淺析FCS在工控領(lǐng)域中的應(yīng)用和發(fā)展

1、    淺析fcs在工控領(lǐng)域中的應(yīng)用和發(fā)展    劉洪波摘   要：fcs是繼dcs后在工控領(lǐng)域中產(chǎn)生的又一款優(yōu)秀的控制系統(tǒng)，隨著科技進(jìn)步fcs在工控領(lǐng)域中的研發(fā)工作正在伴隨著市場(chǎng)的需求不斷深入，fcs技術(shù)得到了進(jìn)一步的提升。本文就目前fcs技術(shù)在工控領(lǐng)域?qū)嶋H應(yīng)用中還存在著哪些不足以及自身?yè)碛械膬?yōu)勢(shì)，尤其是在應(yīng)用和發(fā)展方面進(jìn)行簡(jiǎn)要分析，從中找出一條適合fcs技術(shù)發(fā)展的方向，達(dá)到fcs能夠在工控領(lǐng)域得到廣泛推廣和普及應(yīng)用之目的。關(guān)鍵詞：fcs  工控領(lǐng)域  應(yīng)用  發(fā)展：tp273   

2、                             ：a                        ：1674-098x（2019）12（a）-0098-02工業(yè)市場(chǎng)對(duì)控制系統(tǒng)的需求越來(lái)越苛刻，目前的plc和dcs顯然不能滿足這一需求。尤其是工控領(lǐng)域內(nèi)針對(duì)石油化工行業(yè)對(duì)控制系統(tǒng)提出的特殊需求的背景下，出現(xiàn)了被稱之為現(xiàn)場(chǎng)總線控制系

3、統(tǒng)的新一代控制系統(tǒng)即fcs。為了充分利用現(xiàn)場(chǎng)儀表的智能化特性，工控領(lǐng)域的科技工作者研發(fā)出了fcs，它的數(shù)字通訊技術(shù)完全替代了dcs系統(tǒng)420ma模擬量的傳輸技術(shù)。隨著fcs技術(shù)不斷發(fā)展和成熟，該技術(shù)朝著與現(xiàn)場(chǎng)智能化設(shè)備管理控制一體化的方向發(fā)展，這將勢(shì)必引發(fā)fcs在工控領(lǐng)域內(nèi)一場(chǎng)轟動(dòng)的工業(yè)控制系統(tǒng)的革命。1  fcs簡(jiǎn)介fcs是英文詞組fieldbus control system的縮寫(xiě)，是現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的意思。fcs充分吸取了當(dāng)今計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、plc技術(shù)和dcs技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)的核心，在plc和dcs不能進(jìn)一步滿足工控領(lǐng)域市場(chǎng)需求的背景下，fcs以其獨(dú)特的控制方式出現(xiàn)在工

4、控領(lǐng)域，使廣大的工控領(lǐng)域業(yè)內(nèi)人士眼前一亮，看到了fcs未來(lái)的美好發(fā)展前景，對(duì)fcs充滿了希望。fcs初衷的設(shè)計(jì)理念是依據(jù)工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)智能設(shè)備的特點(diǎn)，與中控室上位機(jī)進(jìn)行物理上的連接，繼而形成一套完整的控制系統(tǒng)。fcs一經(jīng)出現(xiàn)在工控領(lǐng)域便充分展示了其獨(dú)有的魅力特點(diǎn)，屬于自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程中極其重要的控制系統(tǒng)，其獨(dú)特的功能表現(xiàn)在風(fēng)險(xiǎn)全分散性、系統(tǒng)全放開(kāi)性、可操作性、智能儀表數(shù)字化連接、網(wǎng)絡(luò)全數(shù)字化全雙工通信等技術(shù)特點(diǎn)，這些先進(jìn)的技術(shù)是目前plc和dcs望塵莫及的。特別是在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)方面，在計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)范疇fcs充分融進(jìn)了數(shù)字式互連網(wǎng)絡(luò)和高網(wǎng)絡(luò)功能等技術(shù)特點(diǎn)，包括網(wǎng)絡(luò)通訊的實(shí)時(shí)性和可靠性，而開(kāi)放性尤為重要，

