一、前言

　　在此2013年将过去，2014年将来临的时候，也就是FF已到20岁的时候，正逢DCS产品市场面临调整提高的时候或数据通信技术发展红火的时候，作者写出这篇文章，帮助从事流程工业自动化的同仁们清理一下思路。

　　首先由于传感器和检测技术的发展，数字化、智能化程度提高，在流程工业中HART和FF、Profibus-PA的相关变送器很普及，原来模拟信号传输方式不再占有半壁江山了。同时，无线通信方式也逐渐融入有互连、互通、互操作能力的DCS之中，成了监视为主的参数检测的可选项。其次，作为DCS派生出来的各种监控系统，功能安全系统、远程测控系统、大型设备的专用旋转机组关键控制系统、不同行业的专用控制系统都在发展，市场细分是必然的趋势。再则，离散制造用控制系统由于已纳入"十二五"发展规划，机器人、3D打印等形成一道风景线，所以流程工业用控制系统应该"企稳"向好发展，在互连、互通、互操作和改善功能、提高服务水平方面多下功夫，甚至要耐得住"寂寞"。

　　两化融合，即信息化、工业化的融合，自动化或管控一体化，在向"企业控制"方向发展，人机界面除大型中央控制室外www.cechina.cn，在现场操作维修中通过移动通信终端得到控制系统相关数据及操作培训仿真系统的普及，已经形成潮流，此外就是全生命周期管理，预测性维护等理念已深入人心，这都使流程工业用控制系统必须以新的面貌迎接新世纪。

　　数据通信技术或网络互连、互通、互操作技术的发展，可以追溯到开放系统的互联参考模型OSI（Open System Interconnection）和局域网标准的发展。我们知道，为了实现互连、互通，即实现物理网络之间的连接和网络数据交换，这要依靠物理层、数据链路层、传输层等；而实现互操作即网络中不同计算机系统之间透明地访问对方资源，就要依靠应用层等了，后者更是各种控制系统的特色了。本节只对前者展开追溯，大致以时间为序进行阐述。

　　（1）美国电子和电气工程师协会IEEE802委员会，30年前制定出局域网（LAN）体系结构。相应有IEEE802.3，即CSMA/CD具有载波监听多路访问/冲突检测网络，或简称以太网，基金会现场总线FF-HSE采用此技术；IEEE802.4和5的Token-Bus、Token-Ring令牌传输协议，FF-H1对应为此标准。

　　（2）IEEE802.6为城域网（MET ropolitan Area Networks, MAN）访问控制方法与物理层规范，用于数据、语音和视频的传输，跨越距离范围较大，网络跨度可达30英里（1英里=1.6公里），传输速率范围从34Mbps到155Mbps。

　　此外还有IEEE 802.7宽带局域网、IEEE 802.8 FDDI光纤局域网、IEEE 802.9综合话音数据局域网、IEEE 802.10可互操作的局域网的安全与保密等。

　　（3）至此，形成了有线通信的一个里程碑，实际这阶段是互联网的大发展，ISO/OSI 7层模型中TCP/IP已经逐渐普及，工厂信息产业在自动化行业中已形成融合之势，即现场总线技术与工业以太网技术已经深入到DCS之中。流程工业大型企业已大量使用集线器、交换机、光纤电缆、多媒体显示等，为管控一体化打开了新的局面。

　　（4）1997年发布了IEEE 802.11无线局域网（Wireless Local Area Networks WLAN）访问控制方法与物理层规范。它和高速的 .11b做到无线局域网络的吞吐率可为1Mbps、2Mbps、5.5Mbps，通讯距离可达305米，移动用户能够获得同以太网一样的性能、网络吞吐率和可用性。IEEE 802.11b标准在北美非常流行，其别称为Wi-Fi（Wireless Fidelity无线保真），俗称无线宽带，它是由一个名为"无线以太网相容联盟"组织所发布，能够在数百英尺（1英尺=0.3048米）范围内支持互联网接入的无线电信号 。

　　（5）作为无线局域网的伙伴或补充，应用于无线个人区域网（Wireless Personal Area Networks, WPAN）的标准IEEE 802.15诞生了。它是在1998年5月成立的专门兴趣小组基础上诞生的，也有称之为基于蓝牙的局域网，它有4个任务组，其中IEEE 802.15.4也称为ZigBee, 属于低速率短距离的WPAN，低电压、低功耗，提供9.6Kbps、20Kbps或25Kbps的数据传输速率，它除去用于家庭控制方案外，工业上应用较广，我国中科博微公司就采用ZigBee技术及相关芯片（别有IEEE 802.15.3即WiMedia，使用超宽带UWB，速率高达480Mbps）。

