現場總線控制系統（FCS）在化工生產中的應用優勢

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展的今天，化工產業也不斷進步，逐漸成為我國國民經濟的支柱產業。由于化工生產需要處于高壓、高溫等環境中，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新型控制系統在化工生產中的應用優勢開展探討具有重要的理論意義與現實意義。

1 現場總線控制系統（FCS）概述

現場總線控制系統也就是Fieldbus Control System，其國際通用縮寫為FCS，該系統屬于新時期的產物，主要是在DCS基礎上發展起來的，可以說FCS是DCS的更新換代產品[1]。 二者不同之處主要在于系統構件，前者為全數字、全分散的，而后者為半數字、半分散的。可見，FCS具有DCS不可比擬的優勢，其系統能夠快速適應新的環境，并且呈現了開放性特點，在工業領域中的作用是不容忽視的。

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

2 在化工生產中現場總線控制系統（FCS）應用優勢

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系統為主，由于此系統只對4至20（單位：mA）的模擬信號進行單項接收，所以導致了對現場儀表異常情況發現的滯后性，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性，致使相關設備安裝工作難度加大。而現場總線控制系統的運用，有效彌補DCS系統的不足。在該系統運行過程中，可對現場儀器自診斷信息、過程變量信息進行實時接收，有助于在第一時間發現問題。與此同時，有關工作人員可根據所獲得的信息對其儀器設備出現故障的原因進行分析，及時明確發生故障的位置，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，FCS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 較強的可控性優勢

化工生產過程具有系統性、復雜性特點。在生產過程中，存在很多不穩定性的因素，容易引發安全事故，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，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定性，這也是系統在化工生產中的主要優勢。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，阻礙生產工作順利開展。FCS系統運行中，有利于實現數字化傳輸，在提升傳輸效率的同時，能夠增強傳輸的穩定性，進而減少信號失真的現象發生，降低了信號喪失的可能性，有助于在第一時間獲取有關數據，掌握化工生產設備運行狀況。當發生異常情況時，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境。

2.3 高度分散性的優勢

FCS可對傳統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場儀表，在這一基礎上，通過自身徹底分散性可實現全分布式控制系統。化工生產環境比較特殊，容易出現突發狀況，因此對系統運行提出了較高要求，不僅要求系統性能完善、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，通常是將監控站所具備的功能分散給現場設備，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節，在保證數據傳輸有效性的基礎上，能夠對數據實現就地處理，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，FCS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，在現場儀表構成方面，一般都表現為結構簡單的特點，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高速發展中，需要使用更加完善的多變量控制系統，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控制的多輸出、多輸入的要求。在該方面，FCS系統中的變送器所發揮的作用是重大的，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

總線協議不僅是現場總線控制系統關鍵組成部分，且發揮著核心作用，與系統運行的穩定性、可靠性是息息相關的。因此，針對總線協議，即使是不同的廠家也進行了統一，使作為FCS核心的總線協議具有統一的標準，增強了FCS系統的互操作性。基于此特性，在化工生產過程中，能夠實現互聯設備的溝通，與此同時也為系統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，FCS系統呈現了開放式特征，為系統升級與優化提供了可能，可以根據實際情況，有針對性地將控制技術集成到系統中，進而有效增強系統性能，實現對化工生產現場設備故障的高效診斷，提升維修效率。另外，此系統的開放性，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，FCS對DCS進行了改進與完善，以多站、全數字的特點贏得了化工行業的重視。在化工生產過程中，表現出了超強的可靠性、徹底分散性和優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，在化工行業發展中，需要對FCS加以重視，不斷挖掘其優勢，以便使其更好地服務于化工生產。