FCS控制系統(tǒng)在化工自動控制中的應(yīng)用

張能 白皓

摘 要：近年來，各個化工企業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模逐步擴大，隨著化工行業(yè)自動化的發(fā)展趨勢日益明顯，F(xiàn)CS在各個化工企業(yè)的生產(chǎn)中逐步得到了廣泛應(yīng)用，實現(xiàn)了企業(yè)、行業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展。FCS的應(yīng)用提升了生產(chǎn)自動化控制水平，改變了化工企業(yè)的傳統(tǒng)生產(chǎn)方式，對于提升生產(chǎn)效率、效益具有重要的意義，由于當(dāng)前信息化的發(fā)展步伐加快，F(xiàn)CS在化工行業(yè)未來的發(fā)展中還存在著廣闊的發(fā)展前景?；诖耍疚奶轿隽嘶ぷ詣涌刂浦蠪CS的具體應(yīng)用，對化工行業(yè)轉(zhuǎn)型具有重要的意義。

關(guān)鍵詞：FCS控制系統(tǒng);化工自動控制;應(yīng)用

在經(jīng)濟社會不斷發(fā)展的過程中，化工行業(yè)迎來了新的發(fā)展契機，各種新工藝、技術(shù)的應(yīng)用使得化工企業(yè)要轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的生產(chǎn)控制模式，自動化成為了化工企業(yè)當(dāng)前及未來發(fā)展的主要趨勢。各個化工企業(yè)在長期的發(fā)展過程中，經(jīng)歷了簡單手工操作到連續(xù)工藝、負荷不斷增大的趨勢，在這一生產(chǎn)趨勢下，如果要維持安全、高效的生產(chǎn)作業(yè)，就需要保障生產(chǎn)控制的穩(wěn)定性，而FCS具有更高的穩(wěn)定性標(biāo)準(zhǔn)，完全符合當(dāng)前自動化控制的現(xiàn)實需求，能夠為化工企業(yè)迎來更大的效益，促進化工行業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展。

1 FCS的簡述

FCS的全稱是現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)，這一技術(shù)是信息化發(fā)展的產(chǎn)物，集成了計算機網(wǎng)絡(luò)、微電子和通信等多種技術(shù)，實現(xiàn)了生產(chǎn)控制的自動化，控制指令的發(fā)送更為可靠。在FCS的應(yīng)用過程中，需結(jié)合現(xiàn)場儀表的形式，與控制室中的人機界面加以有效連接，形成一個完善的控制系統(tǒng)，總體上呈現(xiàn)出全分散、全放開、全數(shù)字化的特征，在生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用提升了控制水平[1]。在計算機局域網(wǎng)領(lǐng)域，F(xiàn)CS是自動化技術(shù)的重要表現(xiàn)，帶動了我國生產(chǎn)領(lǐng)域的變革與進步，在未來將具有廣闊的發(fā)展?jié)摿?。FCS的典型結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2 FCS在化工自動化控制中的特點

2.1 強化自動化領(lǐng)域現(xiàn)場信息集成手段

化工生產(chǎn)比較特殊，整體的生產(chǎn)流程復(fù)雜，且生產(chǎn)工序繁多，如果要使得化工生產(chǎn)能夠有序進行，就必須要加強生產(chǎn)控制。FCS在化工生產(chǎn)控制中的應(yīng)用，可以有效增強化工生產(chǎn)中自動化領(lǐng)域的現(xiàn)場信息集成能力，現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)可以在生產(chǎn)的過程中準(zhǔn)確、全面地獲得全部的信息，這種信息獲取和集成方式，完全滿足了當(dāng)下化工自動化生產(chǎn)的需求，且為后續(xù)CIMS系統(tǒng)的信息處理提供了便捷[2]?；どa(chǎn)領(lǐng)域，現(xiàn)場總線的數(shù)量多，多以數(shù)字化通信網(wǎng)絡(luò)為主，F(xiàn)CS的應(yīng)用不僅能夠提升控制的可靠性，還能夠及時進行相應(yīng)的故障檢測、參數(shù)設(shè)計優(yōu)化。

2.2 系統(tǒng)的開放性

FCS的系統(tǒng)開放性較高，在實際的系統(tǒng)建設(shè)過程中，必須要嚴(yán)格遵守相應(yīng)的通用標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，使得系統(tǒng)內(nèi)的各個設(shè)備、儀器等配備都能夠達到相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，并與系統(tǒng)實現(xiàn)緊密的聯(lián)系。通信協(xié)議需保持開放性與共享性，各個不同廠家的設(shè)備、儀器之間必須要保持良好的信息交換，現(xiàn)場總線開發(fā)者在實際的工作過程中，必須要保障底層網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)兼具開放性特征，使得在化工領(lǐng)域的應(yīng)用過程中，用戶可以根據(jù)自身的需求，來對不同廠家的產(chǎn)品加以快速建模和組網(wǎng)，最大程度上滿足用戶的個性化需求[3]。

2.3 互換性、可操作性、繼承性

FCS中的系統(tǒng)要素非常多，如果要保持系統(tǒng)高度的兼容性，對于不同的生產(chǎn)廠家而言，其各種產(chǎn)品均需要保持相同的標(biāo)準(zhǔn)，充分凸顯FCS的互操作性、互換性特征。對于FCS中所采用的各種設(shè)備而言，這些設(shè)備往往本身就兼具極高的集成能力，再加上系統(tǒng)本身的開放性特征明顯，在滿足的自身廠商需求的基礎(chǔ)上，其他廠商需要根據(jù)自身的實際特征，來進行相應(yīng)的控制算法、工藝流程改進，發(fā)揮FCS的繼承性特征，使得FCS兼具多方面的功能。

