FCS控制系统在化工自动控制中的应用探究

FCS控制系统在化工自动控制中的应用探究

杨永霞

山东齐信安全评价有限公司 山东淄博 255000

摘要：现阶段，化工行业规模也开始呈现出了向大型化发展的趋势。文章以化工行业为切入点，从自动控制的角度出发，围绕FCS的利用展开了探究，内容包括系统概述、行业特征与要求、具体应用等，希望可以在某些方面给从业人员带来积极影响。

关键词：化工行业；自动控制；FCS系统

前言：作为支柱型行业的化工行业，其特征主要表现为技术密集和资源密集。对所处环境较为恶劣的化工行业而言，选择系统、科学的保障措施，有助于既保证生产的安全性，又保证生产的优质性。诞生于上世纪末期的FCS，近几年，开始在化工行业得到广泛应用，所取得效果也较为突出，因此对其进行深入研究很有必要。

1FCS系统概述

贯穿化工生产始终、基于总线所设计FCS系统，从本质上来说，属于典型的对通信加以控制的系统。具体应用方向主要集中在测量和控制设备方面，具有串行及双向的特点。这是因为FCS强调在控制过程中引入PLC、DSC等系统，在对设备进行测量与执行的过程中，对总线功能进行有选择性的应用。

以工业学所提出“分层设计”的理论为依据，可将FCS划分为三层，其中，第一层对应的是仪表和设备，例如，安装在现场的流量、液位和温度变送器，用于对相关变送器及传感器进行分析的仪表，负责对控制器所传输信息进行接收的执行器。第二层又被称为基础层，主要是指用来对生产设备加以控制的控制柜，另外，控制柜的任务，还包括：收集数据、互联系统、接收指令、监控现场情况等。第三层是管理层，负责监控FCS，对内管理、对外交互，以数据和指令的内容为依据，对设备的运行状况严加控制，避免不必要问题的出现，给化工生产带来较为负面的影响。由分析结果可知，FCS所对应仪表，可在总线协议的指导下，形成系统的控制回路，这样做的目的是下移控制站功能，将其向仪表进行分散，控制站所肩负重担有所减轻，自然可以将更多时间放在对复杂控制算法加以执行的方面^[2]。图1即为FCS结构，由图可知，FCS所遵循协议为工业以太网，需要以所开发监控软件为依托，通过对上位机进行运行的方式，方可达到管理控制系统的目的。

图 1 FCS结构

2化工控制中FCS的具体应用

2.1化工行业特征

现阶段，化工行业所表现出的特征，主要有规模大和依赖性强。规模大是因为国内化工企业对产品进行生产的方式，普遍为连续生产，这也使自动化车间成为此类企业不必可少的部分，虽然自动化车间具备良好的效率，却也对设备和仪表提出了高要求，要想达到能源节约的目的，关键是优化控制系统。依赖性强则体现在两个方面，分别是依赖技术及资源，主要是因为技术、资源都是企业发展的基础，现阶段所面临问题，则体现为资源被大量浪费、技术尚未做到与时俱进，应当引起高度重视。

2.2化工控制需要达到的要求

化工生产的特征，主要表现为分布性、延续性，存在大量需要被控制及调节的开关量、模拟量，不同工序往往对应不同的外界环境，分布特征明显。对存在极多变量的化工生产而言，只有能够快速做出反应的控制系统，才能使保护所具有时效性达到有关要求。另外，多变量系统强调多输入和多输出，不同变量的耦合作用十分明显，延时和惯性较大的场合的存在，无形中提高了展开PID控制工作的难度。需要引起重视的内容，还包括扰动使控制精度出现大幅降低。对FCS加以使用，可使上文所提及问题，得到一定程度的缓解或解决。

2.3FCS的具体应用

化工行业的原料以易燃品、易爆品为主，普遍存在较高的危险性，生产工艺相对复杂，这也使其对生产流程提出了较为严格的要求，常规的控制系统，往往难以发挥出应有的作用。现阶段，在对化工产品进行生产时，通常会使用到大量的开关量、模拟量，不同设备被安装在距离相对较远的不同区域，合理借助其他设备的力量，可保证生产的顺利进行，即便如此，较远距离给数据精度所带来的不利影响，仍旧无法彻底消解，这也是导致生产效率始终难以得到显著提高的主要原因。

本文所讨论FCS的特征，主要是利用双向无线电对数据进行传递，随着导线数量的减少，系统对干扰加以抵抗的性能逐步提高。另外，这也为成本的降低奠定了基础。通过分析可知，数字信号相较于常规信号而言，在传输量、传输难度方面，均具有明显的下降，工作效率自然有所提高。另外，FCS的特征，还包括借助智能仪表的力量，将安装在不同区域的设备，在运行状态下所形成的数据，进行实时收集与处理，现场设备难以完成的控制工作，也得到了顺利开展。更重要的一点是，对FCS进行维护的难度较低，这是因为现场设备普遍具备自行诊断、对简单故障进行处理的能力，有关人员能够借机器之“手”，对现场进行实时、全面的监控，掌握参与化工生产的各设备的情况，通过对现场设备所提供数据加以分析的方式，明确导致故障出现的主要原因，从而制定科学、有效的解决方案，用来对故障进行维修的时间自然会得到压缩

^[2]。

在实际应用的过程中，以下内容应当加以重视：作为最新的控制系统，FCS所采用核心技术为3C，这与社会发展的趋势具有极高重合度，由于FCS的利用方向是较易有变化出现的严峻环境，因此，将其引入化工行业很难有必要。第一，功能相对单一的传统控制仪器，被数字化、智能化水平较高的FCS所取代，此行业的生产效率，因此而得到了显著提高。第二，FCS可对分散在各区域的设备及仪表进行连接，将汇总后数据向控制室进行传输，另外，无论是通信还是数据传输过程，均具备双向和互联的特征，这也使原有设备所存在不足得到了有效弥补。第三，在实际生产时，有关人员还可以经由FCS，对分散在各区域的虚拟控制站加以使用，这样做既节约了空间，又使效率得到了一定程度的提高。第四，在系统中引入微机处理器，在提高数据精确性的基础上，提高通信、计算等工作开展的效率，在某些情况下，有关人员可借助互联网，对所需信息进行查询，达到双赢的局面。

结论：通过上文的讨论可知，兼具良好分散性、可靠性FCS，能够使化工行业所提出要求得到较大程度的满足，事实证明，将其引入化工生产的过程，可使管理固化、落后的局面得到扭转，为企业注入新的活力及生机，无论是对此类企业、化工行业还是社会而言，FCS所产生的影响都是十分积极的。

参考文献：

[1]王浩.PLC在化工废水处理厂自动控制系统中的应用研究[J].山东工业技术,2017(24):118.

[2]严绪安.试论DCS自动控制系统在煤化工企业生产中的应用及维护[J].数字技术与应用,2019,37(05):24-25.