从FCS统一系统平台到石化ERP
作者:钟霖田 | |
摘要: | |
一 FCS从大分离到统一系统平台 1 从DDC到PLC、DCS与FCS 20世纪60年代初出现的DDC(Direct Digital Controller)直接数字控制仪开创了数字化控制之先河,将电子数字计算机应用于工业生产控制。 由于当时元器件质次价高,其安全可靠性难以保障,而从产品价格的竞争力考虑,又必须使单机拥有的回路数愈多愈好。为此,正如外国谚语所言:“把所有鸡蛋都放在一个篮子里”,即危险集中,当然也就形成不了气候。于是,从功能上分成PLC与DCS。前者,运用计算机本能的“与、或、非”等逻辑运算功能,对开关量(DI/O)进行加工处理,满足一些诸如机组的开停等离散控制的生产需求;而后者延至70年代中期才面市。DCS的设计思路是控制分散、信息集中,即将危险分散。但是,分散到什么程度?是彻底分散到诸如单回路数字调节器还是一个控制站拥有局部集中的I/O容量?这个看似很简单的问题,却是一个令DCS乃至FCS设计者不太容易回答的问题。 笔者认为,DCS或FCS作为一种控制工具应满足工业控制、生产系统要求,应从应用系统总体角度予以考虑。 笔者曾在文献[1]、[2]、[3]中指出:在大规模集成芯片的可靠性已无需顾及并采用冗余措施以后,采用I/O大容量的局部集中控制,彻底分散到诸如单回路数字调节器早已在市场消失就是反证,国产四回路数字调节器夭折于投产之中。现代工业生产,一个生产单元涉及的范围愈来愈广。过去,考虑生产安全因素而多采用中间缓冲储槽罐已多予取消。例如钢铁企业的联铸联轧,炼油厂的常减压一催化联合装置,用连续的延迟焦化取代过去间歇焦化(釜)生产,这要求一个控制站的I/O容量能尽量覆盖一套生产单元,绝对应避免有Timelines(及时性)控制信息交换以确保整体控制安全可靠,这种从控制(应用)系统总体角度考虑控制工具结构体系的思路未必被有关产品设计人员所接受,FCS的FF-H1就是如此。 2 FCS的Profibus与FF-H1 由IEC通过的现场总线规范多达8种,其中World Fip与FF十分相近,而其它6种均是由PLC拓展过来的,就实质而言,就是PLC与DCS之争。前者以Profibus为代表,后者以FF为代表。 从某种意义上讲,Profibus似是先有产品后完善规范,以抢占市场,作为商家无可厚非。其早期以DP为中心,下联PA,上接FMS,彼此以网关(或称耦合器)相连,所谓高速的FMS也不过12.5Mbps。其中PA无应用层,事实上PA是DP的RI/O(远程I/O)。PA虽放在现场,但控制运算却在DP上,由通信线予以连接,其安全可靠性实乃堪虞。毋庸置疑,在所有数字控制设备中,如靠通信及通信线将其构成闭环控制,则可靠性瓶颈非其莫属,这是工业控制之大忌。国内现在宣称有FCS面市者,包括e网在内,均是仿效于此,均是其DCS的RI/O。RI/O者,早在Y公司的DCS产品中就出现了,其缩写也为FCS,即Field Control Station,用RS-232或RS-485将其与DCS相连。所以,笔者赞同文献[5]的结论,并再次强调:称FCS(Fieldbus Control System)者,控制运算必须在现场。 FF则反之,先制定一套完整而严密的技术规范,而产品却迟迟才面市,而且其推出的H1产品是以变送器及阀门(定位器)为主体的真正的FCS,笔者在文献[3]、[4]中对其特点详加了评述。为了下文起见,笔者在此简要概括为:作为仪表智能化而言,已近乎达到极至,包括园卡土要部件并涉及敏感元件在内的故障信息多达百余种,对测量、控制以至ESD均是极为重要而难能可贵的!但从控制角度看来,却是分散到比单回路数字调节器还彻底的程度:依靠发行/订户的强制通信(极强的Timelines要求),完成闭环的单回路控制,通信被紧紧地嵌入控制(回路)之中,犯了控制可靠性全仰仗于通信可靠性之大忌!其技术十分繁复。这种彻底分散到无以复加的结构体系无法实施快速的PLC控制,在Profibus的强力市场宣传面前,只有本无DCS而以变送器为主要产品的Smar公司独撑局面。然而,FF的技术实力是以连续控制称雄,从系统结构入手却成了“柳暗花明又一村”了。 3 将DCS控制站整体搬至现场的局部集中体系结构奠定了统一系统平台的基础结构体系 文献[3]详述了NI公司FP-3000型FCS,将与下面叙述有关的特点概括如下:①整体搬移的局部集中体系结构为DCS、PLC、ESD转为FCS的共同结构,如图1所示,其中既有NI的FP-3000(与Smar等成为H1节点变送器相连),也有AB公司的Control,Net等:②控制与通信分开,如不采用H1通信协议,而采用HSE则FP-3000就变成另一种HSE型号的多功能控制器了。所以,这种体系结构为各总线所接受,其通信协议可以维持不变。
早在1995年初,笔者一位朋友就向笔者提起过这种整体搬移的思路。此处提及,只是想说明这样一件事:从系统总体着眼,所见略同!笔者认为FF有两大亮点,其一是HSE,其二是其Function Block(FB功能模块)。 |
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