現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的應(yīng)用及困惑
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2003年3月6日，總線定位器DVC5010F也是突然失靈，但重新STANDBY再ONLINE故障自動解除，顯然這是軟件故障；還有一次現(xiàn)場總線定位器DVC5010F的反饋桿自行脫落，DVC5010F并無察覺，控制系統(tǒng)并無報錯，操作人員通過其他參數(shù)確定其閥門動作異常，儀表維修人員跑到現(xiàn)場才找出真正故障原因。FCS投用至今，已有多臺數(shù)字式定位器或因死機頻繁或因硬損壞被換下
。由于總線數(shù)字式定位器軟故障的疊加，其綜合故障、壞損率要遠高于常規(guī)數(shù)字型定位器。
三、相關(guān)鏈接
2004年10月，某廠完成了目前國內(nèi)最大的一套丁辛醇裝置的建設(shè)并如期投產(chǎn)，其丁辛醇產(chǎn)品綜合能耗、質(zhì)量達到當(dāng)今世界先進水平。耐人尋味的是：專利和過程工藝包提供商著名的英國戴維過程技術(shù)有限公司DPT（DavyProcessTechnology）與我方簽訂的技術(shù)協(xié)議中，除中外雙方設(shè)計所遵循的規(guī)程規(guī)范外，特別強調(diào)“裝置DCS/ESD控制系統(tǒng)采用硬連線（4～20mA）方式，不推薦使用總線控制系統(tǒng)”。我們多次求證其原因都沒有獲得正面答復(fù)，最終在工程設(shè)計審查會上由一位DPT資深自控專家道出了其中原由。原來，DPT公司曾經(jīng)總包了美國一個大型化工裝置，部分裝置采用了總線控制系統(tǒng)，裝置開工試車過程中，由于總線控制系統(tǒng)通信速度慢等原因不被客戶認可，被迫修改設(shè)計而延誤了合同工期，這是該工程公司承攬的眾多工程中最大的一次敗筆。之后，凡該公司提供工藝包或工程總成，都不推薦使用總線控制系統(tǒng)。
之所以鏈接這段信息，不是刻意用它去證明什么，因為它也是筆者一段經(jīng)歷，也是筆者作為用戶自控總代表在丁辛醇項目的設(shè)計審查、設(shè)備訂貨談判所要遵循的準則之一。當(dāng)然，這也是一個鮮活的案例，需要我們反復(fù)體味。
四、關(guān)鍵
現(xiàn)場總線技術(shù)自20世紀80年代產(chǎn)生以來，一直受到人們的蠊刈ⅲ揮鑰亓煊虻囊懷⌒碌母錈?。进?0年代以后，F(xiàn)CS一度成為人們研究的熱點，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)場的實際應(yīng)用，暴露的問題越來越多，引起了各使用方的質(zhì)疑和抨擊，F(xiàn)CS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控制系統(tǒng)比較、分析后認為：
1.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、連續(xù)化，加之化工過程具有易燃、易爆、高溫、高壓、有毒、有害、有腐蝕的特點，生產(chǎn)控制系統(tǒng)稍有閃失將會釀成災(zāi)難性事故，造成生產(chǎn)、設(shè)備、人員、環(huán)境等方面不可挽回的重大損失。因此，對大型石化生產(chǎn)裝置的控制系統(tǒng)而言，其安全性、可靠性是壓倒一切的重要和必要，即使一旦控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障或損壞（任何控制系統(tǒng)不可能不出現(xiàn)故障或損壞）也要保證其受影響的控制點要盡可能的少、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)人員可根據(jù)相關(guān)工藝參數(shù)維持安全生產(chǎn)；維修人員對個體壞點的處理就比較寬松、容易，當(dāng)然也就安全。
FCS如何設(shè)置的呢？一套雙重化的控制器帶若干現(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，也是上下傳輸信號的母線，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部節(jié)點。對于連續(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，連相關(guān)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。這就是典型的危險集中的體現(xiàn)……。
盡管FCS的應(yīng)用指南中提醒用戶，雙絞線不能接地、短路、開路是用戶必須“絕對”遵守的準則，但變化萬千的生產(chǎn)現(xiàn)場如何能“絕對”做到？即使做到，F(xiàn)CS的相關(guān)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”的典型范例。
2.費用問題
要注意的是：由于現(xiàn)場總線型變送器、定位器功能的增強，其價格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)（Redundantpowersystemforfieldbusnetworksegments）、被動保護型母線集線器，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)場總線相關(guān)儀表及附件能行嗎？
為了避開FCS危險集中這一固有的缺陷，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)母線的被動保護型母線集線器等輔助保護型總線產(chǎn)品。相信不久的將來定會出現(xiàn)：冗余式現(xiàn)場總線卡、冗余式總線隔離柵、冗余式通信母線等等。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？其回路價格比無疑要遠遠高于DCS的相同配置。
信息流阻塞、定位器死鎖等問題相信不久的將來會得到很好地解決，但同樣需要時間、費用和代價。
3.建議
并不否認FCS是今后的發(fā)展方向，但本文更贊同F(xiàn)CS會成為DCS大構(gòu)架下的一個重要分支，而非FCS一定會取代DCS。對大型石油化工裝置控制系統(tǒng)來講，選擇一套大構(gòu)架下的DCS控制系統(tǒng)，重要的控制回路選擇硬連線點—點式信號通信方式，當(dāng)然也可以選擇總線式變送器、調(diào)節(jié)閥等儀表；非重要回路選擇總線通信方式，由于非重要回路可以相應(yīng)減少保護性的配置，其綜合回路價格比當(dāng)然可以降下來。
五、出路
現(xiàn)場總線技術(shù)理論上講有著眾多優(yōu)點，1984年有關(guān)組織已開始著手制定FCS的國際標準。令人遺憾的是，世界上一些大公司為了各自的經(jīng)濟利益，圍繞著FCS的國際標準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國際標準，加上IECTC17B已通過的三種現(xiàn)場總線國際標準，目前現(xiàn)場總線國際標準共有12種之多。眾多標準的并存，對大公司來講好像皆大歡喜，但誰的產(chǎn)品也不可能覆蓋所有的應(yīng)用層面。面對眾多標準，面對大公司的技術(shù)封鎖，眾多中小儀表制造業(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格嚴重離譜。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、維護的極大困難。
眾多現(xiàn)場總線標準無疑就是無標準。我們呼喚盡快拆除籬笆統(tǒng)一標準，打破市場壟斷，使所有符合統(tǒng)一標準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、使用中的種種困惑和煩惱自然會迎刃而解，從而大大推進工業(yè)生產(chǎn)力的發(fā)展。
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