“信息化帶動(dòng)工業(yè)化，工業(yè)化促進(jìn)信息化”是中國的國策現(xiàn)在石油和化工企業(yè)的信息化分為三層結(jié)構(gòu)：第一層以PCS（Process Control System，過程控制系統(tǒng)）為代表的生產(chǎn)過程基礎(chǔ)自動(dòng)化層，主要內(nèi)容包括先進(jìn)控制系統(tǒng)（DCS、FCS）、先進(jìn)控制軟件、軟測(cè)量技術(shù)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫等。第二層以MES（Manufacturing Execution System，制造執(zhí)行系統(tǒng)）為代表的生產(chǎn)過程運(yùn)行優(yōu)化層，主要內(nèi)容包括現(xiàn)金計(jì)劃與調(diào)度技術(shù)APS、生產(chǎn)實(shí)時(shí)跟蹤技術(shù)、動(dòng)態(tài)質(zhì)量控制與管理技術(shù)、物料平衡技術(shù)等。第三層以ERP（Enterprise Resourse Planning，企業(yè)資源計(jì)劃）為代表的生產(chǎn)過程經(jīng)營優(yōu)化層，主要內(nèi)容包括企業(yè)資源管理ERP、供應(yīng)鏈管理、產(chǎn)品質(zhì)量數(shù)據(jù)管理、設(shè)備資源管理、企業(yè)電子商務(wù)平臺(tái)等。三層結(jié)構(gòu)在功能劃分上雖有重疊，但各有側(cè)重。

目前中國石油內(nèi)部正在MES和ERP這兩層平臺(tái)推廣實(shí)施先進(jìn)的管理系統(tǒng)。PCS層雖然處于最底層，但是本層各種控制系統(tǒng)及技術(shù)應(yīng)用效果的好壞，直接關(guān)系到信息化進(jìn)程的快慢和應(yīng)用效果。在目前，DCS（集散控制系統(tǒng)）還是主流，國內(nèi)已有近800套應(yīng)用。但是現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)FCS（Field control system）代表當(dāng)今控制技術(shù)和DCS的發(fā)展方向，并已經(jīng)進(jìn)入工業(yè)化應(yīng)用階段。人們對(duì)FCS有各種評(píng)論，既有對(duì)新技術(shù)的贊嘗，也有對(duì)現(xiàn)狀的困惑。盡管眾說紛紜，將FCS結(jié)合本公司裝置實(shí)例，對(duì)其應(yīng)用發(fā)展，略表以下個(gè)人之見：

一、（FCS）現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的特點(diǎn)

根據(jù)IEC/ISA定義，現(xiàn)場(chǎng)總線是連接智能現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和自動(dòng)化系統(tǒng)的數(shù)字式、雙向傳輸、多分支的通信網(wǎng)絡(luò)。它是用于過程自動(dòng)化最底層的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備以及現(xiàn)場(chǎng)儀表的互連網(wǎng)絡(luò)，是現(xiàn)場(chǎng)通信網(wǎng)絡(luò)和控制系統(tǒng)的集成。它具有系統(tǒng)開放性；互可操作性和互用性；現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的智能化與功能自治性；系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的高度分散性；對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的適應(yīng)性等技術(shù)特點(diǎn)。FCS與傳統(tǒng)控制系統(tǒng)（如DCS）的結(jié)構(gòu)對(duì)比如圖所示

