劉耀武（廣東國信工程監(jiān)理有限公司，廣東 茂名525000）

0 引言

中國的經(jīng)濟支柱是石化化工，具有資金大、技術(shù)完善、能源充足的特點。同時，石化化工的化工過程相對復雜?；さ墓ぷ鳝h(huán)境經(jīng)常處于高壓和高溫狀態(tài)?；ぴ鲜且恍┮兹?、易爆、有毒的物質(zhì)。這些行業(yè)通過強有力的防護措施和獨特的控制系統(tǒng)，保證工人的安全，保質(zhì)保量地完成工作。FCS，國際縮寫，是指現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)。這種新的化工控制系統(tǒng)技術(shù)興起于20 世紀90 年代，它在化工控制中引入了現(xiàn)代網(wǎng)絡管理和通信概念。隨著全場控制的發(fā)展和擴大，F(xiàn)CS也逐漸興起并為人們所熟知。目前，F(xiàn)CS是一種比較成熟和穩(wěn)定的技術(shù)，它很好地解釋了集中信息自動控制和分散控制的思想。

1 FCS 控制系統(tǒng)在石油化工自動化中的應用簡介

1.1 系統(tǒng)介紹

FCS 控制系統(tǒng)是一種基于雙向總線的串行控制系統(tǒng)，它貫穿于控制設備、測量、現(xiàn)場控制等儀表產(chǎn)品的生產(chǎn)過程。燃料電池和氫氣控制系統(tǒng)由智能儀表和通用現(xiàn)場搜索儀表組成，具有數(shù)字化等特點，這些智能儀器能夠?qū)崿F(xiàn)全面的通信。

1.2 基本操作

首先，F(xiàn)CS 是最新的第五代控制系統(tǒng)，其系統(tǒng)技術(shù)集成了3C技術(shù)，引領了21世紀自動控制系統(tǒng)的發(fā)展，其任務是將其應用于危險區(qū)域，在過程中會發(fā)生許多變化，人們很難應對智能化、數(shù)字化的FCS系統(tǒng)取代了目前僅有的功能性儀表和控制設備；其次，第一個仿真系統(tǒng)可以與現(xiàn)場的多個分布式儀表和控制設備連接，系統(tǒng)可以采集所有數(shù)據(jù)，系統(tǒng)是從控制室進行雙向通信。第一個模擬測試系統(tǒng)是FCS，它收集所有數(shù)據(jù)，是從控制室到現(xiàn)場設備的雙向通信。該控制系統(tǒng)還可以應用于虛擬分布式控制站中，節(jié)省空間，提高效率。最后，在系統(tǒng)中加入微處理器，使任務更加精確和高效。

1.3 FCS在化工行業(yè)中的優(yōu)勢

在化學工業(yè)中，原料多為易燃易爆，危險性大，工藝復雜多變，對生產(chǎn)條件和控制系統(tǒng)要求高。合作還需要大量其他儀器，由于距離遠，數(shù)據(jù)完整性也會降低，目前，F(xiàn)CS系統(tǒng)采用雙向無線傳輸，減少了線路數(shù)量，顯著提高了系統(tǒng)抗干擾性能，這些都是數(shù)字信號，大大提高了工作效率，方便了對困難信號的處理。還將使用智能工具收集和處理現(xiàn)場分布式設備上的數(shù)據(jù)，并可以補充一些現(xiàn)場儀表無法補充的先進控制能力。最重要的是，該系統(tǒng)易于維護使用?，F(xiàn)場工具具有自診斷功能工作人員還可以通過機器監(jiān)控現(xiàn)場，檢查設備的工作狀態(tài)，分析儀器的信息，找出錯誤的原因，顯著縮短錯誤修復時間。FCS系統(tǒng)設備的連接狀態(tài)也顯著減少了電纜連接的數(shù)量，降低了早期的成本。如圖1所示，是FCS的典型結(jié)構(gòu)。

2 FCS在化工自動化領域中的應用論述

2.1 FCS在化工自動化領域中的應用

現(xiàn)場總線技術(shù)自應用以來，在包括我國在內(nèi)的世界范圍內(nèi)廣泛應用于化工自動化領域，其應用具有一定的范圍，其引入時間約為3～4年，主要應用于冶金、制造、煙草機械等領域，鑒于石化等行業(yè)已經(jīng)開始實施現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)，實踐表明，現(xiàn)場總線的積極應用可以給化工自動化帶來諸多好處，實現(xiàn)網(wǎng)絡通信和自動控制，同時也形成了通信網(wǎng)絡的重要技術(shù)形式；開、關(guān)電流或開、關(guān)閥門，可使用命令表，并能及時統(tǒng)計數(shù)據(jù)，現(xiàn)場總線的應用直接保證了實際化工工作的安全，同時保證了系統(tǒng)在惡劣天氣、粉塵環(huán)境下的正確運行，噪聲和其他環(huán)境。電磁干擾是一個常見的問題，F(xiàn)CS 還可以防止its 的影響，節(jié)點分布正確，消息短而準確。

