浅析FCS在工控领域中的应用和发展

刘洪波

摘   要：FCS是继DCS后在工控领域中产生的又一款优秀的控制系统，随着科技进步FCS在工控领域中的研发工作正在伴随着市场的需求不断深入，FCS技术得到了进一步的提升。本文就目前FCS技术在工控领域实际应用中还存在着哪些不足以及自身拥有的优势，尤其是在应用和发展方面进行简要分析，从中找出一条适合FCS技术发展的方向，达到FCS能够在工控领域得到广泛推广和普及应用之目的。

关键词：FCS  工控领域  应用  发展

中图分类号：TP273                                文献标识码：A                        文章编号：1674-098X（2019）12（a）-0098-02

工业市场对控制系统的需求越来越苛刻，目前的PLC和DCS显然不能满足这一需求。尤其是工控领域内针对石油化工行业对控制系统提出的特殊需求的背景下，出现了被称之为现场总线控制系统的新一代控制系统即FCS。为了充分利用现场仪表的智能化特性，工控领域的科技工作者研发出了FCS，它的数字通讯技术完全替代了DCS系统4～20mA模拟量的传输技术。随着FCS技术不断发展和成熟，该技术朝着与现场智能化设备管理控制一体化的方向发展，这将势必引发FCS在工控领域内一场轰动的工业控制系统的革命。

1  FCS简介

FCS是英文词组Fieldbus Control System的缩写，是现场总线控制系统的意思。FCS充分吸取了当今计算机技术、网络通讯技术、PLC技术和DCS技术等先进技术的核心，在PLC和DCS不能进一步满足工控领域市场需求的背景下，FCS以其独特的控制方式出现在工控领域，使广大的工控领域业内人士眼前一亮，看到了FCS未来的美好发展前景，对FCS充满了希望。FCS初衷的设计理念是依据工业生产现场智能设备的特点，与中控室上位机进行物理上的连接，继而形成一套完整的控制系统。FCS一经出现在工控领域便充分展示了其独有的魅力特点，属于自动化生产过程中极其重要的控制系统，其独特的功能表现在风险全分散性、系统全放开性、可操作性、智能仪表数字化连接、网络全数字化全双工通信等技术特点，这些先进的技术是目前PLC和DCS望尘莫及的。特别是在网络技术方面，在计算机局域网范畴FCS充分融进了数字式互连网络和高网络功能等技术特点，包括网络通讯的实时性和可靠性，而开放性尤为重要，这些成绩标志着FCS技术在工控领域中迎来了新的发展机遇，开创了新一轮的技术革新，引领了工控领域自动化控制系统新的发展方向，同时这场技术进步对工业社会各个领域产生了很大的影响。

2  FCS在工控化领域中的优势

2.1 增强了现场信息的集成能力

在工控领域FCS完全展示了现场总线控制系统的强大功能，它的应用和大力推广，提高了工控领域在现场对被控对象的控制和协调能力，特别是用户能够通过现场的总线从被控智能设备中获得大量极具有价值的数据信息。FCS采集到的这些数据信息就能够完全满足当今大规模、工艺过程复杂的工业生产自动化的需求，而且这也为计算机集成制造系统进行数据信息处理和转换等提供极大的便利条件。工控领域中现场总线的种类很多，均为数字化通讯的网络模式。

2.2 FCS具有开放性、互换性、可操作性等优势

FCS跟DCS的区别之一，就是它通讯协议的对外开放性，其结果是有利于不同系统网络之间的互联，彼此能够建立起通讯机制。由于现场总线控制系统中的设备都具有相同标准的总线协议，这样不同现场总线控制系统的生产现场设备就具有了互换性和可操作性的特点，从而减少了用户的备品备件，节省了设备的维护成本。只有统一的现场总线标准才是开放的现场总线控制系统必备的技术条件[1]。通过进一步的完善使得FCS在工控领域的各个方面都更具优势。

