现场总线国内推广应用已取得成绩 但发展放缓

　　我国流程工业现场总线应用的发展探讨

　　在流程行业中，为什么需要像FF这样的现场总线？国外是怎样看待这个问题的？其实不只我国对FF现场总线的应用感到困惑，在德国同样也存在问题和挑战。在今年《流程工业》杂志的第一期就刊登过一篇名为《讨论现场总线应用中的症结》的文章，介绍了德国7位专家（用户和仪表厂商）在圆桌会议上发表的各自的看法。讨论得出的结论是：FF现场总线本身工作表现很出色，但现场总线设备的集成存在较大问题。现场总线系统的优点包括：现场总线品种和规格满足用户要求；故障诊断简单方便；在空间非常紧张的流程设备中，现场总线系统能很好解决问题。主要问题包括：现场总线设备的集成性能迟迟不能满足用户要求；难以接受微软操作系统频繁升级给现场总线应用带来的影响。

　　为了使问题一目了然，笔者设计了一张中德业内人士对流程工业用现场总线的看法比较表，如表1所示。从中我们可以明显看出，德国专家的困惑更多集中于现场总线的技术，特别是设备集成与最终用户的期望相距甚远；而国内的困惑更多的还是对现场总线价值的认识问题和培训及服务还不能跟上等问题。

　　为此，笔者认为FF在我国发展速度放慢的原因可能有以下三个方面：

　　缺乏有力的应用支持

　　我国没有第三方的FF应用技术支持服务机构，来自供货厂方的技术支持在FCS应用上不能认为是强有力的。因为当FF的系统和仪表来自多个供应商时，某个供应商的技术支持难免是跛脚的。据说在德国法兰克福H chst工业园区，在遇到紧急情况时，可以很快得到FF技术专家和检测实验室的帮助。我们期待在我国，也能在短期内出现这样的第三方的FF应用技术支持服务机构。

　　缺乏FCS使用和维护的合格培训

　　在大规模使用FF产品的企业，应对流程设备的操作人员和现场总线系统的维护人员进行合格培训。对DCS系统熟悉的人员不经过FCS培训和考核，不应上岗，中海油壳牌联合石化公司应用FF的成功经验也有力地支持这个判断。

　　对现场总线价值认识不到位，远未挖掘FCS的潜力

　　用户对系统底层信息化（控制、诊断、管理）改造的需求是现场总线技术推广的原始动力，模拟技术难以全面地满足这些需求。HART技术既有模拟信号传输的简捷和使用方便等优点，又可利用数字技术提高仪表的智能化水平，至今仍然获得国内外自动化业界的青睐。不过，限于HART的主从通信机制及其处理能力和带宽的限制，致使HART仪表的诊断能力相当有限，只能发出诊断报警，较为详细的故障信息还必须由主机发出查询后才可发出，因此有人将此归类于所谓“被动式诊断”。而FF智能仪表的性能随着较为复杂的传感器和过程诊断技术的发展而不断提高，其诊断数据作为设备反馈信息的一部分，可主动而连续地向主系统报告和刷新。最近几年才出现的高级物理层诊断，使整个系统的监控范围大为扩展，不但可以对故障做出诊断，而且还能够对那些尚未发生故障但有可能发展为故障的一些问题发出预警，这些都是HART所难以企及的。

　　现场总线最大的利益体现在生产装置投运之后长期的维护和运行中，这方面还需积累经验不断改进，这还有很长的路要走。

　　为什么设备集成是难点？

　　在理论上，现场总线标准的实现容许仪表和控制系统之间的连接“即插即用”（plug-and-play），但要达到这一理想境地常常遇到困难，主要是因为：不同的仪表供应商和系统供应商的产品设计者和实现者，对同一标准会有不同理解和解释；标准本身在变化和版本更新；不同供应商对标准的适应速度存在差异；仪表设备和控制系统的生命周期不同，致使在任意一个时间，市场存在多种版本的产品。

　　HART解决这一问题采用了只有一个主系统开发包，不管哪个系统供应商都是直接从HART通信基金会取得HART主系统的开发包。也就是说，HART通信只存在一个相同版本的主系统，不管是哪家厂商提供的，实质上都是同样的实现。FF做不到这一点，因为不同的系统厂商和仪表厂商可能都用不同的开发包。标准虽然完全一致，但实现却不是真正一致的。

　　怎么解决这一难题呢？在当前，有些提供控制系统的大公司为保证市场上常用的仪表都能和自己的系统即插即能投用（plug-and-work），专门建立了现场设备集成中心FDIC。譬如，ABB为保证市场的常用FF仪表与其800xA、Freelance 800F等系统集成，在2004年就成立FDIC。FDIC每季度要测试120种仪表设备，每台设备的平均测试周期为12周。现在在其ABB集成解决库中累计已有超过50个仪表厂的六七百种仪表产品通过测试，可与其控制系统无缝集成。

　　中海油壳牌联合石化公司一条成功经验就是：保证每台仪表都要通过HIST（主机互操作测试）。

　　现场总线共用技术——设备集成，追求将系统中所有的智能仪表或设备的数据和功能性，不论采用何种协议，都可无缝地为整个自动化系统所利用。只要真正实现了这个目标，就能使最终用户接受在工业自动化和过程控制领域中存在多种现场总线和工业以太网的现实。但目前进展远不能满足用户要求，即使同一种现场总线协议仍然存在设备集成的头疼问题。

　　今后如果设备集成的标准正式推出并经过认证，也许这方面的问题就不会像今天这样突出了。

    价格因素 由于采购费用高，总成本并无节省而不愿采用 采购和实施成本可以接受性能因素 节省电缆投资、节省空间、调试进度快 对现场总线设备的品种和规格均表示满意；节省安装空间；流程设备调试进度快；故障查询容易，易于维护保养

　　不用原因 样本工程未起到充分的示范作用；对现场总线价值认识不到位，因而使决策者望而却步 不愿在德国本土使用而在国外生产基地使用，因为现有设备性能好运行正常；新上大项目少；负责生产运行的技术人员宁愿采用成熟技术

　　主要存在问题 缺乏FCS使用和维护的合格培训；缺乏有力的应用支持；对现场总线价值认识不到位，远未挖掘FCS潜力 如何解决现场仪表集成问题、长期使用的稳定性、大量信息有效利用问题

　　改进方向 加强对现场总线价值取向的认识；加强对现场总线系统设计者、施工者和运行、维护人员的培训 首先是巩固、改进和提高现有技术，而非过分引入新技术；新技术引入应遵从国际标准；充分尊重用户意见，用户参与制定改进要求（如过程控制系统的使用寿命20年，而IT技术每3~4年更新换代，致使流程工业难以接受这种速度）

　　作者介绍：上海工业自动化仪表研究所  彭 瑜

    彭瑜，上海工业自动化仪表研究所教授级高工。中国自动化学会理事，中国仪器仪表学会专家委员会委员，PLCopen中国组织主席。