2.2 FCS工業(yè)自動化領域應用問題分析

（1）現(xiàn)場總線協(xié)議的適用范圍非常狹窄，現(xiàn)場總線的適用范圍僅限于控制領域，雖然總線眾多，但由于諸多因素的影響，其適用范圍相對狹窄，首先，真正的互操作性等優(yōu)點需要進一步探索。

（2）現(xiàn)場智能儀表的使用并不理想，智能儀表的使用相對較少，雖然它包含了一些基本的功能模塊，分為基本型和高級型，但它的使用數(shù)量少，控制簡單，不能實現(xiàn)復雜和先進的控制算法，需要進一步改進。

3 討論

3.1 FCS控制系統(tǒng)自動化領域中的優(yōu)點

（1）加強化工自動化領域的現(xiàn)場信息集成，使用現(xiàn)場總線將有助于提高化工自動化的現(xiàn)場可控性；特別是現(xiàn)場總線可以從設備中獲取非常有價值的信息，這些數(shù)據(jù)的采集可以滿足當前工廠自動化的需要，使CIMS 系統(tǒng)能夠?qū)@些數(shù)據(jù)進行處理和轉(zhuǎn)換，現(xiàn)場總線數(shù)量龐大，其類型是數(shù)字通信網(wǎng)。自動化設備能更好地進入工作狀態(tài)，不需要及時檢測誤差，能及時統(tǒng)計和傳送所有參數(shù)，同時能幫助化工自動化實現(xiàn)遠程控制，及時備份遠程參數(shù)，分析變革的原則，尋找更理想的發(fā)展路徑。

（2）互換性、互操作性、繼承性等優(yōu)點。對于不同的廠商，其產(chǎn)品必須保持相同的標準，這樣既能突出互操作性的特點，又能掩蓋互換性的優(yōu)點。其他廠家可以根據(jù)自己的專業(yè)知識，積極引進控制技術(shù)，如通用的控制算法或工藝流程，也可以包括可以滲透系統(tǒng)的配方等。從這些方面來看，市場可以為不同行業(yè)提供該領域的多種監(jiān)控系統(tǒng)。

（3）高可靠性和可持續(xù)性。可靠性和可持續(xù)性也是重要優(yōu)勢。特別是在當前的現(xiàn)場總線中，其自動監(jiān)控系統(tǒng)從根本上與總線或單個I/O 形式相連接。安全性無法保證，必須選擇在線診斷的形式。在診斷后，如果發(fā)現(xiàn)任何問題，應及時報告，并區(qū)分和記錄問題類型，以提高可靠性。同時，在對現(xiàn)場設備進行遠程控制的過程中，對其參數(shù)進行了預先設置，如有問題應及時更換，體現(xiàn)其可持續(xù)性。

3.2 FCS存在的缺點

對于未來作戰(zhàn)系統(tǒng)來說，在幫助化工自動化部門更好地發(fā)展的同時，還處于研發(fā)階段，有許多優(yōu)勢，因此還存在一些不足，需要進一步改進。

（1）在化工自動化領域?qū)嵤〧CS 的過程中，有助于提高化學控制水平，但網(wǎng)絡已經(jīng)成為一個非常令人擔憂的問題，特別是在FCS 的工作中，只有一條總線，如果總線中斷或其它問題是由不同的因素引起的，整個系統(tǒng)將受到影響甚至崩潰，從而影響FCS在化工自動化中的應用，當然，在建立之后，有關(guān)人員也進行了研究，總結(jié)出了一些解決方案，總線正常運行包括能夠處理總線物理層的固定協(xié)議，例如離站技術(shù)、優(yōu)化的材料、光纜選擇等，這可以在一定程度上降低出現(xiàn)問題的風險。

（2）有許多工作標準和不同類型的現(xiàn)場總線，特別是許多儀器或設備。這些設備必須選擇不同形式的總線連接，但由于缺少一些標準對其進行規(guī)范和限制，因此支撐不夠，設備的更換會造成一定的不便。

（3）Fcs 安裝總線上的產(chǎn)品其實價格都不是很低。在這種情況下，就抬高了化工自動化的經(jīng)營成本。尤其是在生產(chǎn)儀器所需要的進口儀器上，其實分為不同的類別，也是讓許多企業(yè)望而卻步。

4 結(jié)語

目前，現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的缺點是硬件和軟件水平不足以控制更復雜的儀表，而且產(chǎn)品類型不全，控制系統(tǒng)的質(zhì)量往往決定了生產(chǎn)設備能否正常生產(chǎn)產(chǎn)品。而在精確數(shù)據(jù)的計算中，利用最小的原料可以獲得最大的利潤；而該系統(tǒng)可靠性高，分布廣，非常適合化工行業(yè)；加快化工生產(chǎn)，改變設備和管理不發(fā)達的局面，為企業(yè)提供新的發(fā)展機遇，提高市場競爭力。