現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FCS）在化工生產中的應用優(yōu)勢

鐘 俊

（湖北省緣達化工工程有限公司，湖北武漢 430073）

在我國社會經濟蓬勃發(fā)展的今天，化工產業(yè)也不斷進步，逐漸成為我國國民經濟的支柱產業(yè)。由于化工生產需要處于高壓、高溫等環(huán)境中，所以對生產技術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，難以適應新時期的化工生產需求。因此，對FCS新型控制系統(tǒng)在化工生產中的應用優(yōu)勢開展探討具有重要的理論意義與現(xiàn)實意義。

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)屬于新時期的產物，主要是在DCS基礎上發(fā)展起來的，可以說FCS是DCS的更新?lián)Q代產品[1]。 二者不同之處主要在于系統(tǒng)構件，前者為全數(shù)字、全分散的，而后者為半數(shù)字、半分散的?？梢?，F(xiàn)CS具有DCS不可比擬的優(yōu)勢，其系統(tǒng)能夠快速適應新的環(huán)境，并且呈現(xiàn)了開放性特點，在工業(yè)領域中的作用是不容忽視的。

二十世紀九十年代，F(xiàn)CS技術應運而生，近年來隨著科學技術的發(fā)展，此技術日益完善和成熟，其不僅僅屬于數(shù)字通信協(xié)議的一種，而且在工業(yè)控制領域也將現(xiàn)階段的網絡通信引入。當前，F(xiàn)CS具有較高的技術含量，是集計算機網絡技術、儀表工業(yè)技術與控制技術為一體的，在工業(yè)領域發(fā)揮著不可替代的作用。FCS系統(tǒng)之所以得到了廣泛運用，主要是因為其適應了工業(yè)控制系統(tǒng)向智能化、分散化的發(fā)展方向，與時代發(fā)展是相符的，有助于促進工業(yè)自動化產品更新?lián)Q代，推動社會進步[2]。

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

2.1 安裝維護便捷，可降低安裝與維護費用

一般來說，在化工生產方面，其所處的環(huán)境是較為惡劣的，不僅對有關操作提出了高要求，而且容易對各種元件造成損耗，既需要花費大量的時間進行維護，又增加了維修成本。在以往生產中，主要是以DCS系統(tǒng)為主，由于此系統(tǒng)只對4至20（單位：mA）的模擬信號進行單項接收，所以導致了對現(xiàn)場儀表異常情況發(fā)現(xiàn)的滯后性，無法確保維修的實時性，給化工生產效率和質量帶來了不良影響。再加上很多設備之間具有較強的關聯(lián)性，致使相關設備安裝工作難度加大。而現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的運用，有效彌補DCS系統(tǒng)的不足。在該系統(tǒng)運行過程中，可對現(xiàn)場儀器自診斷信息、過程變量信息進行實時接收，有助于在第一時間發(fā)現(xiàn)問題。與此同時，有關工作人員可根據(jù)所獲得的信息對其儀器設備出現(xiàn)故障的原因進行分析，及時明確發(fā)生故障的位置，進而有針對性地制定解決方案，做到及時處理，減少不必要的安裝流程，對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人員的工作量，而且有利于提高設備運行效率，縮短維修時間，對化工生產效果的增強有幫助。

2.2 較強的可控性優(yōu)勢

化工生產過程具有系統(tǒng)性、復雜性特點。在生產過程中，存在很多不穩(wěn)定性的因素，容易引發(fā)安全事故，會阻礙生產進程，嚴重的情況下還會對操作人員的生命安全造成威脅。因此，對現(xiàn)場儀表、設備等進行有效控制顯得尤為重要。FCS屬于新一代控制系統(tǒng)，采用了網絡集成式全分布計算機控制技術，具有較強的控制性，能夠確保設備運行的穩(wěn)定性，這也是系統(tǒng)在化工生產中的主要優(yōu)勢。在化工生產中，科學合理地使用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)，阻礙生產工作順利開展。FCS系統(tǒng)運行中，有利于實現(xiàn)數(shù)字化傳輸，在提升傳輸效率的同時，能夠增強傳輸?shù)姆€(wěn)定性，進而減少信號失真的現(xiàn)象發(fā)生，降低了信號喪失的可能性，有助于在第一時間獲取有關數(shù)據(jù)，掌握化工生產設備運行狀況。當發(fā)生異常情況時，可及時了解，進而排除不良因素，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，提高了生產效率；另一方面可對風險進行科學預測，并實施相關措施，為化工生產營造良好的環(huán)境。

2.3 高度分散性的優(yōu)勢

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

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。對于化工生產而言，在現(xiàn)場儀表構成方面，一般都表現(xiàn)為結構簡單的特點，其使用通常是不需要進行繁瑣的接線，所以在實際生產中，即使某塊儀表出現(xiàn)了小問題，在FCS高效運轉下，也不會給其他生產設備帶來影響，能夠促使化工生產較為順利地進行。

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，但是因為其在測量變量方面受限制，也就是1對導線只能測量1個變量，同步性受到了嚴重影響，難以適應當前的化工生產，降低了生產效果。所以在新時期化工行業(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，能夠滿足新時期化生產對系統(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，其在生產中通過多個感測元件能夠實現(xiàn)對多個過程變量的同時控制，彌補了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)關鍵組成部分，且發(fā)揮著核心作用，與系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性、可靠性是息息相關的。因此，針對總線協(xié)議，即使是不同的廠家也進行了統(tǒng)一，使作為FCS核心的總線協(xié)議具有統(tǒng)一的標準，增強了FCS系統(tǒng)的互操作性。基于此特性，在化工生產過程中，能夠實現(xiàn)互聯(lián)設備的溝通，與此同時也為系統(tǒng)之間的信息傳送提供了有利條件，這無疑對化工生產產生了積極影響。此外，F(xiàn)CS系統(tǒng)呈現(xiàn)了開放式特征，為系統(tǒng)升級與優(yōu)化提供了可能，可以根據(jù)實際情況，有針對性地將控制技術集成到系統(tǒng)中，進而有效增強系統(tǒng)性能，實現(xiàn)對化工生產現(xiàn)場設備故障的高效診斷，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行設備相關信息的交換，不斷更新設備，為化工良好生產奠定了基礎。

3 結語

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