二、（FCS）現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)分析

出于安全角度考慮，煉油化工裝置與操作控制人員所處的距離一般較遠(yuǎn)，采用FCS比采用DCS優(yōu)勢(shì)更明顯。以我公司20萬噸/年催化重整和l0萬噸/年柴油加氫聯(lián)合裝置為例，來分析一下采用現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)。目前本聯(lián)合裝置采用DCS系統(tǒng)，從裝置到控制站之間距離為大約450m。DCS系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)控制站I/O點(diǎn)數(shù)統(tǒng)計(jì)為（不包括ESD系統(tǒng)點(diǎn)數(shù)）：模擬量輸入點(diǎn)（AI）帶控制106點(diǎn)、指示208點(diǎn)，溫度指示T/C、RTD：340點(diǎn)；模擬量輸出AO：93點(diǎn)；數(shù)字量輸入DI:50點(diǎn)；數(shù)字量輸出DO：22點(diǎn)。根據(jù)點(diǎn)數(shù)統(tǒng)計(jì)，集散控制系統(tǒng)規(guī)模最低設(shè)置（考慮20％備用余量）應(yīng)至少配控制柜4塊，包括：8點(diǎn)AI卡57塊，6路T/C卡68塊，8點(diǎn)AO卡27塊，l6點(diǎn)DI卡：4塊，l6點(diǎn)D0卡2塊。安全柵柜4塊，對(duì)所有輸入輸出配安全棚、繼電器端子等。電源柜l塊，為控制柜和安全柵柜提供電源。操作站4個(gè)，工程師站1個(gè)。電纜敷設(shè)采用從現(xiàn)場(chǎng)儀表到接線箱再通過多芯電纜至控制室內(nèi)接線端子的方式。這樣所用8芯電纜電纜數(shù)量大約41km，2芯電纜電纜數(shù)量大約4lkm。如果采用FCS系統(tǒng)，從控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝投運(yùn)到日常檢維修都可以體現(xiàn)其優(yōu)越性：

（一）節(jié)約初期投資和安裝費(fèi)用

以采用PROFIBUS－DP為例，構(gòu)成多主站控制系統(tǒng)。由于現(xiàn)場(chǎng)的智能設(shè)備具有多種功能，因而可不再需要單獨(dú)的控制器、報(bào)警設(shè)定器、及DCS系統(tǒng)的多種卡件、隔離柵等。所以說可以省去本聯(lián)合裝置中4個(gè)控制柜和4個(gè)安全柵柜中所有卡件、隔離柵及其他變送器、設(shè)定器等控制設(shè)備。但是相比較電Ⅲ型儀表，現(xiàn)場(chǎng)智能儀表價(jià)

位稍高，總體上來說硬件投資低于DCS系統(tǒng)。由于控制室內(nèi)設(shè)備減少，并且現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)接線簡(jiǎn)單，一對(duì)雙絞線上可掛接多個(gè)設(shè)備，因而電纜、槽盒、橋架用量和規(guī)格大大減少，既節(jié)約了投資，也減少了設(shè)計(jì)、安裝工作量。橋架寬度規(guī)格減小，能相應(yīng)減少土建專業(yè)施工難度?？傮w上而言，可減少初期投資。

（二）節(jié)約后期安裝和日常維護(hù)費(fèi)用

當(dāng)后期需要增加現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備時(shí)，無需增設(shè)新電纜，就近連在原電纜即可，節(jié)省了后期電纜投資和相應(yīng)的施工工作量普遍認(rèn)為可節(jié)約安裝費(fèi)用60％。由于現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備本身具有自診斷、故障自處理能力，并且控制網(wǎng)絡(luò)可以將現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備的狀態(tài)、診斷信息傳輸?shù)娇刂剖遥僮鞴芾砣藛T可以快速、準(zhǔn)確的了解和查詢生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)和自控設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的智能現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，具備數(shù)字計(jì)算和數(shù)字通訊能力，位于現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)量變送與執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間直接借助網(wǎng)絡(luò)傳送信號(hào)，因而控制功能可直接在現(xiàn)場(chǎng)完成，實(shí)現(xiàn)了徹底的分散到現(xiàn)場(chǎng)的控制系統(tǒng)功能，從根本上提高了控制系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和有效性。

2.3 用戶具有高度的系統(tǒng)集成主動(dòng)權(quán)

控制網(wǎng)絡(luò)突破了DCS系統(tǒng)中因?qū)Ｓ镁W(wǎng)絡(luò)的封閉造成的缺陷，采用開放化標(biāo)準(zhǔn)化的解決方案，用戶可根據(jù)廣泛認(rèn)可的、開放的協(xié)議選用總線系統(tǒng)，不會(huì)為系統(tǒng)集成中不兼容的協(xié)議、接口而煩惱。

