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FCS在工业自动化领域的应用及发展.doc

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FCS 在 工 业自 动 化 领 域的 应 用 及 发展 陈劲松 中 国 电子 科 技集 团 公司 第 三十 八 研究 所 摘 要: FCS 是继集散控制系统之后的新一代控制系统, 也是现在工业自动化技术的研 究开发和应用热点之一, 本文对FCS 的优点和缺点进行了简单的介绍, 进而对 FCS 在工业自动化控制领域中的应用与存在的问题进行了分析研究, 最后分析 了FCS 在工业自动化领域未来的发展趋势。 关键词 : FCS; 工业自动化; 控制领域; 1 FCS 的简述 随着科技的迅速发展, FCS 在工业自动化领域的应用越来越广, FCS 即现场总线 控制系统的英文名称缩写, 它是在计算机网络技术、 微电子技术以及通信技术迅 速成熟的前提下, 结合自动化控制所形成的一种产物。 其主要是根据现场仪表的 形式, 与控制室中人机界面进行连接, 从而形成一个系统, 其特点包含全分散、 全放开、可操作、全数字化等, 属于生产过程中, 重要的自动化控制系统。FCS 在计算机局域网中被称之为自动化处理, 属于自动化领域 的重要组成。 标志着我 国在工业领域中开创了新的发展机遇, 引导着新的发展方向, 同时对计算机自 动化等很多领域产生重要作用。 2 FCS 工业自 动化领 域中的优势 (1) 强化工业自动化领域现场信息集成手段。FCS 的应用, 能够帮助工业自动化 领域增强现场控制能力, 尤其是现场的总线能够从设备中获取非常有价值、 大数 量的信息, 这些信息的收集很好的满足当 前工厂自动化的需要, 并且为 CIMS 系 统进行信息处理以及转变等提供便利。 现场总线的数量非常多, 其类型都是数字 化通信网络形式, 不仅革新了4-20m A 信号, 帮助工业自动化设备更好的进入到 工作状态, 同时及时检测到故障, 对所有参数都及时统计、 传送。 与 此同时系统 能够帮助工业自动化实现远程操作控制基础上, 对远程参数也能够及时备份, 分析其中的变化原理, 从中寻找更理想的发展手段。 (2) 互换性、 可操作性、 继承性等优势。 针对不同生产厂家, 其产品都需要保持 相同的标准, 这方面能够很好的凸显出互操作性特点, 同时也隐藏着互换性优 势。 设备本身就具有非常强的集成能力, 加上系统属性为开放式, 能够满足自身 厂商需求基础上, 其他厂商可以根据自己专项特长为基础, 积极采取控制技术, 比如说常见的控制算法或者工艺流程等, 当然也可以包含配方等, 都能够渗透 到系统中, 从这些方面来看, 市场中很多监控系统都是面向不同行业。 (3) 可靠性较高、 可维护性较好。 可靠性与可维护性也是重要的优势。 尤其是当 前的现场总线中, 其自动化监控系统基本都是利用总线连接的方式, 或者采取 单一的I/O 形式进行连线, 这些特点针对一些大规模的系 统来讲, 存在很多不 可靠因素, 并且接线点也经常会受到人为、环境等因素的影响, 安全得不到保 证。 系统及时对现场设备进行诊断, 其必须选择在线诊断的形式, 诊断之后如果 发现问题及时上报, 并且将问题类型进行区分记录, 增强了可靠性, 同时现场 设备进行远程操控期间, 其参数都是提前设定好, 如果遇到问题, 及时进行修 改, 体现了其可维护性特点。 3 FCS 存在的 缺陷 对于FCS 来讲, 其具有非常多的优势, 帮助工业自动化领域得到更好的发展, 同时其还属于探索发展阶段, 所以也存在一定的缺陷需要进一步完善。 (1) FCS 其工业自动化领域应用过程中, 帮助其更好的进行工业控制, 但是网络 方面却成为人们十分担心的问题, 尤其是FCS 工作中总线只有一条, 如果总线 因为各种因素的影响出现断开或者其他问题, 整个系统都会受到牵连, 甚至全 盘崩溃。 这个问题困扰着 FCS 在工业自动化中的应用, 当然其出现之后相关人员 一直对其进行研究, 已经总结出一些解决措施, 正常总线其运行包含固定的协 议, 可以对总线的物理层进行技术处理, 比如说冗余技术, 或者对材料进行优 化, 选择光缆等。这样能够在一定程度上减少问题的出现几率。 (2) 现场总线其工作标准以及类型等比较多, 尤其是需要很多的仪表或者设备 等, 这些设备都需要选择不同形式的总线连接, 可是缺少一定的标准对其进行 规范与约束, 这样支持力度也不够, 设备的更换等都会形成一些不便。 (3) 现场总线中安装的各种产品都价格不菲, 相比较来讲, 增加了工业自动化 领域的生产成本, 尤其是总线技术中所需要的仪器仪表等, 更是价格十分昂贵, 虽然分不同的档次, 但是总体来讲还是让企业望而却步。 4 FCS 在工业 自动化 领域中的应用 现场总线技术自开始推广与应用之后, 逐渐在世界工业自动化领域大规模 应用, 我国也不例外, 现场总线技术的应用已经具有了一定的范围, 其引进时间大概 达到3-4 年, 冶金、 制造、 烟草机械以及石油化工等行业都开始引进 FCS。 实践 表明, 积极采用现场总线形式, 其为工业自动化带来很多好处, 可以实现网络通信, 还能够自行控制。 同时其属于通信网络中重要的技术形式, 在信息的接通 以及电源的关闭或者开关阀门等都可以采用指令形式, 都会及时将数据进行统 计。FCS 的应用直接对实际工业运行以及操作等安全进行保证, 同时对于一些比 较恶劣的天气, 粉尘较大、 噪音较大等环境中, 都能够保证系统操作 的准确无误, 他同时不会出现延缓或者推迟等。电磁干扰是比较常见的一种问题, FCS 也能够 很好的预防其产生的影响。 准确将节点进行分散, 并且保证报文简短精炼。 自动 化系统模式中, 系统结构出现很多变化, 这些变化最显著的一点便是网络信号 条件下的传送联络特征, 这一个特征能够利用单个节点为基础, 积极实现自动 化功能形式。 5 FCS 工业自 动化领 域应用问题分析 (1) 现场总线协议范围狭隘。 现场总线其协议范围仅限于控制领域, 虽然总线数 量较多, 但是收到各种因素的影响, 范围比较狭隘, 首先真正的互操作性等优 势, 还需要深入探索。 (2) 现场智能仪表应用不理想。 智能仪表应用相对来讲模块较少, 虽然其包含很 多种基本功能模块, 分为基本、先进等类型, 但是可使用数量较少, 简单控制, 无法实现复杂, 先进的控制算法, 还需要进一步完善。 6 结束语 FCS 属于新型自动化系统模式, 其本身具有非常强的控制功能, 非常符合工业 自动化发展的需要, 尤其是对其中的分散化、 智能化以及网络化转型, 更是提供 了很多的动力, 当然积极推广该技术期间也遇到一些问题, 需要不断对其进行 改进, 为工业自动化领域的发展奠定基础。 参考文献 [1] 白焰, 吴鸿, 杨国 田.分散控制系统与现场总线控制系统 —基础、 评选、 设计 和应用[M]. 北京:中国电力出版社. [2] 阳宪惠.现场总线技 术及其应用[M].北京:清华大学出版社, 1999.
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