　　（6）IEEE 802.16宽带无线城域网（WMAN）技术标准，主要用于解决城域网的接入问题，覆盖范围为几公里到几十公里，除提供固定无线接入外，还提供具有移动性的接入能力，包括多信道多点分配系统、本地多点分配系统。

　　另外还有ETSI Hiper Man (High Performance MAN高性能城域网)技术，这个ETSI为欧洲组织。目前WMAN中，在2003年4月，部分IEEE 802.16的领先供应商成立了WiMAX（World Interoperability for Micro Wave Access, 全球微波接入互操作系统），该联盟由Intel公司牵头，当前WiMAX是继Wi-Fi之后最受关注的宽带无线接入技术。

　　（7）IEEE 802.21为无线接口标准，以Intel公司为主导，工作组于2004年3月开始实现3G、WiMAX、Wi-Fi、UWB、Blue Tooth和RFID等同时共存并紧密连接的混合网络（MxN），即实现WLAN、3G到WiMAX之间的语音与数据传输，且能无缝整合。

　　IEEE 802.22解决运营在广播电视频段的感知无线广域接入网络技术。无线区域网络（WRAN）工作于54MHz~862MHz VHF/UHF频段中的TV信道，它可以自动检测空闲的频段资源并加以使用，可向低人口密度地区提供类似于城区所得到的宽带服务。

　　（8）关于3G（3rd-generation）第三代移动通信技术，简称为支持高速数据传输的蜂窝移动通讯技术。2000年5月，国际电信联盟正式公布第三代移动通信标准，我国提交的TD-SCDMA正式成为国际标准，与欧洲WCDMA、美国CDMA2000成为3G时代三大主流技术。我国经过重组，于2009年1月新的中国移动公司获得TD-SCDMA牌照，新的中国电信公司获得CDMA2000牌照，中国联通公司获得WCDMA牌照。从此，由于传输声音和数据的速度上的提升，可在全球范围内更好地实现无线漫游，并处理图像、音乐、视频流等多种媒体信息。

　　（9）关于4G第四代移动通信技术，以正交频分复用（PFDM）技术为核心，它正处于逐步进入市场阶段。它除去数据传输速率比3G高（如从2Mbps提高到10M~100Mbps）外，最重要的是与WLAM、WMAM、WPAN以及W-WAN（无线广域网）兼容，实现与互联网互连互通，实现多种业务的需求，满足定时定位、数据采集、远程控制等综合功能。更重要的是，4G还处于制定标准阶看，所以流程工业自动化系统要把它与流程工业顶层设计结合起来，把远程测控、企业控制、远程维护、远程培训，及把现场层、控制层、制造执行层、管理层有机的结合起来，实现流程工业现代化。

　　（10）工业无线传感器网络（WSN，Wireless Sensors Network）是无线个人区域网WPAN的分支，因其要与无线局域网WLAN及有线局域网LAN相连，所以实际它对IEEE 802.11和IEEE 802.3~4标准有关，从而形成工业自动化控制系统的一个分支：工业自动化无线网络。在发展过程中形成了如下三个工业无线技术标准体系，即工业无线网络WIA，由中国国家标准化管理委员会提出，以中科院沈阳自动化所为主要代表；无线HART，由HART基金会提出，以Emerson为主要代表；ISA100，由美国仪器仪表协会提出，以Honeywell为主要代表。

　　工业自动化无线网络采用网格结构（mesh），具有自组织性（ad hoc），节点级和网络级均做到异构互连，又上述三种无线网络标准均基本实现7层OSI模型标准化，即实现了互操作，如WIA产品中WIA-PA定义了物理层、数据链路层、网络层、传输层、应用层协议。无线HART使用IEEE 802.15.4兼容的DSSS直接序列扩频技术，传送信息包数据。在"无线现场网络"之上，Emerson公司的Smart Wireless系统"工厂网络"部分一般采用无线WiFi技术，提供移动终端、操作人员设备、跟踪设备、移动通信工具、视频监控设备等。Honeywell公司的OneWireless无线网络系统，对应标准为ISA100美国工业无线标准，其无线Mesh主干网络平台支持多种现场仪表的通信协议，如HART、FF、Profibus、DeviceNet、Modbus、OPC等，并具有网络通信时间滞后短、通信速度快、无线仪表自恢复速度快的优点，每个多功能节点都可以做为网络，实现冗余网关无扰切换，所以可以应用于控制。

