几十年来,石油化工工业自动化技术随着工艺和装备技术的不断发展而发展,从初期简单的手工操作到连续工艺及负荷不断加大,对生产稳定性要求越来越高,对控制的要求及自动化水平也越来越高,仪表使用越来越普遍,从简单回路的闭环控制到单元装置的全面自动化,使用的控制工具也从气动单元组合仪表、电动单元组合仪表到DCS的广泛应用;控制水平也从单参数简单控制回路到多变量复杂控制回路,先进控制系统、优化控制系统在各种场合都有成功应用的典范。
随着工业规模的进一步推广,快速反应、临界稳定工艺、能量综合平衡等工艺的开发成功,对自动化提出了更高的要求。另外,激烈的市场竞争也对自动化提出了新的目标与要求。同时,信息技术对石油化工自动化技术的发展也注入了新的活力。
现场总线(fieldbus)是应用于生产现场,在现场仪表(包括变送器、执行器、记录仪,单回路调节器、可编程序控制器等)之间、现场仪表和控制设备之间实现全数字化、串行、双向、多变量数字通信的网络互连技术。它的出现,给工业控制技术领域产生了非常大的影响。
虽然现场总线国际标准IEC61158包含了FF、Profibus、ControlNet、WorldFIP、P-NET等在内的八种类型(现已增加到十种类型)的现场总线,没有实现它最初的“制定单一现场总线”的目标,同时也宣告了多种现场总线并存的局面已经形成。但与现有的DCS、PLC等相比,现场总线控制系统FCS由于具有的全数字多点通信、现场设备状态可控、开放性、互可操作并能实现分散控制等特点,仍然是石油化工行业基础自动化系统的发展趋势。
但今后一段时间内,FCS的推广应用将呈现以下几个特点:
(1)FCS将与DCS共存
DCS自上个世纪七十年代问世以来,经历了发展、成熟到大规模应用几个阶段,并采用了大量先进成熟技术。DCS技术成熟,性能可靠,软件丰富,功能完善,得到了用户的信任,已经成为工业生产过程控制的主要手段。而FCS还处于发展阶段,技术本身还不太成熟,(如网络冗余性问题至今还没有得到很好的解决)可靠性尚未得到充分验证,功能还不如DCS完善。所以用户虽然关注FCS的发展,但还存在疑虑,多持谨慎观望的态度。
另外,对于系统规模较小、控制对象分布比较集中的场合,以及没有扩展设备智能诊断和管理要求的场合,现场总线的优越性并不能得到充分体现,大规模更换已有的DCS设备势必造成巨大的浪费。
基于现场总线的现场智能设备管理,也曾经被作为现场总线的一个热卖点进行炒作,但对目前世界各大公司提供的设备管理产品进行认真分析之后来看,并没有什么新意。比如,设备的故障诊断就是一门复杂的科学,它需要结合机械、电子、计算机等多学科知识,建立设备的故障模型,并采集大量设备运行状态信息以后,进行详细分析,才能作出准确和有意义的判断,对设备的维护才具有真正的指导意义。但遗憾的是,目前的设备管理软件产品基本上都没有做到这一点。
总之,DCS至今已经发展得相当成熟和实用,仍是当前工业自动化系统应用及选型的主流,并不会随着FCS的出现和发展马上退出历史舞台,相反,在今后相当长一段时间内,DCS将会与FCS共存下去。