现场总线控制系统（FCS）在化工生产中的应用优势

钟 俊

（湖北省缘达化工工程有限公司，湖北武汉 430073）

在我国社会经济蓬勃发展的今天，化工产业也不断进步，逐渐成为我国国民经济的支柱产业。由于化工生产需要处于高压、高温等环境中，所以对生产技术与安全性提出了新要求。以往所采用的DCS系统弊端不断凸显，难以适应新时期的化工生产需求。因此，对FCS新型控制系统在化工生产中的应用优势开展探讨具有重要的理论意义与现实意义。

1 现场总线控制系统（FCS）概述

现场总线控制系统也就是Fieldbus Control System，其国际通用缩写为FCS，该系统属于新时期的产物，主要是在DCS基础上发展起来的，可以说FCS是DCS的更新换代产品[1]。 二者不同之处主要在于系统构件，前者为全数字、全分散的，而后者为半数字、半分散的。可见，FCS具有DCS不可比拟的优势，其系统能够快速适应新的环境，并且呈现了开放性特点，在工业领域中的作用是不容忽视的。

二十世纪九十年代，FCS技术应运而生，近年来随着科学技术的发展，此技术日益完善和成熟，其不仅仅属于数字通信协议的一种，而且在工业控制领域也将现阶段的网络通信引入。当前，FCS具有较高的技术含量，是集计算机网络技术、仪表工业技术与控制技术为一体的，在工业领域发挥着不可替代的作用。FCS系统之所以得到了广泛运用，主要是因为其适应了工业控制系统向智能化、分散化的发展方向，与时代发展是相符的，有助于促进工业自动化产品更新换代，推动社会进步[2]。

2 在化工生产中现场总线控制系统（FCS）应用优势

2.1 安装维护便捷，可降低安装与维护费用

一般来说，在化工生产方面，其所处的环境是较为恶劣的，不仅对有关操作提出了高要求，而且容易对各种元件造成损耗，既需要花费大量的时间进行维护，又增加了维修成本。在以往生产中，主要是以DCS系统为主，由于此系统只对4至20（单位：mA）的模拟信号进行单项接收，所以导致了对现场仪表异常情况发现的滞后性，无法确保维修的实时性，给化工生产效率和质量带来了不良影响。再加上很多设备之间具有较强的关联性，致使相关设备安装工作难度加大。而现场总线控制系统的运用，有效弥补DCS系统的不足。在该系统运行过程中，可对现场仪器自诊断信息、过程变量信息进行实时接收，有助于在第一时间发现问题。与此同时，有关工作人员可根据所获得的信息对其仪器设备出现故障的原因进行分析，及时明确发生故障的位置，进而有针对性地制定解决方案，做到及时处理，减少不必要的安装流程，对维修量和维修成本的降低具有重要意义。此外，FCS具备处理简单故障的能力，这就在很大程度上降低了相关人员的工作量，而且有利于提高设备运行效率，缩短维修时间，对化工生产效果的增强有帮助。

2.2 较强的可控性优势

化工生产过程具有系统性、复杂性特点。在生产过程中，存在很多不稳定性的因素，容易引发安全事故，会阻碍生产进程，严重的情况下还会对操作人员的生命安全造成威胁。因此，对现场仪表、设备等进行有效控制显得尤为重要。FCS属于新一代控制系统，采用了网络集成式全分布计算机控制技术，具有较强的控制性，能够确保设备运行的稳定性，这也是系统在化工生产中的主要优势。在化工生产中，科学合理地使用FCS，能够提升仪表操作的有效性，可避免仪表处于失控状态，阻碍生产工作顺利开展。FCS系统运行中，有利于实现数字化传输，在提升传输效率的同时，能够增强传输的稳定性，进而减少信号失真的现象发生，降低了信号丧失的可能性，有助于在第一时间获取有关数据，掌握化工生产设备运行状况。当发生异常情况时，可及时了解，进而排除不良因素，将安全隐患扼杀在萌芽中[3]。一方面，保证了系统的可靠性，提高了生产效率；另一方面可对风险进行科学预测，并实施相关措施，为化工生产营造良好的环境。

2.3 高度分散性的优势

FCS可对传统控制站的功块分散地进行科学的处理，也就是将其合理地分配给现场仪表，在这一基础上，通过自身彻底分散性可实现全分布式控制系统。化工生产环境比较特殊，容易出现突发状况，因此对系统运行提出了较高要求，不仅要求系统性能完善、健全，还应该具备灵敏性、分散性。而FCS正符合这一需求，在实际运行中，通常是将监控站所具备的功能分散给现场设备，在此情况下，有助于达到分散控制的目标，既可从根本上提升控制效果，又有利于减少转化环节，在保证数据传输有效性的基础上，能够对数据实现就地处理，确保了控制的实时性，为化工生产工作开展奠定了良好基础。

另外，FCS基于自身高度的分散性，还能够有效完成控制的基本功能。对于化工生产而言，在现场仪表构成方面，一般都表现为结构简单的特点，其使用通常是不需要进行繁琐的接线，所以在实际生产中，即使某块仪表出现了小问题，在FCS高效运转下，也不会给其他生产设备带来影响，能够促使化工生产较为顺利地进行。

2.4 多变量控制性佳

DCS虽然也属于多变量控制系统的一种，但是因为其在测量变量方面受限制，也就是1对导线只能测量1个变量，同步性受到了严重影响，难以适应当前的化工生产，降低了生产效果。所以在新时期化工行业高速发展中，需要使用更加完善的多变量控制系统，其中FCS是最佳选择，其具备较高的多变量控制程度，能够满足新时期化生产对系统控制的多输出、多输入的要求。在该方面，FCS系统中的变送器所发挥的作用是重大的，其在生产中通过多个感测元件能够实现对多个过程变量的同时控制，弥补了DCS同步性差的不足，在有效控制的情况下，可借助现场总线完成传输工作[4]。

2.5 具有较强的互操性与开放性

总线协议不仅是现场总线控制系统关键组成部分，且发挥着核心作用，与系统运行的稳定性、可靠性是息息相关的。因此，针对总线协议，即使是不同的厂家也进行了统一，使作为FCS核心的总线协议具有统一的标准，增强了FCS系统的互操作性。基于此特性，在化工生产过程中，能够实现互联设备的沟通，与此同时也为系统之间的信息传送提供了有利条件，这无疑对化工生产产生了积极影响。此外，FCS系统呈现了开放式特征，为系统升级与优化提供了可能，可以根据实际情况，有针对性地将控制技术集成到系统中，进而有效增强系统性能，实现对化工生产现场设备故障的高效诊断，提升维修效率。另外，此系统的开放性，也能够促使厂家之进行设备相关信息的交换，不断更新设备，为化工良好生产奠定了基础。

3 结语

总而言之，FCS对DCS进行了改进与完善，以多站、全数字的特点赢得了化工行业的重视。在化工生产过程中，表现出了超强的可靠性、彻底分散性和优越的互操性与高度准确性，在整体上促使化工生产效率与质量提升，同时也能够在某种程度上改善化工生产设备、化工技术面貌的重视度。因此，在化工行业发展中，需要对FCS加以重视，不断挖掘其优势，以便使其更好地服务于化工生产。