FCS在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的應(yīng)用及發(fā)展

陳勁松

（中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第三十八研究所,合肥 230000）

1 FCS的簡(jiǎn)述

隨著科技的迅速發(fā)展，F(xiàn)CS在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣，F(xiàn)CS即現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的英文名稱(chēng)縮寫(xiě)，它是在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、微電子技術(shù)以及通信技術(shù)迅速成熟的前提下，結(jié)合自動(dòng)化控制所形成的一種產(chǎn)物。其主要是根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)儀表的形式，與控制室中人機(jī)界面進(jìn)行連接，從而形成一個(gè)系統(tǒng)，其特點(diǎn)包含全分散、全放開(kāi)、可操作、全數(shù)字化等，屬于生產(chǎn)過(guò)程中，重要的自動(dòng)化控制系統(tǒng)。FCS在計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)中被稱(chēng)之為自動(dòng)化處理，屬于自動(dòng)化領(lǐng)域的重要組成。標(biāo)志著我國(guó)在工業(yè)領(lǐng)域中開(kāi)創(chuàng)了新的發(fā)展機(jī)遇，引導(dǎo)著新的發(fā)展方向，同時(shí)對(duì)計(jì)算機(jī)自動(dòng)化等很多領(lǐng)域產(chǎn)生重要作用。

2 FCS工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域中的優(yōu)勢(shì)

（1）強(qiáng)化工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域現(xiàn)場(chǎng)信息集成手段。 FCS的應(yīng)用，能夠幫助工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域增強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)控制能力，尤其是現(xiàn)場(chǎng)的總線能夠從設(shè)備中獲取非常有價(jià)值、大數(shù)量的信息，這些信息的收集很好的滿(mǎn)足當(dāng)前工廠自動(dòng)化的需要，并且為CIMS系統(tǒng)進(jìn)行信息處理以及轉(zhuǎn)變等提供便利?，F(xiàn)場(chǎng)總線的數(shù)量非常多，其類(lèi)型都是數(shù)字化通信網(wǎng)絡(luò)形式，不僅革新了4-20mA信號(hào)，幫助工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備更好的進(jìn)入到工作狀態(tài)，同時(shí)及時(shí)檢測(cè)到故障，對(duì)所有參數(shù)都及時(shí)統(tǒng)計(jì)、傳送。與此同時(shí)系統(tǒng)能夠幫助工業(yè)自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作控制基礎(chǔ)上，對(duì)遠(yuǎn)程參數(shù)也能夠及時(shí)備份，分析其中的變化原理，從中尋找更理想的發(fā)展手段。

（2）互換性、可操作性、繼承性等優(yōu)勢(shì)。針對(duì)不同生產(chǎn)廠家，其產(chǎn)品都需要保持相同的標(biāo)準(zhǔn)，這方面能夠很好的凸顯出互操作性特點(diǎn)，同時(shí)也隱藏著互換性?xún)?yōu)勢(shì)。設(shè)備本身就具有非常強(qiáng)的集成能力，加上系統(tǒng)屬性為開(kāi)放式，能夠滿(mǎn)足自身廠商需求基礎(chǔ)上，其他廠商可以根據(jù)自己專(zhuān)項(xiàng)特長(zhǎng)為基礎(chǔ)，積極采取控制技術(shù)，比如說(shuō)常見(jiàn)的控制算法或者工藝流程等，當(dāng)然也可以包含配方等，都能夠滲透到系統(tǒng)中，從這些方面來(lái)看，市場(chǎng)中很多監(jiān)控系統(tǒng)都是面向不同行業(yè)。

（3）可靠性較高、可維護(hù)性較好?？煽啃耘c可維護(hù)性也是重要的優(yōu)勢(shì)。尤其是當(dāng)前的現(xiàn)場(chǎng)總線中，其自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)基本都是利用總線連接的方式，或者采取單一的I/O形式進(jìn)行連線，這些特點(diǎn)針對(duì)一些大規(guī)模的系統(tǒng)來(lái)講，存在很多不可靠因素，并且接線點(diǎn)也經(jīng)常會(huì)受到人為、環(huán)境等因素的影響，安全得不到保證。系統(tǒng)及時(shí)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行診斷，其必須選擇在線診斷的形式，診斷之后如果發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)上報(bào)，并且將問(wèn)題類(lèi)型進(jìn)行區(qū)分記錄，增強(qiáng)了可靠性，同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程操控期間，其參數(shù)都是提前設(shè)定好，如果遇到問(wèn)題，及時(shí)進(jìn)行修改，體現(xiàn)了其可維護(hù)性特點(diǎn)。

3 FCS存在的缺陷

對(duì)于FCS來(lái)講，其具有非常多的優(yōu)勢(shì)，幫助工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域得到更好的發(fā)展，同時(shí)其還屬于探索發(fā)展階段，所以也存在一定的缺陷需要進(jìn)一步完善。