　　二、FF发展历程

　　在20世纪70年代微处理机应用热潮中，DCS逐步成为流程工业中控制系统的主力，而后现场仪表数字化提到日程上来，直到1994年下半年才出现了ISP（可互操作系统协议）和Word FIP北美（全球工厂仪表协议），两大现场总线的国际组织合并后的组织称为现场总线基金会FF（Fieldbus Foundation），对应技术称基金会现场总线（Foundation Fieldbus），实际上是美洲与亚洲为主的联合，逐步发展成代表全世界超过355家主要仪表供应商和主要流程工业用户的非盈利性国际组织。

　　FF于1995年5月完成了H1规范草案，于1998年9月（1996年发布）注册了第1台FF H1现场总线设备。FF于1999年9月完成了高速以太网HSE规范草案，于2001年5月之后注册了第1台HSE链接设备，于2009年4月注册了第1套主机系统。作为全球流程工业用的自动化仪表行业，我们应提到的人有John Pittman（1994~2001年总裁和执行官）、Paul Griem（秘书，在霍尼韦尔退休）、Chuck Micallef（技术推广总监，在横河退休）等人。我国在FF应用工程方面是为世界作出贡献的，这其中包括中海油壳牌广东惠州乙烯项目、上海赛科乙烯项目、福建炼化一体化项目及近百项中、小型项目，经过了设计、安装、调试、开车、大修、日常维护、软件升级、系统改扩建、培训等多项考验，证明了基金会现场总线在技术上、经济上的优势。台湾对推广FF也很积极，其在大陆的福建翔鹭、腾龙化纤项目也属于大型FF项目。1997年开始在我国开展FF技术推广工作中，除去上述的艾默生、霍尼韦尔、横河等公司以外，ABB、山武、Smar、MTL（Relcom）、PTF、NI、Softing、罗克韦尔自动化、梅特勒一托利多、美卓、萨姆森、图尔克、赫思曼、E+H、福克斯波罗、STAHL（德安防爆）（注：STAHL为防爆方面FF创始成员，最早成为本安型现场总线提供IEC电源供应商之一。）TopWorx、摩尔（Moore Hawke，前身为Hawke Fieldbus，有多项技术创新）、诺斯威尔等公司都作出了贡献。

　　我国在9.5攻关的基础上已有10多家仪表制造商不同程度的掌握了FF技术，并推出了相关的产品，比较突出的有沈阳科学院自动化所及相关的中科博微自动化技术有限公司，他们研发了一系列的现场仪表和系统，通过了国际上的FF认证，而且2000年12月就开始了FF现场总线相关的工程应用，受到基金会的表扬，并且活跃在相关现场总线及无线通信标准制定的国际学术活动中。另外就是浙江中控的最新型DCS系统通过了国际FF认证，而且开始了工程实践，和利时推出与FF兼容HOLLiAS设备管理系统。在中国以外商为主成立的FF中国市场委员会的巡回活动，绵延10多年，遍及中国的大中城市，对保持中国FF市场的热度，也是功不可没，外企员工和国内相关企业员工都为保持这种局面作出了努力。

　　19年来，FF经历了多次发展。如用HSE（IP/TCP/UDP）取代H2，并于2000年国际IEC通过IEC61158-2标准即FF-H1和FF-HSE；而后功能块概念和电子设备描述语言（EDDL）纳入IEC61804-2规范；在ISP Lima工厂成功演示HSE和柔性功能块；FISCO（现场总线本质安全模型）和FNICO（现场总线非易燃模型）防爆技术通过认证；完善的技术规范、严格的设备与系统测试、在全世界范围内设备真正可互操作、COTS交换机等网络设备的集成，使H1现场控制、HSE、OPC、应用软件包、MIS（ERP）等五层结构体系在石化、火电厂等流程工业自动化系统框架形成（FF+新一代DCS）；FF与设备管理系统结合；FF-S1S基金会现场总线安全仪表系统通过国际TUV论证，它基于IEC61508国际标准，支持SIL1、SIL2、SIL3；EDDL和互操作性经历了FF与HART、Profibus、OPC(OPC UA)合作及进一步加入FDT的阶段，正在完善FDI方案，使之更好的实现主机系统和现场设备的互连、互通、互操作；深入研讨FF现场总线系统经济性，实行全生命周期管理，提倡预测性维护、前瞻性维护，宣讲FF系统设备运行时间与现金流投入关系曲线，介绍CAPEX（投资成本）和OPEX（运输成本）分析方法；通过ARC对FF的商业价值进行深度咨询，并给出肯定的结论，其它无线、通信、远程I/O、ROM（远程操作管理）（注：远程测控系统）等正在推进中。FF技术的确不仅提供了通讯网络www.cechina.cn，而是全面提供了自动化系统的解决方案。关于FF H1技术，当然也有需要改进之处，但FF H1技术是自动化仪表和系统近半个世纪成果的荟萃。打下的基础上是牢固的，其技术是经过了长期工程考验的，是值得信赖的。我认为随着智能化水平的提高，FF H1将会不断进步。

