基于FDT与Fieldbus的分散控制系统设计工控DCS技术探究

分散控制系统发展趋势

自50年代末期，计算机开始应用于工业过程控制领域，数字式控制技术取得了长足的发展，此后微处理机技术和数字通讯技术的飞速发展，促使了1975年分散控制系统的诞生。三十年来，分散控制系统在工业生产过程中迅速普及，目前广泛应用于电力、石化、冶金等行业，分散控制系统的应用大幅度地提高了生产过程的安全性、经济性、稳定性和可靠性。

随着网络通信技术、计算机硬件技术、现场总线技术、各种组态软件技术、数据库技术等信息技術の發展，以及用户對先進的控制功能與管理功能需求增加近年來各DCS廠商纷紛推出以Information (信息) 和Integration（集成）為主要標誌的大型分散制御系統（DCS）。

现场总线及应用现状

现场总线（Fieldbus）是90年代中期發展起來的一種新技術，是將場景中的智能儀表設備連接成實時調節網絡遵循ISO開放系統互連協議雙向傳輸支持雙向多點總線式全數字通訊。現場總線技術順應了“智能化、大數據化、高效能用電、高可靠性”自控技術發展主流，是當今自動調節技術發展熱點代表工業調節領域未來一種發展方向。

FDT 技术

FDT ( Field Device Tool) 是一种开放独立公开軟體界面規範描述工程框架与设备軟體組織之间软件界面与相互关系。FDT规范主要包括两个要素：设备类型管理器(DTM)、框架應用程序(FA)。它们是基于客户端与服务器模型，其中 DTM 作为框架應用程序管理服务器组件。

3.1 FDT 框架應用程序(FA)

FDT 框架應用程序提供 FDT 界面，可以集成各种类型 DTMs，并通过 DTMs 访问现场设备实现数据交换与管理。保证了系统的一致并可实现多用户环境 与 客户-服務器操作。

3.2 设备类型管理器(DTM)

设备类型管理器（Device Type Manager, DTM）是一种由制造商提供给现场仪表进行配置参数设定的组件，它必须在符合 FTD 规范的一个图形用户界面运行。在集成到工程项目时，由于不同供应商可能有不同的DTCs，因此需要一个统一标准来确保可以无缝连接所有这些来自不同厂家的设备。这就是为什么DTCs被要求遵守特定协议，以便能够无缝工作在任何其他支持该协议的平台上。这意味着，即使你使用的是A公司或B公司制造的一些工具，只要它们都遵循同样的标准，你就可以轻松地将它们添加到你的解决方案中，而不需要担心它们之间没有兼容问题，这样就节省了一大笔时间和金钱，同时也降低了风险，因为你不再需要担心由于第三方工具的问题而导致整个项目失败的情况发生。

基于FDT集成Fieldbus 的 DC S 系统模型

在传统自动化项目中，大量来自不同供应商但又具有不同能力水平的人员参与进来了，这导致大量资源浪费。而且，由于缺乏一个全面的视角来整合所有这些元素，使得难以获得对整个自动化解决方案有效性的全面理解。此外，当涉及到跨越多个站点或设施时，更复杂的情形出现，对企业来说这是一个巨大的挑战。为了应对这一挑战，我们引入了一种名为 “服务导向”的方法论，该方法论强调通过优先考虑业务需求以及从最终用户那里获取反馈来构建高效且易用的自动化解决方案。

通过这种方式，我们能够确保我们的解决方案既满足当前业务需求，又预见未来可能出现的问题，从而最大限度地减少成本并提高效率。在实践中，这意味着我们会专注于那些真正能带来价值的地方，比如说更精细的地理位置感知和更强大的数据分析能力，而不是仅仅追求最新最酷炫的人工智能算法。

然而，有时候即使采取这样的策略，也无法完全避免一些常见问题，如过载网络瓶颈或是某些关键部件故障。但正因为如此，我们还会利用云计算服务提供者作为我们的合作伙伴，他们拥有全球范围内分布好的数据中心，可以帮助我们快速扩展存储空间，并根据实际情况调整资源配置，以确保我们的自动化解決方案始终保持最佳性能。此外，我们还会采用最新的人工智能算法，为客户提供更加个性化和灵活的服务，从而进一步提升他们对产品质量认知层次。