5、這些成績(jī)標(biāo)志著fcs技術(shù)在工控領(lǐng)域中迎來(lái)了新的發(fā)展機(jī)遇，開(kāi)創(chuàng)了新一輪的技術(shù)革新，引領(lǐng)了工控領(lǐng)域自動(dòng)化控制系統(tǒng)新的發(fā)展方向，同時(shí)這場(chǎng)技術(shù)進(jìn)步對(duì)工業(yè)社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域產(chǎn)生了很大的影響。2  fcs在工控化領(lǐng)域中的優(yōu)勢(shì)2.1 增強(qiáng)了現(xiàn)場(chǎng)信息的集成能力在工控領(lǐng)域fcs完全展示了現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的強(qiáng)大功能，它的應(yīng)用和大力推廣，提高了工控領(lǐng)域在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)被控對(duì)象的控制和協(xié)調(diào)能力，特別是用戶能夠通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)的總線從被控智能設(shè)備中獲得大量極具有價(jià)值的數(shù)據(jù)信息。fcs采集到的這些數(shù)據(jù)信息就能夠完全滿足當(dāng)今大規(guī)模、工藝過(guò)程復(fù)雜的工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化的需求，而且這也為計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)信息處理和轉(zhuǎn)換等提供極大的便利條

6、件。工控領(lǐng)域中現(xiàn)場(chǎng)總線的種類很多，均為數(shù)字化通訊的網(wǎng)絡(luò)模式。2.2 fcs具有開(kāi)放性、互換性、可操作性等優(yōu)勢(shì)fcs跟dcs的區(qū)別之一，就是它通訊協(xié)議的對(duì)外開(kāi)放性，其結(jié)果是有利于不同系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)之間的互聯(lián)，彼此能夠建立起通訊機(jī)制。由于現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)中的設(shè)備都具有相同標(biāo)準(zhǔn)的總線協(xié)議，這樣不同現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備就具有了互換性和可操作性的特點(diǎn)，從而減少了用戶的備品備件，節(jié)省了設(shè)備的維護(hù)成本。只有統(tǒng)一的現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)才是開(kāi)放的現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)必備的技術(shù)條件1。通過(guò)進(jìn)一步的完善使得fcs在工控領(lǐng)域的各個(gè)方面都更具優(yōu)勢(shì)。2.3 fcs具有可靠性高和可維護(hù)性好的特點(diǎn)可靠性高和可維護(hù)性好是工控領(lǐng)域中控制

7、系統(tǒng)追求的目標(biāo)，而這兩個(gè)方面的技術(shù)特點(diǎn)正是fcs具有的重要優(yōu)勢(shì)。特別是目前的現(xiàn)場(chǎng)總線當(dāng)中，其工控領(lǐng)域內(nèi)的scada系統(tǒng)大多數(shù)都是采用總線連接的模式進(jìn)行監(jiān)控，少部分也有利用簡(jiǎn)單的i/o方式連接而成的系統(tǒng)。這些連接模式對(duì)于工控領(lǐng)域中的某些規(guī)模較大的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，這個(gè)控制系統(tǒng)就存在著非常多的不可靠因素，而且系統(tǒng)中的很多接線點(diǎn)在有些情況下經(jīng)常會(huì)受到人為和環(huán)境等惡劣因素的嚴(yán)重影響，這就使得整個(gè)系統(tǒng)存在著安全隱患，甚至?xí)谙到y(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中因此而導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓。所以要確保整個(gè)系統(tǒng)能夠安全地運(yùn)行，系統(tǒng)就要實(shí)時(shí)地對(duì)現(xiàn)場(chǎng)所有的被控設(shè)備進(jìn)行不停地檢測(cè)和診斷，而且這種診斷的方式必須是在線的模式。當(dāng)系統(tǒng)在線檢測(cè)并診斷到故障后立

