2 在化工生產(chǎn)中現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FCS）應(yīng)用優(yōu)勢

2.1 安裝維護(hù)便捷，可降低安裝與維護(hù)費(fèi)用

一般來說，在化工生產(chǎn)方面，其所處的環(huán)境是較為惡劣的，不僅對(duì)有關(guān)操作提出了高要求，而且容易對(duì)各種元件造成損耗，既需要花費(fèi)大量的時(shí)間進(jìn)行維護(hù)，又增加了維修成本。在以往生產(chǎn)中，主要是以DCS系統(tǒng)為主，由于此系統(tǒng)只對(duì)4至20（單位：mA）的模擬信號(hào)進(jìn)行單項(xiàng)接收，所以導(dǎo)致了對(duì)現(xiàn)場儀表異常情況發(fā)現(xiàn)的滯后性，無法確保維修的實(shí)時(shí)性，給化工生產(chǎn)效率和質(zhì)量帶來了不良影響。再加上很多設(shè)備之間具有較強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性，致使相關(guān)設(shè)備安裝工作難度加大。而現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的運(yùn)用，有效彌補(bǔ)DCS系統(tǒng)的不足。在該系統(tǒng)運(yùn)行過程中，可對(duì)現(xiàn)場儀器自診斷信息、過程變量信息進(jìn)行實(shí)時(shí)接收，有助于在第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)問題。與此同時(shí)，有關(guān)工作人員可根據(jù)所獲得的信息對(duì)其儀器設(shè)備出現(xiàn)故障的原因進(jìn)行分析，及時(shí)明確發(fā)生故障的位置，進(jìn)而有針對(duì)性地制定解決方案，做到及時(shí)處理，減少不必要的安裝流程，對(duì)維修量和維修成本的降低具有重要意義。此外，F(xiàn)CS具備處理簡單故障的能力，這就在很大程度上降低了相關(guān)人員的工作量，而且有利于提高設(shè)備運(yùn)行效率，縮短維修時(shí)間，對(duì)化工生產(chǎn)效果的增強(qiáng)有幫助。

2.2 較強(qiáng)的可控性優(yōu)勢

化工生產(chǎn)過程具有系統(tǒng)性、復(fù)雜性特點(diǎn)。在生產(chǎn)過程中，存在很多不穩(wěn)定性的因素，容易引發(fā)安全事故，會(huì)阻礙生產(chǎn)進(jìn)程，嚴(yán)重的情況下還會(huì)對(duì)操作人員的生命安全造成威脅。因此，對(duì)現(xiàn)場儀表、設(shè)備等進(jìn)行有效控制顯得尤為重要。FCS屬于新一代控制系統(tǒng)，采用了網(wǎng)絡(luò)集成式全分布計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，具有較強(qiáng)的控制性，能夠確保設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性，這也是系統(tǒng)在化工生產(chǎn)中的主要優(yōu)勢。在化工生產(chǎn)中，科學(xué)合理地使用FCS，能夠提升儀表操作的有效性，可避免儀表處于失控狀態(tài)，阻礙生產(chǎn)工作順利開展。FCS系統(tǒng)運(yùn)行中，有利于實(shí)現(xiàn)數(shù)字化傳輸，在提升傳輸效率的同時(shí)，能夠增強(qiáng)傳輸?shù)姆€(wěn)定性，進(jìn)而減少信號(hào)失真的現(xiàn)象發(fā)生，降低了信號(hào)喪失的可能性，有助于在第一時(shí)間獲取有關(guān)數(shù)據(jù)，掌握化工生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行狀況。當(dāng)發(fā)生異常情況時(shí)，可及時(shí)了解，進(jìn)而排除不良因素，將安全隱患扼殺在萌芽中[3]。一方面，保證了系統(tǒng)的可靠性，提高了生產(chǎn)效率；另一方面可對(duì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行科學(xué)預(yù)測，并實(shí)施相關(guān)措施，為化工生產(chǎn)營造良好的環(huán)境。

