淺析FCS在工控領域中的應用和發展

劉洪波

摘? ?要：FCS是繼DCS后在工控領域中產生的又一款優秀的控制系統，隨著科技進步FCS在工控領域中的研發工作正在伴隨著市場的需求不斷深入，FCS技術得到了進一步的提升。本文就目前FCS技術在工控領域實際應用中還存在著哪些不足以及自身擁有的優勢，尤其是在應用和發展方面進行簡要分析，從中找出一條適合FCS技術發展的方向，達到FCS能夠在工控領域得到廣泛推廣和普及應用之目的。

關鍵詞：FCS? 工控領域? 應用? 發展

中圖分類號：TP273? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2019）12（a）-0098-02

工業市場對控制系統的需求越來越苛刻，目前的PLC和DCS顯然不能滿足這一需求。尤其是工控領域內針對石油化工行業對控制系統提出的特殊需求的背景下，出現了被稱之為現場總線控制系統的新一代控制系統即FCS。為了充分利用現場儀表的智能化特性，工控領域的科技工作者研發出了FCS，它的數字通訊技術完全替代了DCS系統4～20mA模擬量的傳輸技術。隨著FCS技術不斷發展和成熟，該技術朝著與現場智能化設備管理控制一體化的方向發展，這將勢必引發FCS在工控領域內一場轟動的工業控制系統的革命。

1? FCS簡介

FCS是英文詞組Fieldbus Control System的縮寫，是現場總線控制系統的意思。FCS充分吸取了當今計算機技術、網絡通訊技術、PLC技術和DCS技術等先進技術的核心，在PLC和DCS不能進一步滿足工控領域市場需求的背景下，FCS以其獨特的控制方式出現在工控領域，使廣大的工控領域業內人士眼前一亮，看到了FCS未來的美好發展前景，對FCS充滿了希望。FCS初衷的設計理念是依據工業生產現場智能設備的特點，與中控室上位機進行物理上的連接，繼而形成一套完整的控制系統。FCS一經出現在工控領域便充分展示了其獨有的魅力特點，屬于自動化生產過程中極其重要的控制系統，其獨特的功能表現在風險全分散性、系統全放開性、可操作性、智能儀表數字化連接、網絡全數字化全雙工通信等技術特點，這些先進的技術是目前PLC和DCS望塵莫及的。特別是在網絡技術方面，在計算機局域網范疇FCS充分融進了數字式互連網絡和高網絡功能等技術特點，包括網絡通訊的實時性和可靠性，而開放性尤為重要，這些成績標志著FCS技術在工控領域中迎來了新的發展機遇，開創了新一輪的技術革新，引領了工控領域自動化控制系統新的發展方向，同時這場技術進步對工業社會各個領域產生了很大的影響。

2? FCS在工控化領域中的優勢

2.1 增強了現場信息的集成能力

在工控領域FCS完全展示了現場總線控制系統的強大功能，它的應用和大力推廣，提高了工控領域在現場對被控對象的控制和協調能力，特別是用戶能夠通過現場的總線從被控智能設備中獲得大量極具有價值的數據信息。FCS采集到的這些數據信息就能夠完全滿足當今大規模、工藝過程復雜的工業生產自動化的需求，而且這也為計算機集成制造系統進行數據信息處理和轉換等提供極大的便利條件。工控領域中現場總線的種類很多，均為數字化通訊的網絡模式。

2.2 FCS具有開放性、互換性、可操作性等優勢

FCS跟DCS的區別之一，就是它通訊協議的對外開放性，其結果是有利于不同系統網絡之間的互聯，彼此能夠建立起通訊機制。由于現場總線控制系統中的設備都具有相同標準的總線協議，這樣不同現場總線控制系統的生產現場設備就具有了互換性和可操作性的特點，從而減少了用戶的備品備件，節省了設備的維護成本。只有統一的現場總線標準才是開放的現場總線控制系統必備的技術條件[1]。通過進一步的完善使得FCS在工控領域的各個方面都更具優勢。