　　根据2006年的数据，ARC提供的对全世界流程工业中现场总线解决方案的报告中显示，2006年FF的销售收入为5.666亿美元，占总线销售收入的68.1%，并预测2011年FF总收入可达17.142亿美元，占总线总收入的75.2%，复合年均增长率为24.8%。已注册的FF仪表和系统品种约400多种，分别为压力变送器43种，温度变送器31种控制工程网版权所有，流量仪表40种、物位仪表34种、执行器（阀门定位器、耦合器）38种、分析仪表（包括物性仪表）47种、电源（电源调节器、中继器、安全栅）56种、链路设备（网关、网桥、连接器、转换器、耦合器）56种，其它（现场指示器、远程I/O、芯片、堆栈、模块、模板）41种、解决方案、系统软件、服务资讯33种，总线电缆6种、总线控制系统18种（注：这些系统是根据第一次可互操作规范注册的控制系统），而且种类仍在不断增加，这就为开拓市场打下了良好基础。全世界已安装的基金会现场总线系统超过12,000套，已安装的现场设备超过1,000,000台以上，其中，中国为100套系统、数万台设备。

　　三、关于主机系统

　　关于自动化系统框架，行业内不少人通俗地称为"FF+新一代DCS"，当然不排除其它现场总线，这应为FF H1+HSE+Host，这里Host主机是指支持基金会现场总线信息的设备，包括配置（组态）工具、记录设备、报警显示板、HMI或者具有多种功能特性的系统。主机可能具有H1接口、HSE接口或兼而有之www.cechina.cn，它支持安全设备、控制和监视设备或兼而有之，带H1接口的主机系统应该具有通过基金会注册的通信协议栈和物理层接口，带HSE接口的主机应具有注册的通信协议栈。对应主机测试协议为HIST主机互操作支持测试（Host Interoperability Support Test），即FF-569，具体性能要求为设备位号分配、设备地址分配、链路主设备的组态、功能块位号组态、功能块组态测试、标准功能块、增强功能块、客户功能块、功能块链路组态、FF报警组态、FF报警处理、FF趋势组态、FF趋势处理、DD（设备描述）服务、DD方法的执行、DD菜单处理、DD编辑显示处理、能力文件等，经过多次改进，对Host主机逐步由支持性测试升级为用于注册的HIST（FF-569 Rev.2）。

　　结合《基金会现场总线系统工程指南》3.11版及NAMUR NE107《自监测和现场设备诊断标准》（对应基金会的《现场总线诊断规范FF-912》），主机划分成五类：Class 61-集成主机（Integrated host），为主要的在线主机（on-process host）；Class 62-访问主机（Visitor host）,为临时在线主机；Class 63-台式主机（Bench host），为主要的离线主机（Off-Process host）；Class 64-台式主机，为主要的离线主机；Class 71-S1F集成主机，为主要的带有安全仪表功能（SIF）的在线主机。主机类型后缀有a或b，a代表这台主机通过了发生在原始H1ST之后的第一拨配置测试，b代表具有更多强制特性的新要求，2010年开始所有主机测试都必须在6配置下完成。

　　截至2012年中期，已完成注册的主机系统有12个主机系统：ABB的Industrial IT System 800XA(61a类集成主机系统)；艾默生的Del+aV& AMS Stuite （61a类集成主机系统）；艾默生的Delta V & AMS Stuite（61b 类集成主机系统）；艾默生的Ovation Expert Control System & AMS Stuite (61a 类集成主机系统)，GE的GE ControlST（61b 类集成主机系统）;霍尼韦尔的Experion PKS  (61a 类集成主机系统)；INVENSYS 的Infusion Enterprise Control System (61a类集成主机系统)；山武的Industrial-DEO/Harmonas（61a类集成主机系统）；横河的CENTUM VP CENTUM VP（61a类集成主机系统）；横河的STARDOM （61a 类集成主机系统）；浙江中控（SUPCON）的ECS-700 V3& SAMS V2.60（61b类集成主机系统）。其中61类集成主机系统即我们所说的新一代DCS的主控制系统，它满足了过程工程师、工艺操作员、仪表和系统维护人员、管理层（工长、调度员、管理人员）的相关要求。

