現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)(FCS)的應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢

　　1.應(yīng)用現(xiàn)狀

　　現(xiàn)場總線發(fā)展迅速，現(xiàn)處于群雄并起、百家爭鳴的階段。目前已開發(fā)出40多種現(xiàn)場總線，如Interbus、Bitbus、DeviceNet、Modbus、ARCent、P-Net、FIP、ISP等，其中最有影響力的有5種，分別為FF、Profibus、HART、CAN、LonWorks，如表所示。

　　FCS全數(shù)字化通信使過程控制具有更高可靠性，從傳感器、變送器到調(diào)節(jié)器，均為數(shù)字信號，這就使得復(fù)雜、精確的信號處理得以實(shí)現(xiàn)。因采用數(shù)字總線式通信線路代替DCS1對1的I/O連線，對于大規(guī)模I/O系統(tǒng)，減少了由連線帶來的不可靠，同時(shí)也降低了布線成本。此外FCS還具有互操作性、分散性、EIC(電氣傳動、儀表、計(jì)算機(jī))一體化等優(yōu)點(diǎn)。在由現(xiàn)場總線構(gòu)成的FCS中，儀表實(shí)際上已成為具有綜合功能的智能儀表。EIC一體化結(jié)構(gòu)恰恰是鋼鐵工業(yè)自動化用得較多而又急需的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

　　2.現(xiàn)場總線存在的不足

　　現(xiàn)場總線是一種正在發(fā)展中的技術(shù)，在許多方面還需改善。IEC61158規(guī)定了FF、Profibus、WorldFIP等8種現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)，還有一些事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)，如LonWorks和CAN總線等?，F(xiàn)有8種現(xiàn)場總線為國際標(biāo)準(zhǔn)，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。許多標(biāo)準(zhǔn)的并存，將導(dǎo)致現(xiàn)場總線技術(shù)不易廣泛應(yīng)用。

　　現(xiàn)場總線還存在著瓶頸問題，表現(xiàn)在：(1)總線切斷后，系統(tǒng)有可能產(chǎn)生不可預(yù)知的后果;(2)在本安防爆應(yīng)用中，現(xiàn)有防爆規(guī)定限制總線長度和總線上所掛設(shè)備數(shù)量，同時(shí)也限制了現(xiàn)場總線節(jié)省線纜優(yōu)點(diǎn)的發(fā)揮;(3)系統(tǒng)組態(tài)參數(shù)過于復(fù)雜，不易掌握，而其設(shè)定的好壞對系統(tǒng)性能影響很大。

3.現(xiàn)場總線在中國

　　以智能化現(xiàn)場儀表為基礎(chǔ)的現(xiàn)場總線系統(tǒng)與傳統(tǒng)系統(tǒng)相比，其優(yōu)點(diǎn)不僅在控制方面，更多的是在自診斷、自校正等自動管理方面。但國內(nèi)使用的系統(tǒng)規(guī)模一般不大，沒有把管理自動化和遠(yuǎn)程診斷功能納入系統(tǒng)，因此無法發(fā)揮FCS降低運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用的優(yōu)勢，所以與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)相比，現(xiàn)場總線的優(yōu)點(diǎn)沒有完全體現(xiàn)出來，現(xiàn)在國內(nèi)還有很多企業(yè)對現(xiàn)場總線技術(shù)和產(chǎn)品是否成熟可靠持懷疑態(tài)度?，F(xiàn)場總線在中國需進(jìn)一步促進(jìn)其快速發(fā)展，最主要的則是推動企業(yè)對現(xiàn)場總線的應(yīng)用。

　　我國是發(fā)展中國家，還不擁有自主版權(quán)的現(xiàn)場總線。我們應(yīng)謹(jǐn)慎對待出現(xiàn)在現(xiàn)場總線問題上的爭論，它已阻礙了工業(yè)自動化領(lǐng)域網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和產(chǎn)品的更新?lián)Q代，我們應(yīng)抓住網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的新機(jī)遇，努力發(fā)展我國自己的現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)業(yè)。

　　4.發(fā)展方向

　　現(xiàn)場總線是一種正在發(fā)展的技術(shù)，在過程控制領(lǐng)域?qū)ζ湟笫牵?1)改善實(shí)時(shí)性，不允許有不確定性;(2)克服本安防爆對總線中節(jié)點(diǎn)數(shù)和電纜長度的限制，加強(qiáng)現(xiàn)場總線本安概念理論研究;(3)實(shí)現(xiàn)可互操作性和信息處理現(xiàn)場化。今后，對上述3方面還要進(jìn)行積極研究、不斷探索。實(shí)時(shí)性和可互操作性是以太網(wǎng)在工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用所要解決的重要問題。

　　由于Ethernet技術(shù)的快速發(fā)展，其介入控制已成為事實(shí)。Ethernet的主要特點(diǎn)是：數(shù)字式互連網(wǎng)絡(luò)、可操作性、開放性和高網(wǎng)絡(luò)功能。網(wǎng)絡(luò)功能包括實(shí)時(shí)性、可靠性等。而開放性最為重要。Ethernet是世界上應(yīng)用最為廣泛的計(jì)算機(jī)通信技術(shù)之一，受到廣泛技術(shù)開發(fā)支持，而且已使用多年，具有大量軟、硬件資源和開發(fā)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。在以太網(wǎng)上層應(yīng)用的TCP/IP協(xié)議也已開發(fā)較成熟;絕大多數(shù)PC機(jī)均提供以太網(wǎng)接口，操作系統(tǒng)也已配備TCP/IP協(xié)議;以太網(wǎng)適配器及其相關(guān)產(chǎn)品價(jià)格低廉，一塊以太網(wǎng)網(wǎng)卡的價(jià)格只是Profibus、FF等現(xiàn)場總線網(wǎng)卡的一小部分;而且許多現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)已向上支持以太網(wǎng)，其中主流現(xiàn)場總線FF于2000年3月宣布用以太網(wǎng)增強(qiáng)H2的方案。

　　因此，一般認(rèn)為整合Ethernet和TCP/IP技術(shù)的現(xiàn)場總線是今后發(fā)展的主流體系和應(yīng)用熱點(diǎn)。