2.4 可靠性較高、可維護性較好

與傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)相比，F(xiàn)CS的可靠性較高，且后續(xù)的維護相對便捷。對當(dāng)前化工生產(chǎn)而言，雖然都在積極建立自動化監(jiān)控系統(tǒng)，尤其是在現(xiàn)場總線中，多采用的是總線連接處理方式，當(dāng)然，一些化工企業(yè)的現(xiàn)場總線也會采用單一的I/O連接，這些連接處理方式下，系統(tǒng)運行過程中常常會存在諸多的不可靠因素，且系統(tǒng)運行受到人為、環(huán)境等因素的干擾較大，難以保持系統(tǒng)的安全、可靠運轉(zhuǎn)。針對這些情況，如果要徹底改變控制系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀，相關(guān)人員就需要在控制系統(tǒng)的構(gòu)建過程中，需在其中添加子線診斷等多種功能，形成FCS，充分提升系統(tǒng)可靠性，保障化工生產(chǎn)中各種問題的及時、有效處理。

3 FCS控制系統(tǒng)在化工自動控制中的應(yīng)用

以某化工生產(chǎn)為例，其在生產(chǎn)的過程中，低壓配電自動化系統(tǒng)就采用的現(xiàn)場總線技術(shù)，形成了ACREL-2000監(jiān)控系統(tǒng)，此FCS系統(tǒng)在投入使用以后，為化工生產(chǎn)提供了可靠的依據(jù)。本文以配電自動化系統(tǒng)為例，重點分析了FCS的具體應(yīng)用。FCS兼具了以下的諸多功能。

3.1 友好的人機交互界面

對標(biāo)準(zhǔn)的變配電系統(tǒng)而言，具有CAD一次單線圖顯示功能，能夠在系統(tǒng)的運行過程中實時顯示中壓、低壓配電網(wǎng)絡(luò)的實際接線情況，當(dāng)然，系統(tǒng)還存在多畫面切換和導(dǎo)航的功能，但是，其在使用的過程中常常會受到一些因素的干擾，難以保持系統(tǒng)的可靠運轉(zhuǎn)。而FCS下由于具有分散控制的功能，在系統(tǒng)使用的過程中，分散的配電系統(tǒng)具有空間地理平面的系統(tǒng)主畫面，在主畫面中能夠?qū)崟r、清晰地顯示各個回路的實際運行狀態(tài)，電參量等直接可以在人機交互界面加以顯示，且可以實現(xiàn)實時更新。

3.2 用戶管理

Acrel-2000智能電力監(jiān)控系統(tǒng)在使用時，針對不同級別的用戶，存在不同的權(quán)限設(shè)置，這種用戶管理模式下的系統(tǒng)具有更好的安全性與可靠性，如果在化工生產(chǎn)時需要對某個重要回路開展分合閘管理與操作，操作員級用戶除了要進行相應(yīng)的操作指令輸出外，工程師級用戶還需要對相應(yīng)的操作指令加以審核，只有確認以后方可完成相應(yīng)的操作。

3.3 數(shù)據(jù)采集處理

FCS在整個化工生產(chǎn)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，還能夠有效發(fā)揮其在數(shù)據(jù)采集處理方面的作用，可以實時和定時進行現(xiàn)場設(shè)備各個電參量、開關(guān)量狀態(tài)信息的獲取，比如，三相電壓、電流、功率、功率因數(shù)、頻率等各種信息。當(dāng)這些數(shù)據(jù)采集完成以后，F(xiàn)CS還可以直接將這些數(shù)據(jù)加以傳輸和顯示，進而這些信息將會被全部集成到相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫中，以方便后續(xù)的直接調(diào)用。

3.4 報表管理

FCS與Acrel-2000智能電力監(jiān)控系統(tǒng)的有效配合，使得在化工生產(chǎn)的過程中，控制系統(tǒng)內(nèi)具有標(biāo)準(zhǔn)的電能報表格式，在生產(chǎn)過程中，根據(jù)用戶的實際需求來進行報表格式的自動調(diào)整與控制，比如，實時運行報表、歷史報表、事件故障和預(yù)警記錄報表、操作記錄報表等，都可以根據(jù)這一功能來實現(xiàn)，這一功能使得在化工生產(chǎn)時，用戶可以根據(jù)自身的需求來進行報表輸出格式的有效調(diào)整。

4 結(jié)束語

現(xiàn)階段，隨著各個化工企業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模日益擴大，F(xiàn)CS在很多的化工領(lǐng)域都得到了有效的應(yīng)用，F(xiàn)CS的推廣加快了化工企業(yè)生產(chǎn)自動化的需求，能夠有效推進化工企業(yè)的現(xiàn)代化。但是，F(xiàn)CS在化工自動控制領(lǐng)域中的應(yīng)用還存在一定的局限性，在未來的發(fā)展中還需要加大這一技術(shù)的應(yīng)用。

參考文獻：

[1]張兆云.FCS控制系統(tǒng)在化工生產(chǎn)自動控制過程中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè)，2018（014）：197-198.

[2]李彥武，王慶峰.化工自動化控制的應(yīng)用與發(fā)展研究[J].科學(xué)與信息化，2018（018）：10.

[3]茅衛(wèi)東.FCS在工業(yè)自動化領(lǐng)域的應(yīng)用及發(fā)展[J].中國化工貿(mào)易，2018，10（12）：245-246.

作者簡介：

張能（1982- ），男，漢族，云南富源人，中級工程師，本科，研究方向：自動控制方向。