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1 、引言

    在化工生產中，過程控制系統完成生產工藝參數的檢測、顯示、記錄、調節、控制、報警等功能，它對提高化工生產線的作業率，改善產品質量及縮短新產品、新工藝的開發周期起著極其重要的作用。其特點是對生產過程進行實時控制，控制過程復雜，監控參數多且數據變化快，數據處理及存儲量大。根據過程控制系統的特點及不同生產工藝過程控制要求，應用不同的控制系統才可以既安全可靠又經濟高效地完成生產任務。
    目前，國內先進的大中型過程控制基本上以采用PLC和DCS為主，但是，FCS是由DCS與PLC發展而來，FCS不僅具備DCS與PLC的特點，而且跨出了革命性的一步。而目前，新型的DCS與新型的PLC，都有向對方靠攏的趨勢。新型的DCS已有很強的順序控制功能；而新型的PLC，在處理閉環控制方面也不差，并且兩者都能組成大型網絡，DCS與PLC的適用范圍，已有很大的交叉。下面簡要分析一下PLC、DCS及FCS在不同的化工生產過程控制中的應用特點及選型原則。

2 、各種控制系統的特點

（1）PLC系統的主要特點是：工作可靠，運行速度快；積木式結構，組合靈活；良好的兼容性；程序編制及生成簡單、豐富；網絡功能強。
    PLC系統能很好地完成工業實時順序控制、條件控制、計數控制、步進控制等功能；能夠完成模/數（A/D）數/模（D/A）轉換、數據處理、通訊聯網、實時監控等功能。

（2）DCS具有以下主要特點：功能全；采用網絡通訊技術；完備的開放系統；可靠性高；具有綜合性和專業性；實現了人機對話技術；系統擴展靈活；管理能力強。

（3）FCS主要有以下特點：FCS系統的核心是總線協議，即總線標準，一種類型的總線，只要其總線協議一經確定，相關的關鍵技術與有關的設備也就被確定。開放的現場總線控制系統具有高度的互操作性，就一個特定類型的現場總線而言，只要遵循該類型現場總線的總線協議，對其產品是開放的，并具有互操作性。FCS系統的基礎是數字智能現場裝置，系統結構具有高度的分散性；通過使用現場總線，用戶可以大量減少現場接線，用單個現場儀表可實現多變量通信，不同制造廠生產的裝置間可以完全互操作，增加現場一級的控制功能，系統集成大大簡化，并且維護十分簡便。因此，系統安全性高，擴展靈活，可大大降低安裝成本。

3、 控制系統的選擇

    隨著微電子技術尤其是個人計算機技術的飛速發展，PLC和DCS的性能都有了較大的改進，PLC大大提高了數據處理能力和監控功能，DCS系統向開放性發展，操作站采用工控機，操作系統采用通用的Windows NT或Windows2000操作平臺，PC機豐富的軟件資源得以應用，因而大大降低了系統的繁瑣程度和價格，提高了系統的性價比。PLC和DCS在搶占市場的過程中，兩者相互借鑒、滲透、融合，極大地增加了用戶在設計和使用中的選擇性。同時，由于各種控制系統生產制造廠較多，產品更新換代快，也給系統選擇帶來了一定困難。而走向實用化的FCS，也正以迅猛的勢頭快速發展，是目前世界上最新型的控制系統。下面依據PLC、 DCS和FCS的不同特點，針對化工新項目建設和老項目改造，對控制系統的設計選型和應用歸納總結以下原則進行選擇。

3.1 按過程控制系統的控制規模及復雜程度
    不同的化工生產過程，過程控制系統規模與復雜程度不同，通常在過程控制系統規模較大、復雜程度較高時優先選擇DCS。因為該系統是根據過程控制系統的特點發展而來，它對大量的模擬量數據信息能較好地進行處理、分析、運算，能完成各種復雜的、繁瑣的調節控制計算，因此能完成規模大、復雜程度高的過程控制系統的工作。1994年在我廠的合成氨擴建和第二套尿素工程設計中，根據此項原則，過程控制系統選用了美國羅斯蒙特公司的RS3 DCS系統，取得了較好效果，系統配置如圖一所示。 RS3系統和其他DCS系統一樣，包括以下幾個部分：控制單元、操作單元、I/O單元、數據總線。

3.2 按投資規模和項目經濟效率合理選擇

    在一些小型化工項目中，特別是一些中小型改造項目，投資較少，規模較小的儀控系統應優選選擇價格相對低廉、性價比較高的PLC系統。如在2003年，我廠新上一套化工廢水處理系統，根據此項原則選用了西門子公司生產的S7-300系列PLC系統，也取得了較好效果。該系統配置如圖二所示。

3.3 考慮系統連續性、兼容性及通訊性能
    在一些化工改造項目中，如果原項目中已有計算機控制系統，則要考慮系統的連續性、兼容性及技術的連續性。1996年，我廠新建甲醛生產裝置，控制系統采用美國羅斯蒙特公司的RS3，1999年系統擴建，新上有機胺生產線，考慮到系統使用年限較長，個別卡件已明顯老化，并且備件價格較高，部分卡件已停止生產，故對系統進行升級換代，新增ROS系統，保證了系統的先進性、連續性、兼容性，方便了各工序間的通訊聯系和化工生產管理網絡的建設，減少了控制軟件組態重復繁瑣的勞動，降低了庫存備品備件的成本。系統結構如圖三所示：
    改造后系統結構的特點：在這種結構中，通訊網絡采用冗余技術，可大大減低系統硬件故障給系統帶來的影響，因為，只要系統的兩個分支有一個工作正常，就至少能保證兩個操作站能夠正常工作，從而使由于硬件的故障造成的對工藝的影響降到最低。

3.4 考慮系統生產廠家技術服務性
    目前在中國PLC系統和DCS系統的銷售市場，國外生產廠家占有比例很大，并且一般在中國設有產品宣傳和技術服務機構。由于國外公司經常進行重組合并或兼并，并且各公司產品結構、銷售策略、市場占有方向各不相同，合并或兼并后，在中國市場的技術宣傳和服務方面將有些變化，多多少少對企業用戶產生一些不良影響因此，我們在選擇系統時，應充分掌握信息，考慮系統生產廠家的技術服務性，以保證所選系統的先進性、發展性，以保證具有充分的技術支持和備品備件供應。

3.5 考慮系統先進性、發展性
    FCS是由DCS以及PLC發展而來，它保留了DCS的特點，或者說FCS吸收了DCS多年開發研究以及現場實踐的經驗，當然也包括教訓。由此而得出結論，“FCS將取代DCS”，似乎也是順理成章之事。為保證所選系統的先進性、發展性，我們在選擇系統時，特別是一些大型化工項目，可優先考慮采用FCS。

4 、結語

    綜上所述，系統選型的原則可以從以下幾個方面考慮：系統規模、復雜程度、系統的兼容及通訊性能，以及生產廠家技術支持和售后服務及系統的先進性、發展性等。在化工生產過程控制系統中，根據過程對象復雜程度不同，以及針對控制系統的可靠性合理選擇的不同控制系統，對保證生產過程控制系統的自動化水平，降低工程造價有著十分重要的意義。