2.3 高度分散性的優(yōu)勢

FCS可對(duì)傳統(tǒng)控制站的功塊分散地進(jìn)行科學(xué)的處理，也就是將其合理地分配給現(xiàn)場儀表，在這一基礎(chǔ)上，通過自身徹底分散性可實(shí)現(xiàn)全分布式控制系統(tǒng)?；どa(chǎn)環(huán)境比較特殊，容易出現(xiàn)突發(fā)狀況，因此對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行提出了較高要求，不僅要求系統(tǒng)性能完善、健全，還應(yīng)該具備靈敏性、分散性。而FCS正符合這一需求，在實(shí)際運(yùn)行中，通常是將監(jiān)控站所具備的功能分散給現(xiàn)場設(shè)備，在此情況下，有助于達(dá)到分散控制的目標(biāo)，既可從根本上提升控制效果，又有利于減少轉(zhuǎn)化環(huán)節(jié)，在保證數(shù)據(jù)傳輸有效性的基礎(chǔ)上，能夠?qū)?shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)就地處理，確保了控制的實(shí)時(shí)性，為化工生產(chǎn)工作開展奠定了良好基礎(chǔ)。

另外，F(xiàn)CS基于自身高度的分散性，還能夠有效完成控制的基本功能。對(duì)于化工生產(chǎn)而言，在現(xiàn)場儀表構(gòu)成方面，一般都表現(xiàn)為結(jié)構(gòu)簡單的特點(diǎn)，其使用通常是不需要進(jìn)行繁瑣的接線，所以在實(shí)際生產(chǎn)中，即使某塊儀表出現(xiàn)了小問題，在FCS高效運(yùn)轉(zhuǎn)下，也不會(huì)給其他生產(chǎn)設(shè)備帶來影響，能夠促使化工生產(chǎn)較為順利地進(jìn)行。

2.4 多變量控制性佳

DCS雖然也屬于多變量控制系統(tǒng)的一種，但是因?yàn)槠湓跍y量變量方面受限制，也就是1對(duì)導(dǎo)線只能測量1個(gè)變量，同步性受到了嚴(yán)重影響，難以適應(yīng)當(dāng)前的化工生產(chǎn)，降低了生產(chǎn)效果。所以在新時(shí)期化工行業(yè)高速發(fā)展中，需要使用更加完善的多變量控制系統(tǒng)，其中FCS是最佳選擇，其具備較高的多變量控制程度，能夠滿足新時(shí)期化生產(chǎn)對(duì)系統(tǒng)控制的多輸出、多輸入的要求。在該方面，F(xiàn)CS系統(tǒng)中的變送器所發(fā)揮的作用是重大的，其在生產(chǎn)中通過多個(gè)感測元件能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)多個(gè)過程變量的同時(shí)控制，彌補(bǔ)了DCS同步性差的不足，在有效控制的情況下，可借助現(xiàn)場總線完成傳輸工作[4]。

2.5 具有較強(qiáng)的互操性與開放性

總線協(xié)議不僅是現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)關(guān)鍵組成部分，且發(fā)揮著核心作用，與系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性、可靠性是息息相關(guān)的。因此，針對(duì)總線協(xié)議，即使是不同的廠家也進(jìn)行了統(tǒng)一，使作為FCS核心的總線協(xié)議具有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，增強(qiáng)了FCS系統(tǒng)的互操作性。基于此特性，在化工生產(chǎn)過程中，能夠?qū)崿F(xiàn)互聯(lián)設(shè)備的溝通，與此同時(shí)也為系統(tǒng)之間的信息傳送提供了有利條件，這無疑對(duì)化工生產(chǎn)產(chǎn)生了積極影響。此外，F(xiàn)CS系統(tǒng)呈現(xiàn)了開放式特征，為系統(tǒng)升級(jí)與優(yōu)化提供了可能，可以根據(jù)實(shí)際情況，有針對(duì)性地將控制技術(shù)集成到系統(tǒng)中，進(jìn)而有效增強(qiáng)系統(tǒng)性能，實(shí)現(xiàn)對(duì)化工生產(chǎn)現(xiàn)場設(shè)備故障的高效診斷，提升維修效率。另外，此系統(tǒng)的開放性，也能夠促使廠家之進(jìn)行設(shè)備相關(guān)信息的交換，不斷更新設(shè)備，為化工良好生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。

3 結(jié)語

總而言之，F(xiàn)CS對(duì)DCS進(jìn)行了改進(jìn)與完善，以多站、全數(shù)字的特點(diǎn)贏得了化工行業(yè)的重視。在化工生產(chǎn)過程中，表現(xiàn)出了超強(qiáng)的可靠性、徹底分散性和優(yōu)越的互操性與高度準(zhǔn)確性，在整體上促使化工生產(chǎn)效率與質(zhì)量提升，同時(shí)也能夠在某種程度上改善化工生產(chǎn)設(shè)備、化工技術(shù)面貌的重視度。因此，在化工行業(yè)發(fā)展中，需要對(duì)FCS加以重視，不斷挖掘其優(yōu)勢，以便使其更好地服務(wù)于化工生產(chǎn)。