最后，但绝非最不重要的事项之一，在实施这个计划之前，我们还必须进行彻底的心智映射活动。这是一个非常重要步骤，因为它允许我们识别出潜在的问题，并提前做好准备以防止其影响到最终结果。在这个阶段里，我建议团队成员应该聚焦於试图想象如何创造一個世界，在那個世界裡無論我們遇到了什麼問題，都會有一個完美解決之道。我們還必須確保每個人都明白這個計畫並不是一次性的活動，而是一系列连续不断的小步伐，這些小步伐最終將導致我們達成了目標。

5.FCT 应用的案例研究

为了验证本文提出的概念，本文将讨论几个具体案例研究，以此展示如何利用基于 FCT 的方法学去改善现有的自动化解决方案。在第一个案例研究中，一家电气公司发现自己正在使用大量手动记录的手动记录流程。当他们尝试升级为现代自动化工具时，他们发现许多现有的工具不能很好地协同工作，因为每个工具都有自己的独特格式和结构。本文提出使用基于 FCT 的方法学来创建一个单一且通用的格式，将所有相关信息收集起来并整合到一个中央数据库中，从而简化日常运营并提高决策质量。此外，还介绍了一种新的报告生成模块，该模块可以根据组织内部政策生成报表，并适应变化，不断更新内容以反映最新统计数据本身。此报告模块对于监控绩效指标至关重要，它让领导层能够快速了解哪些区域表现良好，以及哪些区域需要额外关注。

第二个案例研究涉及一家化学品制造商，该公司正在寻找一种方式来优雅地整合其庞大的历史库存数据集合。一旦成功完成这项任务，他们希望能够访问这些历史交易记录，以便更准确地评估市场趋势并作出明智决策。本文展示如何借助基于 FT 的FTI 插件，将历史交易记录转换为易于分析形式，然后将其加载到企业级BI 平台上供分析师查看。此插件极大地方便了人们访问旧交易记录所需花费时间，从而加快决策速度同时提高透明度。

第三个案例研究则是在电子消费品零售业，一家零售集团想要找到一种简单直接有效方式去跟踪销售性能，同时也希望看到详细销售渠道中的流量走势本文介绍了一套专门用于零售业IT基础设施上的FTI插件，该插件结合现代物联网(IoT) 技术，可以实时捕捉销售数据并将其发送回中央仓库供进一步分析。这套插件显著简 化 了监控店铺销售状况所需执行手段，让管理员能够更加集中精力开发新商品创新营销策略，同时维持高水平服务体验，为顾客带来的更多愉悦感受成为竞争力的核心驱动力之一。

综上所述，本篇文章旨在探讨当前工业自动化学科领域中的众多挑战及其对企业成功不可或缺角色，并提出了一系列创新思路用于克服这些挑战。本文阐述了如何利用FTC理论指导企业选择正确的人才培养路径，以及如何通过增强人工智能(AI) 在业务流程中的作用从根本上改变现有的操作模式。虽然我知道很多读者可能认为AI仍然是个神秘力量，但我相信，如果我们愿意学习它，就不会感到恐惧。如果AI能帮我们做决定，那么人类就会自由去创造价值，无需拘泥繁琐重复劳作。我坚信，如果正确融入AI的话，那么未来看似不可预测甚至有些奇怪的事情都会变得清晰明朗，而且这样做也是必要条件，要想实现真正意义上的个人自由生活状态。”

6 结语：

当今社会，对科技高度依赖已经成为事实，无疑这对于现代社会产生深远影响尤其是在工业领域。而随着人工智能(Artificial Intelligence, AI)、互联网(Internet of Things, IoT)，以及其他相关科技不断涌现，它们逐渐渗透到了各行各业，使得传统机械装备慢慢变成了“聪明”的机械装备——或者说，“脑子里的电脑”，因此，在这样的背景下，对待“产业4.0”时代，每个人都应当具备一定程度的心态调整以及知识更新才能顺利适应这波巨大的变革潮流。不管怎样，每个人都是未来世代塑造者的角色，因此，无论处境何处，都请勇敢迈出一步，让您贡献您宝贵的一份力量！