8、刻上報(bào)，同時(shí)系統(tǒng)會(huì)將發(fā)生故障的按照類型和分區(qū)記錄。這樣做的目的是提高了系統(tǒng)的安全可靠性。另外，系統(tǒng)在對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程操作和監(jiān)控期間，所有現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的控制參數(shù)都是預(yù)先設(shè)置好的，如果系統(tǒng)檢測(cè)到故障，馬上在線進(jìn)行修改參數(shù)值，充分體現(xiàn)了fcs可維護(hù)性的特點(diǎn)。3  fcs存在的不足在工控領(lǐng)域中由于fcs是新生事物，因此它必然在某些方面存在著不足，不能滿足工控領(lǐng)域內(nèi)各行各業(yè)對(duì)控制系統(tǒng)的所有需求。而且fcs目前還處于探索和發(fā)展的初級(jí)階段，故fcs在控制、網(wǎng)絡(luò)通訊等方面還存在一定的不足，其仍然需要不斷發(fā)展和完善。當(dāng)前fcs在工控領(lǐng)域應(yīng)用過(guò)程中，雖然其能夠?qū)I(yè)控制起到很好的幫助作用，然而，其網(wǎng)絡(luò)

9、通訊安全問(wèn)題一直是業(yè)內(nèi)人士心中打不開(kāi)的死結(jié)。特別是fcs在運(yùn)行過(guò)程中只有一條總線在進(jìn)行通訊工作，假如總線由于某種原因出現(xiàn)異常，那么整個(gè)控制系統(tǒng)就會(huì)出現(xiàn)致命的故障，就會(huì)給企業(yè)帶來(lái)巨大的損失。目前工控領(lǐng)域內(nèi)的現(xiàn)場(chǎng)總線類型和工作標(biāo)準(zhǔn)較多，它們采用的通信協(xié)議完全不同，因此要實(shí)現(xiàn)這些總線的兼容和互操作十分困難，特別是現(xiàn)場(chǎng)仍然需要大量的自控設(shè)備，然而，利用不同模式的總線才能將這些自控設(shè)備連接起來(lái)。但是，目前工控領(lǐng)域還沒(méi)有一定的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)這些自控設(shè)備進(jìn)行規(guī)范和約束，因此設(shè)備之間的互換就行不通。眾多總線標(biāo)準(zhǔn)的并存，這就導(dǎo)致了現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)不易廣泛應(yīng)用。fcs中使用的各種設(shè)備的價(jià)格都非常昂貴，增加了工控領(lǐng)域控制系統(tǒng)的

10、投資成本，這也是目前很多企業(yè)不采用fcs的原因之一。4  fcs在工控領(lǐng)域中的應(yīng)用fcs技術(shù)從開(kāi)始在工控領(lǐng)域內(nèi)推廣，尤其是在石油化工行業(yè)應(yīng)用之后，其逐步在世界工業(yè)大范圍得到應(yīng)用和推廣。fcs技術(shù)經(jīng)過(guò)實(shí)踐證明，現(xiàn)場(chǎng)總線模式為工控領(lǐng)域控制系統(tǒng)帶來(lái)很多益處。尤其是在環(huán)境惡劣的場(chǎng)所，fcs充分發(fā)揮了其獨(dú)有的抗干擾能力強(qiáng)、數(shù)據(jù)傳輸快且準(zhǔn)確無(wú)誤等技術(shù)特點(diǎn)。在工控領(lǐng)域的自動(dòng)化控制系統(tǒng)模式當(dāng)中，控制系統(tǒng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了極大的變化，其中在網(wǎng)絡(luò)信號(hào)傳輸條件下，傳送聯(lián)絡(luò)特征是這些變化當(dāng)中最為突顯的一個(gè)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2。5  結(jié)語(yǔ)fcs在工控領(lǐng)域?qū)儆谛滦脱邪l(fā)的一種自動(dòng)化控制系統(tǒng)模式，與其它控制系統(tǒng)模式相比較fcs具備了更加強(qiáng)大的控制功能。這種功能完全適應(yīng)工控領(lǐng)域自動(dòng)化控制系統(tǒng)發(fā)展的需求，特別是fcs具有的分散化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化轉(zhuǎn)型等技術(shù)特點(diǎn)，的確為工控領(lǐng)域自動(dòng)化控制系統(tǒng)發(fā)展注入了強(qiáng)大的動(dòng)力?？萍荚谶M(jìn)步，隨著f