石油化工自动化技术的应用与发展趋势 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。 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（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。 （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，利用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主要有三种途径：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利用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。利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、预防维护、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没有能够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能够代替所有其他的现场总线。如FF、HART在连续信号的处理中具有一定的特色，而PROFIBUS、INTERBUS等在开关量信号的处理中又有一定的优势。 因此，今后一段时间内，无论何种形式的基础自动化控制系统，都将具备多种现场总线互联与信息集成能力。 无论采用何种形式的控制系统，都必须解决不同现场总线、不同类型的控制系统之间的“自动化孤岛”问题，将各个厂家DCS、PLC以及其它智能设备连接到一个统一的数据库平台上，以统一调度和共享。 （4）以太网现场总线 随着互联网技术的发展与普及，以太网具有应用广泛、成本低廉、通信速率高、软硬件资源丰富、可持续发展潜力大等特点，正从商用通信领域逐步渗透到控制领域，并广泛应用于工业企业的控制层、管理层设备间的通信。 为此，国际跨国公司纷纷推出了基于以太网的现场总线技术，如浙大中控的EPA、西门子的ProfiNet I/O、欧洲开放网络联合会IAONA的EtherCAT和PowerLink等。这些实时以太网协议已列入IEC正在起草的实时以太网应用行规国际标准IEC61784-2。 由于实时以太网现场总线不仅融合了现有的现场总线的特点，而且与信息领域的成熟技术相结合，在石油化工自动化控制领域将会得到广泛的应用。