再論現(xiàn)場總線節(jié)制系統(tǒng)的利用及疑惑
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四、關(guān)鍵
現(xiàn)場總線技術(shù)自20世紀80年代產(chǎn)生以來，一直受到人們的極大關(guān)注，被譽為自控領(lǐng)域的一場新的革命。進入90年代以后，FCS一度成為人們研究的熱門，各種型號的現(xiàn)場總線產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)。隨著FCS在生產(chǎn)現(xiàn)場的實際利用，袒露的問題越來越多，引起了各使用方的質(zhì)疑和鞭撻，FCS的產(chǎn)品也受到市場無情的阻擊。FCS如此叫好不叫座，究竟問題出在那里？本文站在一個使用者的角度與傳統(tǒng)的DCS節(jié)制系統(tǒng)比擬、剖析后認為：
（一）危險集中
隨著石油化工工業(yè)的迅猛發(fā)展，裝置規(guī)模越來越大型化、持續(xù)化，加之化工過程具有易燃、易爆、高溫、高壓、有毒、有害、有腐化的特性，生產(chǎn)節(jié)制系統(tǒng)稍有閃失將會釀成災難性事故，造成生產(chǎn)、裝備、人員、環(huán)境等方面不可挽回的重大喪失。因此，對大型石化生產(chǎn)裝置的節(jié)制系統(tǒng)而言，其安全性、可靠性是壓倒一切的主要和必要，即使一旦節(jié)制系統(tǒng)涌現(xiàn)故障或損壞（任何節(jié)制系統(tǒng)不可能不涌現(xiàn)故障或損壞）也要保證其受影響的節(jié)制點要盡可能的少、受波及的生產(chǎn)面要盡可能的窄。這樣，壞點被切除后生產(chǎn)人員可依據(jù)相干工藝參數(shù)堅持安全生產(chǎn)；維修人員對個體壞點的處置就比擬寬松、容易，當然也就安全。
FCS如何設(shè)置的呢？一套雙重化的節(jié)制器帶若干現(xiàn)場總線卡，每個現(xiàn)場總線卡（防爆現(xiàn)場要經(jīng)過隔離柵）帶兩條通往生產(chǎn)現(xiàn)場的雙絞線干線，每條通往現(xiàn)場的雙絞線干線段（Segment）拖動現(xiàn)場多臺（每條干線電纜拖動總線儀表數(shù)量最多為16臺）總線型變送器、閥門定位器等。一條雙絞線干線既是多臺測量變送器或調(diào)節(jié)閥的供電母線，也是高低傳輸信號的母線，無疑一條雙絞線干線帶動的是一個生產(chǎn)區(qū)域或生產(chǎn)單元的多塊測量儀表和調(diào)節(jié)閥。這條現(xiàn)場總線干線的任何閃失，都將殃及這條雙絞線干線上的全體節(jié)點。對于持續(xù)化生產(chǎn)的石油化工生產(chǎn)裝置來講，一個生產(chǎn)區(qū)域或生產(chǎn)單元的多個測點、多個調(diào)節(jié)閥突然同時失控，連相干參考工藝數(shù)據(jù)都找不到，面對隆隆的生產(chǎn)裝置將是多么恐怖場面。這就是范例的危險集中的體現(xiàn)……。
盡管FCS的利用指南中提示用戶，雙絞線不能接地、短路、開路是用戶必需“絕對”遵守的準則，但變革萬千的生產(chǎn)現(xiàn)場如何能“絕對”做到？即使做到，F(xiàn)CS的相干卡件、隔離柵、元器件、端子等就能永遠不出問題？上述故障實例就是“危險集中”的范例范例。
（二）費用問題
要注意的是：由于現(xiàn)場總線型變送器、定位器功能的加強，其價錢要遠高于普通智能型變送器、定位器；再加上費用咋舌的冗余型現(xiàn)場母線段電源系統(tǒng)（Redundant power system for fieldbus network segments）、被動掩護型母線集線器，非一般特性且專用的總線電纜等，其綜合費用要比DCS的綜合費用高得多。值得注意的是：FCS節(jié)省費用的廣告，都無一例外地避開或淡化了現(xiàn)場總線儀表綜合費用的話題，但FCS離開現(xiàn)場總線相干儀表及附件能行嗎？
為了避開FCS危險集中這一固有的錯誤，各廠商相繼開發(fā)了用于總線網(wǎng)絡(luò)段冗余電源系統(tǒng)；用于總線網(wǎng)絡(luò)母線的被動掩護型母線集線器等輔助掩護型總線產(chǎn)品。信賴不久的將來定會涌現(xiàn)：冗余式現(xiàn)場總線卡、冗余式總線隔離柵、冗余式通訊母線等等。但是，為了一個概念或節(jié)省幾條電纜線下如此大的精力、財力值嗎？加上如此的配備還會省錢嗎？其回路價錢比無疑要遠遠高于DCS的相同配置。
信息流阻塞、定位器死鎖等問題信賴不久的將來會得到很好地解決，但同樣須要時光、費用和代價。
（三）建議
并不否定FCS是今后的發(fā)展方向，但本文更贊成FCS會成為DCS大構(gòu)架下的一個主要分支，而非FCS一定會取代DCS。對大型石油化工裝置節(jié)制系統(tǒng)來講，選擇一套大構(gòu)架下的DCS節(jié)制系統(tǒng)，主要的節(jié)制回路選擇硬連線點―點式信號通訊辦法，當然也可以選擇總線式變送器、調(diào)節(jié)閥等儀表；非主要回路選擇總線通訊辦法，由于非主要回路可以相應(yīng)減少掩護性的配置，其綜合回路價錢比當然可以降下來。
五、出路
現(xiàn)場總線技術(shù)理論上講有著眾多長處，1984年有關(guān)組織已開始著手制定FCS的國際尺度。令人遺憾的是，世界上一些大公司為了各自的經(jīng)濟好處，圍繞著FCS的國際尺度進行了互不相讓的大戰(zhàn)，歷經(jīng)16年磨難與挫折，先后經(jīng)過9次投票表決而未獲通過。最終通過協(xié)商、妥協(xié)，1999年底通過了8種類型的現(xiàn)場總線作為IEC61158國際尺度，加上IEC TC17B已通過的三種現(xiàn)場總線國際尺度，目前現(xiàn)場總線國際尺度共有12種之多。眾多尺度的并存，對大公司來講好像皆大歡喜，但誰的產(chǎn)品也不可能籠罩所有的利用層面。面對眾多尺度，面對大公司的技術(shù)封鎖，眾多中小儀表制作業(yè)的無所適從或干脆不從，造成現(xiàn)場總線儀表品種單一且價錢嚴重離譜。一些用量雖少但生產(chǎn)現(xiàn)場決不可少的特種儀表品種空白，造成設(shè)計選型、用戶選擇、維護的極大艱苦。
眾多現(xiàn)場總線尺度無疑就是無尺度。我們呼喚盡快拆除籬笆統(tǒng)一尺度，打破市場壟斷，使所有符合統(tǒng)一尺度的各類儀表都可以互連互通，儀表生產(chǎn)企業(yè)也能騰出更多精力去開發(fā)更可靠、更貼近市場的總線產(chǎn)品，形成百花齊放的儀表市場，用戶選型、使用中的種種疑惑和懊惱自然會迎刃而解，從而大大推進工業(yè)生產(chǎn)力的發(fā)展。
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