FCS在工業自動化領域的應用及發展

陳勁松

（中國電子科技集團公司第三十八研究所,合肥 230000）

1 FCS的簡述

隨著科技的迅速發展，FCS在工業自動化領域的應用越來越廣，FCS即現場總線控制系統的英文名稱縮寫，它是在計算機網絡技術、微電子技術以及通信技術迅速成熟的前提下，結合自動化控制所形成的一種產物。其主要是根據現場儀表的形式，與控制室中人機界面進行連接，從而形成一個系統，其特點包含全分散、全放開、可操作、全數字化等，屬于生產過程中，重要的自動化控制系統。FCS在計算機局域網中被稱之為自動化處理，屬于自動化領域的重要組成。標志著我國在工業領域中開創了新的發展機遇，引導著新的發展方向，同時對計算機自動化等很多領域產生重要作用。

2 FCS工業自動化領域中的優勢

（1）強化工業自動化領域現場信息集成手段。 FCS的應用，能夠幫助工業自動化領域增強現場控制能力，尤其是現場的總線能夠從設備中獲取非常有價值、大數量的信息，這些信息的收集很好的滿足當前工廠自動化的需要，并且為CIMS系統進行信息處理以及轉變等提供便利。現場總線的數量非常多，其類型都是數字化通信網絡形式，不僅革新了4-20mA信號，幫助工業自動化設備更好的進入到工作狀態，同時及時檢測到故障，對所有參數都及時統計、傳送。與此同時系統能夠幫助工業自動化實現遠程操作控制基礎上，對遠程參數也能夠及時備份，分析其中的變化原理，從中尋找更理想的發展手段。

（2）互換性、可操作性、繼承性等優勢。針對不同生產廠家，其產品都需要保持相同的標準，這方面能夠很好的凸顯出互操作性特點，同時也隱藏著互換性優勢。設備本身就具有非常強的集成能力，加上系統屬性為開放式，能夠滿足自身廠商需求基礎上，其他廠商可以根據自己專項特長為基礎，積極采取控制技術，比如說常見的控制算法或者工藝流程等，當然也可以包含配方等，都能夠滲透到系統中，從這些方面來看，市場中很多監控系統都是面向不同行業。

（3）可靠性較高、可維護性較好。可靠性與可維護性也是重要的優勢。尤其是當前的現場總線中，其自動化監控系統基本都是利用總線連接的方式，或者采取單一的I/O形式進行連線，這些特點針對一些大規模的系統來講，存在很多不可靠因素，并且接線點也經常會受到人為、環境等因素的影響，安全得不到保證。系統及時對現場設備進行診斷，其必須選擇在線診斷的形式，診斷之后如果發現問題及時上報，并且將問題類型進行區分記錄，增強了可靠性，同時現場設備進行遠程操控期間，其參數都是提前設定好，如果遇到問題，及時進行修改，體現了其可維護性特點。

3 FCS存在的缺陷

對于FCS來講，其具有非常多的優勢，幫助工業自動化領域得到更好的發展，同時其還屬于探索發展階段，所以也存在一定的缺陷需要進一步完善。

（1）FCS其工業自動化領域應用過程中，幫助其更好的進行工業控制，但是網絡方面卻成為人們十分擔心的問題，尤其是FCS工作中總線只有一條，如果總線因為各種因素的影響出現斷開或者其他問題，整個系統都會受到牽連，甚至全盤崩潰。這個問題困擾著FCS在工業自動化中的應用，當然其出現之后相關人員一直對其進行研究，已經總結出一些解決措施，正常總線其運行包含固定的協議，可以對總線的物理層進行技術處理，比如說冗余技術，或者對材料進行優化，選擇光纜等。這樣能夠在一定程度上減少問題的出現幾率。

（2）現場總線其工作標準以及類型等比較多，尤其是需要很多的儀表或者設備等，這些設備都需要選擇不同形式的總線連接，可是缺少一定的標準對其進行規范與約束，這樣支持力度也不夠，設備的更換等都會形成一些不便。

（3）現場總線中安裝的各種產品都價格不菲，相比較來講，增加了工業自動化領域的生產成本，尤其是總線技術中所需要的儀器儀表等，更是價格十分昂貴，雖然分不同的檔次，但是總體來講還是讓企業望而卻步。

4 FCS在工業自動化領域中的應用

現場總線技術自開始推廣與應用之后，逐漸在世界工業自動化領域大規模應用，我國也不例外，現場總線技術的應用已經具有了一定的范圍，其引進時間大概達到3-4年，冶金、制造、煙草機械以及石油化工等行業都開始引進FCS。實踐表明，積極采用現場總線形式，其為工業自動化帶來很多好處，可以實現網絡通信，還能夠自行控制。同時其屬于通信網絡中重要的技術形式，在信息的接通以及電源的關閉或者開關閥門等都可以采用指令形式，都會及時將數據進行統計。FCS的應用直接對實際工業運行以及操作等安全進行保證，同時對于一些比較惡劣的天氣，粉塵較大、噪音較大等環境中，都能夠保證系統操作的準確無誤，他同時不會出現延緩或者推遲等。電磁干擾是比較常見的一種問題，FCS也能夠很好的預防其產生的影響。準確將節點進行分散，并且保證報文簡短精煉。自動化系統模式中，系統結構出現很多變化，這些變化最顯著的一點便是網絡信號條件下的傳送聯絡特征，這一個特征能夠利用單個節點為基礎，積極實現自動化功能形式。

5 FCS工業自動化領域應用問題分析

（1）現場總線協議范圍狹隘。現場總線其協議范圍僅限于控制領域，雖然總線數量較多，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勢，還需要深入探索。

（2）現場智能儀表應用不理想。智能儀表應用相對來講模塊較少，雖然其包含很多種基本功能模塊，分為基本、先進等類型，但是可使用數量較少，簡單控制，無法實現復雜，先進的控制算法，還需要進一步完善。

6 結束語

FCS屬于新型自動化系統模式，其本身具有非常強的控制功能，非常符合工業自動化發展的需要，尤其是對其中的分散化、智能化以及網絡化轉型，更是提供了很多的動力，當然積極推廣該技術期間也遇到一些問題，需要不斷對其進行改進，為工業自動化領域的發展奠定基礎。

[1]白焰,吳鴻,楊國田.分散控制系統與現場總線控制系統—基礎、評選、設計和應用[M].北京：中國電力出版社.

[2]陽憲惠.現場總線技術及其應用[M].北京：清華大學出版社,1999.