2.3 FCS具有可靠性高和可维护性好的特点

可靠性高和可维护性好是工控领域中控制系统追求的目标，而这两个方面的技术特点正是FCS具有的重要优势。特别是目前的现场总线当中，其工控领域内的SCADA系统大多数都是采用总线连接的模式进行监控，少部分也有利用简单的I/O方式连接而成的系统。这些连接模式对于工控领域中的某些规模较大的系统来说，这个控制系统就存在着非常多的不可靠因素，而且系统中的很多接线点在有些情况下经常会受到人为和环境等恶劣因素的严重影响，这就使得整个系统存在着安全隐患，甚至会在系统运行过程中因此而导致系统瘫痪。所以要确保整个系统能够安全地运行，系统就要实时地对现场所有的被控设备进行不停地检测和诊断，而且这种诊断的方式必须是在线的模式。当系统在线检测并诊断到故障后立刻上报，同时系统会将发生故障的按照类型和分区记录。这样做的目的是提高了系统的安全可靠性。另外，系统在对生产现场设备进行远程操作和监控期间，所有现场设备的控制参数都是预先设置好的，如果系统检测到故障，马上在线进行修改参数值，充分体现了FCS可维护性的特点。

3  FCS存在的不足

在工控领域中由于FCS是新生事物，因此它必然在某些方面存在着不足，不能满足工控领域内各行各业对控制系统的所有需求。而且FCS目前还处于探索和发展的初级阶段，故FCS在控制、网络通讯等方面还存在一定的不足，其仍然需要不断发展和完善。

当前FCS在工控领域应用过程中，虽然其能够对工业控制起到很好的帮助作用，然而，其网络通讯安全问题一直是业内人士心中打不开的死结。特别是FCS在运行过程中只有一条总线在进行通讯工作，假如总线由于某种原因出现异常，那么整个控制系统就会出现致命的故障，就会给企业带来巨大的损失。

目前工控领域内的现场总线类型和工作标准较多，它们采用的通信协议完全不同，因此要实现这些总线的兼容和互操作十分困难，特别是现场仍然需要大量的自控设备，然而，利用不同模式的总线才能将这些自控设备连接起来。但是，目前工控领域还没有一定的标准对这些自控设备进行规范和约束，因此设备之间的互换就行不通。众多总线标准的并存，这就导致了现场总线技术不易广泛应用。

FCS中使用的各种设备的价格都非常昂贵，增加了工控领域控制系统的投资成本，这也是目前很多企业不采用FCS的原因之一。

4  FCS在工控领域中的应用

FCS技术从开始在工控领域内推广，尤其是在石油化工行业应用之后，其逐步在世界工业大范围得到应用和推广。FCS技术经过实践证明，现场总线模式为工控领域控制系统带来很多益处。尤其是在环境恶劣的场所，FCS充分发挥了其独有的抗干扰能力强、数据传输快且准确无误等技术特点。在工控领域的自动化控制系统模式当中，控制系统系统的结构出现了极大的变化，其中在网络信号传输条件下，传送联络特征是这些变化当中最为突显的一个特征。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[2]。

5  结语

FCS在工控领域属于新型研發的一种自动化控制系统模式，与其它控制系统模式相比较FCS具备了更加强大的控制功能。这种功能完全适应工控领域自动化控制系统发展的需求，特别是FCS具有的分散化、智能化和网络化转型等技术特点，的确为工控领域自动化控制系统发展注入了强大的动力。科技在进步，随着FCS技术的突飞猛进的发展，总有一天FCS定会取代或者与DCS技术相融合，FCS必定会成为未来工控领域控制系统中的中流砥柱。

参考文献

[1] 刘菁.现场总线在FCS系统中的应用和发展[J].港口装卸，2004（5）：24-26.

[2] 陈劲松.FCS在工业自动化领域的应用及发展[J].山东工业技术，2018（3）：140.