（1）FCS其工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域應(yīng)用過(guò)程中，幫助其更好的進(jìn)行工業(yè)控制，但是網(wǎng)絡(luò)方面卻成為人們十分擔(dān)心的問(wèn)題，尤其是FCS工作中總線只有一條，如果總線因?yàn)楦鞣N因素的影響出現(xiàn)斷開(kāi)或者其他問(wèn)題，整個(gè)系統(tǒng)都會(huì)受到牽連，甚至全盤(pán)崩潰。這個(gè)問(wèn)題困擾著FCS在工業(yè)自動(dòng)化中的應(yīng)用，當(dāng)然其出現(xiàn)之后相關(guān)人員一直對(duì)其進(jìn)行研究，已經(jīng)總結(jié)出一些解決措施，正?？偩€其運(yùn)行包含固定的協(xié)議，可以對(duì)總線的物理層進(jìn)行技術(shù)處理，比如說(shuō)冗余技術(shù)，或者對(duì)材料進(jìn)行優(yōu)化，選擇光纜等。這樣能夠在一定程度上減少問(wèn)題的出現(xiàn)幾率。

（2）現(xiàn)場(chǎng)總線其工作標(biāo)準(zhǔn)以及類(lèi)型等比較多，尤其是需要很多的儀表或者設(shè)備等，這些設(shè)備都需要選擇不同形式的總線連接，可是缺少一定的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其進(jìn)行規(guī)范與約束，這樣支持力度也不夠，設(shè)備的更換等都會(huì)形成一些不便。

（3）現(xiàn)場(chǎng)總線中安裝的各種產(chǎn)品都價(jià)格不菲，相比較來(lái)講，增加了工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的生產(chǎn)成本，尤其是總線技術(shù)中所需要的儀器儀表等，更是價(jià)格十分昂貴，雖然分不同的檔次，但是總體來(lái)講還是讓企業(yè)望而卻步。

4 FCS在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域中的應(yīng)用

現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)自開(kāi)始推廣與應(yīng)用之后，逐漸在世界工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域大規(guī)模應(yīng)用，我國(guó)也不例外，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)具有了一定的范圍，其引進(jìn)時(shí)間大概達(dá)到3-4年，冶金、制造、煙草機(jī)械以及石油化工等行業(yè)都開(kāi)始引進(jìn)FCS。實(shí)踐表明，積極采用現(xiàn)場(chǎng)總線形式，其為工業(yè)自動(dòng)化帶來(lái)很多好處，可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信，還能夠自行控制。同時(shí)其屬于通信網(wǎng)絡(luò)中重要的技術(shù)形式，在信息的接通以及電源的關(guān)閉或者開(kāi)關(guān)閥門(mén)等都可以采用指令形式，都會(huì)及時(shí)將數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。FCS的應(yīng)用直接對(duì)實(shí)際工業(yè)運(yùn)行以及操作等安全進(jìn)行保證，同時(shí)對(duì)于一些比較惡劣的天氣，粉塵較大、噪音較大等環(huán)境中，都能夠保證系統(tǒng)操作的準(zhǔn)確無(wú)誤，他同時(shí)不會(huì)出現(xiàn)延緩或者推遲等。電磁干擾是比較常見(jiàn)的一種問(wèn)題，F(xiàn)CS也能夠很好的預(yù)防其產(chǎn)生的影響。準(zhǔn)確將節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分散，并且保證報(bào)文簡(jiǎn)短精煉。自動(dòng)化系統(tǒng)模式中，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)很多變化，這些變化最顯著的一點(diǎn)便是網(wǎng)絡(luò)信號(hào)條件下的傳送聯(lián)絡(luò)特征，這一個(gè)特征能夠利用單個(gè)節(jié)點(diǎn)為基礎(chǔ)，積極實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化功能形式。

5 FCS工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域應(yīng)用問(wèn)題分析

（1）現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議范圍狹隘?，F(xiàn)場(chǎng)總線其協(xié)議范圍僅限于控制領(lǐng)域，雖然總線數(shù)量較多，但是收到各種因素的影響，范圍比較狹隘，首先真正的互操作性等優(yōu)勢(shì)，還需要深入探索。

（2）現(xiàn)場(chǎng)智能儀表應(yīng)用不理想。智能儀表應(yīng)用相對(duì)來(lái)講模塊較少，雖然其包含很多種基本功能模塊，分為基本、先進(jìn)等類(lèi)型，但是可使用數(shù)量較少，簡(jiǎn)單控制，無(wú)法實(shí)現(xiàn)復(fù)雜，先進(jìn)的控制算法，還需要進(jìn)一步完善。

6 結(jié)束語(yǔ)

FCS屬于新型自動(dòng)化系統(tǒng)模式，其本身具有非常強(qiáng)的控制功能，非常符合工業(yè)自動(dòng)化發(fā)展的需要，尤其是對(duì)其中的分散化、智能化以及網(wǎng)絡(luò)化轉(zhuǎn)型，更是提供了很多的動(dòng)力，當(dāng)然積極推廣該技術(shù)期間也遇到一些問(wèn)題，需要不斷對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)，為工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

[1]白焰,吳鴻,楊國(guó)田.分散控制系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)—基礎(chǔ)、評(píng)選、設(shè)計(jì)和應(yīng)用[M].北京：中國(guó)電力出版社.

[2]陽(yáng)憲惠.現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及其應(yīng)用[M].北京：清華大學(xué)出版社,1999.