2.3 FCS具有可靠性高和可維護性好的特點

可靠性高和可維護性好是工控領域中控制系統追求的目標，而這兩個方面的技術特點正是FCS具有的重要優勢。特別是目前的現場總線當中，其工控領域內的SCADA系統大多數都是采用總線連接的模式進行監控，少部分也有利用簡單的I/O方式連接而成的系統。這些連接模式對于工控領域中的某些規模較大的系統來說，這個控制系統就存在著非常多的不可靠因素，而且系統中的很多接線點在有些情況下經常會受到人為和環境等惡劣因素的嚴重影響，這就使得整個系統存在著安全隱患，甚至會在系統運行過程中因此而導致系統癱瘓。所以要確保整個系統能夠安全地運行，系統就要實時地對現場所有的被控設備進行不停地檢測和診斷，而且這種診斷的方式必須是在線的模式。當系統在線檢測并診斷到故障后立刻上報，同時系統會將發生故障的按照類型和分區記錄。這樣做的目的是提高了系統的安全可靠性。另外，系統在對生產現場設備進行遠程操作和監控期間，所有現場設備的控制參數都是預先設置好的，如果系統檢測到故障，馬上在線進行修改參數值，充分體現了FCS可維護性的特點。

3? FCS存在的不足

在工控領域中由于FCS是新生事物，因此它必然在某些方面存在著不足，不能滿足工控領域內各行各業對控制系統的所有需求。而且FCS目前還處于探索和發展的初級階段，故FCS在控制、網絡通訊等方面還存在一定的不足，其仍然需要不斷發展和完善。

當前FCS在工控領域應用過程中，雖然其能夠對工業控制起到很好的幫助作用，然而，其網絡通訊安全問題一直是業內人士心中打不開的死結。特別是FCS在運行過程中只有一條總線在進行通訊工作，假如總線由于某種原因出現異常，那么整個控制系統就會出現致命的故障，就會給企業帶來巨大的損失。

目前工控領域內的現場總線類型和工作標準較多，它們采用的通信協議完全不同，因此要實現這些總線的兼容和互操作十分困難，特別是現場仍然需要大量的自控設備，然而，利用不同模式的總線才能將這些自控設備連接起來。但是，目前工控領域還沒有一定的標準對這些自控設備進行規范和約束，因此設備之間的互換就行不通。眾多總線標準的并存，這就導致了現場總線技術不易廣泛應用。

FCS中使用的各種設備的價格都非常昂貴，增加了工控領域控制系統的投資成本，這也是目前很多企業不采用FCS的原因之一。

4? FCS在工控領域中的應用

FCS技術從開始在工控領域內推廣，尤其是在石油化工行業應用之后，其逐步在世界工業大范圍得到應用和推廣。FCS技術經過實踐證明，現場總線模式為工控領域控制系統帶來很多益處。尤其是在環境惡劣的場所，FCS充分發揮了其獨有的抗干擾能力強、數據傳輸快且準確無誤等技術特點。在工控領域的自動化控制系統模式當中，控制系統系統的結構出現了極大的變化，其中在網絡信號傳輸條件下，傳送聯絡特征是這些變化當中最為突顯的一個特征。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[2]。

5? 結語

FCS在工控領域屬于新型研發的一種自動化控制系統模式，與其它控制系統模式相比較FCS具備了更加強大的控制功能。這種功能完全適應工控領域自動化控制系統發展的需求，特別是FCS具有的分散化、智能化和網絡化轉型等技術特點，的確為工控領域自動化控制系統發展注入了強大的動力。科技在進步，隨著FCS技術的突飛猛進的發展，總有一天FCS定會取代或者與DCS技術相融合，FCS必定會成為未來工控領域控制系統中的中流砥柱。

參考文獻

[1] 劉菁.現場總線在FCS系統中的應用和發展[J].港口裝卸，2004（5）：24-26.

[2] 陳勁松.FCS在工業自動化領域的應用及發展[J].山東工業技術，2018（3）：140.