石油化工自动化技术的应用与发展趋势.doc

石油化工自动化技术的应用与发展趋势阅览次数：213供稿：作者：冯冬芹一、引言在信息技术高度发达的今天，作为传统工业的石油化工工业仍然是一个国家经济发展的重要支柱性基础产业。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，从初期简朴的手工操作到连续工艺及负荷不断加大，对生产稳定性规定越来越高，对控制的规定及自动化水平也越来越高，仪表使用越来越普遍，从简朴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朴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，快速反映、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规定。此外，剧烈的市场竞争也对自动化提出了新的目的与规定。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。二、现场总线的应用将逐步推广现场总线（fieldbus）是应用于生产现场，在现场仪表（涉及变送器、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（现已增长到十种类型）的现场总线，没有实现它最初的“制定单一现场总线”的目的，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。但此后一段时间内，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重要手段。而FCS还处在发展阶段，技术自身还不太成熟，（如网络冗余性问题至今还没有得到很好的解决）可靠性尚未得到充足验证，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。此外，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规定的场合，现场总线的优越性并不能得到充足体现，大规模更换已有的DCS设备势必导致巨大的浪费。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，并采集大量设备运营状态信息以后，进行具体分析，才干作出准确和故意义的判断，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至今已经发展得相称成熟和实用，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的出现和发展立即退出历史舞台，相反，在此后相称长一段时间内，DCS将会与FCS共存下去。（2）现场总线与DCS相结合将现场总线技术集成到现有控制系统中，将现场总线智能仪表连接到DCS上，运用DCS丰富而成熟的控制功能和软、硬件产品带动现场总线的推广应用。一般来讲，现场总线与传统控制系统之间的集成重要有三种途径：一是现场总线在DCS、PLC的I/O层次上的集成，现场总线设备作为I/O卡件集成在DCS、PLC中；第二是现场总线集成在DCS、PLC网络上，现场总线设备通过网关集成到DCS、PLC上，统一组态、监控与管理；第三则是独立FCS与DCS、PLC之间的信息集成，即FCS与DCS、PLC都独立工作，两者之间通过网关实现信息的映射与互访。在目前传统控制系统仍在大量使用的情况下，以上几种方法不仅可以运用DCS、PLC成熟的技术与经验，也可以发挥现场总线的优势。同时，在现场总线推广应用的基础上，逐步完善管控一体化功能。运用现场总线的全数字通信功能，收集现场智能设备所提供的大量非控制信息，建立现场智能设备数据库，建立和完善现场智能设备的远程状态监控、故障诊断、防止维护、在线调校等远程管理功能，实现对现场设备的一体化管理与控制。（3）多总线集成与“自动化孤岛”现场总线国际标准IEC61158没有可以统一所有的现场总线，除了市场利益方面的因素外，由于不同的现场总线针对某一特定的应用领域而开发出来的，在技术上各有特色，所以至今还没有一种总线可以代替所有其他的现场总线。如FF、HART在连续信号的解决中具