三．國內(nèi)工程應(yīng)用存在的問題

（一）價(jià)格問題

FCS的主要特點(diǎn)是節(jié)省安裝費(fèi)用和維護(hù)開銷，在硬件的價(jià)格方面并不比傳統(tǒng)的DCS或者PLC低，甚至要略高于它們。國外的FCS應(yīng)用試點(diǎn)報(bào)告已說明了這種情況，F(xiàn)CS的總費(fèi)用低。但在國內(nèi)，一方面用戶對(duì)硬件的價(jià)格十分敏感，而進(jìn)口FCS硬件的價(jià)格高得驚人－另一方面，由干國內(nèi)目前人工費(fèi)用低，所以工程設(shè)計(jì)，管理，安裝，調(diào)試等費(fèi)用遠(yuǎn)比國外低。這是FCS在國內(nèi)應(yīng)用不多的一個(gè)重要原因。

（二）冗余問題

按照現(xiàn)場(chǎng)總線的設(shè)計(jì)思想，低速部分不需要冗余，因?yàn)樗呀?jīng)將危險(xiǎn)分散了，局部故障不會(huì)導(dǎo)致全局的故障?，F(xiàn)場(chǎng)總線的智能化儀表又有實(shí)現(xiàn)維修預(yù)報(bào)的功能，可以事先防范，而且萬一現(xiàn)場(chǎng)儀表故障，調(diào)節(jié)回路失靈，也可以由主機(jī)進(jìn)行操作干預(yù)。主機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)儀表在現(xiàn)場(chǎng)自成調(diào)節(jié)回路而實(shí)現(xiàn)自主調(diào)節(jié)。但在實(shí)際生產(chǎn)中的一些特殊應(yīng)用場(chǎng)合，控制系統(tǒng)用戶（尤其是出現(xiàn)過由于控制系統(tǒng)失靈導(dǎo)致工廠事故的生產(chǎn)企業(yè)）特別強(qiáng)調(diào)冗余，有的甚至要冗余到底（包括電源，網(wǎng)絡(luò)等等），而目前現(xiàn)場(chǎng)總線國際標(biāo)準(zhǔn)FF的Fl和Profibus的PA都沒有冗余。當(dāng)然，要完全冗余，在技術(shù)上不是完全不可能的，但這樣一來，在經(jīng)濟(jì)上往往是不允許的。

（三）調(diào)試和運(yùn)行維護(hù)比預(yù)料的難

由于現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)包含許多新的技術(shù)內(nèi)容，尤其是像FF這樣的現(xiàn)場(chǎng)總線本身相當(dāng)復(fù)雜，在調(diào)試過程和運(yùn)行維護(hù)中經(jīng)常會(huì)遇到這樣那樣的困難。

四、前景展望

目前，在我國絕大部分過程工業(yè)都以DCS作為主流控制系統(tǒng)，電皿型儀表作為主導(dǎo)儀表；加上因認(rèn)識(shí)上的原因和現(xiàn)場(chǎng)總線智能儀表尚為非主導(dǎo)產(chǎn)品，暫不能大量普及FCS。單從利用現(xiàn)有資源角度，DCS系統(tǒng)的消失或完全被取代，短期內(nèi)也是不合理的，應(yīng)立足于現(xiàn)有DCS，充分挖掘現(xiàn)有設(shè)備的潛力（如可以在DCS與FCS之間安裝網(wǎng)關(guān)，以實(shí)現(xiàn)信息的傳遞），使既有投資又不至于浪費(fèi)。另外，DCS是一個(gè)不斷發(fā)展的控制系統(tǒng)，它必然采用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)對(duì)自身進(jìn)行改造，使DCS能與現(xiàn)場(chǎng)總線智能傳感器（智能儀表）和局部FCS連接起來。目前一段時(shí)期所有這些情況造成FCS與DCS共存的局面。據(jù)估計(jì)，用10年左右的時(shí)間才能真正過渡到FCS的主導(dǎo)地位。

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