流程行业工业通讯技术发展趋势

流程行业的工业通讯应用分为两部分，第一部分为控制器之上的控制、管理及信息层，第 二部分为控制器之下的信息输入输出的I/O层，这两部分由于所处环境、信息量以及面对对象 的差异会产生技术应用的巨大差异。控制器之上的部分，可以预见未来极有可能是以基于 Windows、Linux等操作系统的高速以太网+OPC UA构建高速、高效、通用的互联网络。在此，本文重点讨论控制器之下的 I/O层的通讯技术。

1　流程行业现场层未来需求

流程行业现场层未来发展的六大主要特点分别为：

（1）现场信号和控制室距离较远，且越来越远

流程行业的装置规模通常 较大，大型化工和炼化装置甚至可达1平方公里，现场信号到 控制室机柜间有较长的距离需要传输。随着管控一体化的要求和生产安全要求的提高，传统的控 制室和机柜间不再布置在装置附 近，而是在整个厂区集中放置， 这样传统的点对点信号传输必然带来大量的电缆成本。

（2）管理的要求越来越高，且要求来自现场的信息越来越多

传统的4~20mA已经不能满 足未来发展的要求，智能变送器的大量辅助信息需要传送到中央控制室进行集中分析。此外，对于现场的震动、腐蚀、泄露等等，以人工巡查信息的方式将被自动化的方式替代，从而使来自现场的信息成倍加，对通讯带宽提出更高的要求。

（3）流程行业现场的防爆要求

流程行业产品或原料通常含有易燃易爆气体、液体或粉尘，安放在现场电子部件要具有防爆的能力，现场要尽量减少动 火操作。

（4）流程行业现场供电不易

很多装置是露天设备，且有防爆要求，要限制现场220V交流v> 电使用的频率。

（5）开放性和通用性的要求提高

现场的设备数量和种类越来越多，不仅仅是传统的温度压力流量物位，来自不同品牌、不同功能 和特点的特殊设备加大了管理人员对设备配置和管理的难度。各种设备需要具有相对通用的接口和系统，自动识别现场设备并自动加载正确的驱动。

（6）控制器负荷大幅提高

传统的PID控制逻辑已无法满足未来控制系统的运算需求，大量复杂的运算、智慧型分析工作不再依赖基于windows的计算机。嵌入式控制器将承担越来越多的工作，与操作员的接口也将不完全依赖于上位机服务器。可靠、低功耗的单机控制器模式也将无法承担繁重的运算任务，控制器集群化会成为未来的趋势。

总而言之，未来的I/O通讯系统将可能是基于控制器集群的，自适应、端到端、高速、可靠的通讯 系统。

2　流程行业工业通讯技术发展趋势

因而，流程行业工业通讯技术发展需要实现以 下几点：

（1）控制器集群的协作处理能力及多对多的冗 余模式。大量控制器协同处理复杂运算逻辑，控制 器间自动协调负荷分配并实现多对多的冗余，当部 分硬件实体发生异常时其他实体自动接管负荷，所 有过程无需人员干预。

（2）基于双线以太网的高速现场通道和通用接 口可使任何设备可以在任何地点接入网络，并实现高速数据传输。

（3）具备驱动传输能力的通用应用协议。这意味着设备接入网络，系统平台会自动识别到设备并加载合适的驱动。如果系统无法找到合适的驱动， 网络协议支持驱动从设备中上载，从而实现设备的即插即用。

（4）面向设备名称的扁平化寻址方式。在整个控制区域内对智能设备进行统一寻址，不再依赖于控制站-通讯卡-I/O卡-通道的逐级寻址方式，设备间的访问实现真正的端到端。

（5）基于MESH网络的信道冗余模式和可靠的数据路由功能。打破原有的1:1冗余模式，通讯的可靠性来自于多路径的可靠数据传输。

（6）支持各种应用和服务的工业操作系统。设备制造商具有充分的自主权，尽情发挥设备能力。先进的工业操作系统为来自不同供应商的驱动和服务提供展示平台。

【中控技术在现场总线方面的技术研究和产品开发应用已有20余年的历史。1996年承担国家 “九五”重点科技攻关项目96-749“现场总线控制系统的开发”，并获国家科技进步奖二等奖；2000年， 推出具有自主知识产权的HART协议圆卡；2007年， 主持设计的“EPA”正式成为IEC-61158第14种现场总线国际标准；2011年，正式推出全面支持FF总线的DCS产品ECS-700及SAMS资产管理软件，并成为世界上第3个通过最新61b FF主机认证标准的公司。 2018年，FCS系统通过中国石油和化工联合会组织的专家鉴定，鉴定认为中控技术的FCS系统性能安全可靠，技术指标先进，满足炼油化工生产应用FF控制系统的要求，达到国际先进水平。】