現場(chǎng)總線(xiàn)控制系統(FCS)的應用現狀和發(fā)展趨勢

　　1.應用現狀

　　現場(chǎng)總線(xiàn)發(fā)展迅速，現處于群雄并起、百家爭鳴的階段。目前已開(kāi)發(fā)出40多種現場(chǎng)總線(xiàn)，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全數字化通信使過(guò)程控制具有更高可靠性，從傳感器、變送器到調節器，均為數字信號，這就使得復雜、精確的信號處理得以實(shí)現。因采用數字總線(xiàn)式通信線(xiàn)路代替DCS1對1的I/O連線(xiàn)，對于大規模I/O系統，減少了由連線(xiàn)帶來(lái)的不可靠，同時(shí)也降低了布線(xiàn)成本。此外FCS還具有互操作性、分散性、EIC(電氣傳動(dòng)、儀表、計算機)一體化等優(yōu)點(diǎn)。在由現場(chǎng)總線(xiàn)構成的FCS中，儀表實(shí)際上已成為具有綜合功能的智能儀表。EIC一體化結構恰恰是鋼鐵工業(yè)自動(dòng)化用得較多而又急需的控制系統結構。

　　2.現場(chǎng)總線(xiàn)存在的不足

　　現場(chǎng)總線(xiàn)是一種正在發(fā)展中的技術(shù)，在許多方面還需改善。IEC61158規定了FF、Profibus、WorldFIP等8種現場(chǎng)總線(xiàn)標準，還有一些事實(shí)上的標準，如LonWorks和CAN總線(xiàn)等?，F有8種現場(chǎng)總線(xiàn)為國際標準，它們采用的通信協(xié)議完全不同，因此要實(shí)現這些總線(xiàn)的兼容和互操作十分困難。許多標準的并存，將導致現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)不易廣泛應用。

　　現場(chǎng)總線(xiàn)還存在著(zhù)瓶頸問(wèn)題，表現在：(1)總線(xiàn)切斷后，系統有可能產(chǎn)生不可預知的后果;(2)在本安防爆應用中，現有防爆規定限制總線(xiàn)長(cháng)度和總線(xiàn)上所掛設備數量，同時(shí)也限制了現場(chǎng)總線(xiàn)節省線(xiàn)纜優(yōu)點(diǎn)的發(fā)揮;(3)系統組態(tài)參數過(guò)于復雜，不易掌握，而其設定的好壞對系統性能影響很大。

3.現場(chǎng)總線(xiàn)在中國

　　以智能化現場(chǎng)儀表為基礎的現場(chǎng)總線(xiàn)系統與傳統系統相比，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(dòng)管理方面。但國內使用的系統規模一般不大，沒(méi)有把管理自動(dòng)化和遠程診斷功能納入系統，因此無(wú)法發(fā)揮FCS降低運行維護費用的優(yōu)勢，所以與傳統產(chǎn)業(yè)相比，現場(chǎng)總線(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)沒(méi)有完全體現出來(lái)，現在國內還有很多企業(yè)對現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)和產(chǎn)品是否成熟可靠持懷疑態(tài)度?，F場(chǎng)總線(xiàn)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(dòng)企業(yè)對現場(chǎng)總線(xiàn)的應用。

　　我國是發(fā)展中國家，還不擁有自主版權的現場(chǎng)總線(xiàn)。我們應謹慎對待出現在現場(chǎng)總線(xiàn)問(wèn)題上的爭論，它已阻礙了工業(yè)自動(dòng)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，我們應抓住網(wǎng)絡(luò )發(fā)展的新機遇，努力發(fā)展我國自己的現場(chǎng)總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )產(chǎn)業(yè)。

　　4.發(fā)展方向

　　現場(chǎng)總線(xiàn)是一種正在發(fā)展的技術(shù)，在過(guò)程控制領(lǐng)域對其要求是：(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(xiàn)中節點(diǎn)數和電纜長(cháng)度的限制，加強現場(chǎng)總線(xiàn)本安概念理論研究;(3)實(shí)現可互操作性和信息處理現場(chǎng)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)現場(chǎng)應用所要解決的重要問(wèn)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：數字式互連網(wǎng)絡(luò )、可操作性、開(kāi)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(kāi)放性最為重要。Ethernet是世界上應用最為廣泛的計算機通信技術(shù)之一，受到廣泛技術(shù)開(kāi)發(fā)支持，而且已使用多年，具有大量軟、硬件資源和開(kāi)發(fā)設計經(jīng)驗。在以太網(wǎng)上層應用的TCP/IP協(xié)議也已開(kāi)發(fā)較成熟;絕大多數PC機均提供以太網(wǎng)接口，操作系統也已配備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等現場(chǎng)總線(xiàn)網(wǎng)卡的一小部分;而且許多現場(chǎng)總線(xiàn)標準已向上支持以太網(wǎng)，其中主流現場(chǎng)總線(xiàn)FF于2000年3月宣布用以太網(wǎng)增強H2的方案。

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