　　所有这些都为集成化打下了基础，使跨设备的互操作、即插即用、设备管理等成为现实。也证明了FF技术提供了自动化系统的解决方案，提供了集成化的系统，而不是由用户自己去进行集成或主机供应商在没有注册的情况下向用户提供系统。

　　四、我国工程实践概况及三大工程（含近况）：

　　1.  概况：自从1994年下半年现场总线基金会（Fieldbus Foundation）成立以来CONTROL ENGINEERING China版权所有，已经有19年历史了。1998年前FF H1现场仪表为研制阶段，2000年为FF HSE 完善阶段。2000年以后开始了在流程工业中的工程实践，我国乘势而上，大、中、小工程先后完成了100余项，其特点是：（1）有世界级的特大型项目：年产百万吨乙烯的中海油壳牌广东惠州乙烯项目、上海赛科乙烯项目、福建炼化一体化项目。已经投产而且有的已经经历了大修和软件升级等考验，总结了宝贵的运行经验。（2）工程遍及祖国各地及很多行业，除去石化行业以外，化工、电力、冶金（有色冶炼）、医药、建材等行业均有典范工程。（3）有采用以国产FF仪表和自行集成的系统的工程范例，有在工厂扩建和技术改造工程中使用FF技术的范例。（4）培养了大批人才和FF技术的积极分子，更有论文和著书之说者，显得星光灿烂。还有单位或个人，参与了国际FF工程，也值得一提。

　　现在福建翔鹭（腾龙）大型化纤工程正在施工中，与上述三项工程规模接近，又是近期的工程，肯定集中了近十年的实践经验，是个更加优化的工程，我们拭目以待。

　　仅从"FF在中国"中，可知的采用FF的其它大中小工程还有，青海水泥工程；渤中25-1涨上油田浮动生产和贮存平台（FPSO，Floating Production and storage Platform）等工程；旅大10-1平台、旅大5-2平台等工程；中海石油建滔化工有限公司的海南60万吨/年甲醇项目；上海拜耳漕泾园区涂料厂、公用工程厂、聚脂厂工程；邹县电厂7#、8#机组（1000MW超超临界发电机组）自控工程；弛宏锌锗公司曲靖冶炼厂铅、锌及硫酸、稀有金属及余热发电工程；江西铜业公司贵溪冶炼厂3万Nm3/h空分装置；武汉有机实业股份有限公司改扩建工程（10套小系统及潍坊工程）；江西铜业公司贵溪冶炼厂30万吨/年闪速炉及配套硫酸等铜冶炼装置；枣庄新气体公司煤气化装置；山西潞城天脊煤化工集团方无化工公司硝基苯等装置；宜昌宜化公司聚乙烯工程（PVC年产量120,000吨）；上海吴泾化工公司年产50万吨大型醋酸装置；浙江玻璃股份有限公司长兴玻璃公司800T/D浮法玻璃生产线（生产4-19mm的汽车玻璃和幕墙玻璃）；广东海门超超临界燃煤电站（6台1,036MW机组）；上海焦化扩建项目（每小时生产11,618m3合成气、22,000m3一氧化碳、56吨甲醇）；株州冶炼厂管控一体化项目；宜兴SGL乐威牛仔布有限公司项目（纺织行业）；云南三环中化120万吨DAP项目（磷复肥基地磷氨一期工程）；山西三维集团3万吨/年的1.4BDO（丁二醇）项目等。

　　FF在中国的第5期有按地区分配的约70多个项目的颁图。下面将按投产先后顺序介绍三个特大型工程。

　　2．上海赛科（SECCO）

　　2003年3月19日现场总线基金会宣布，上海赛科（SECCO）将在其10个工厂的石化联合装置中安装基金会现场总线系统……。该工程于2005年3月18日90万吨/年乙烯装置开车完工，进入正常生产试运行。当时该工程是世界上生产规模最大、工艺技术最新、自动化系统集成度最高的石油化工联合工厂。全厂设一个中央控制室，15个卫星控制外站（Outstation），最远的卫星控制外站到中央控制室的距离约2.5公里，各控制外站到中央控制室的各种信号全部采用双冗余光纤电缆通讯方式传输。现场仪表共54,025台，其中FF现场总线设备14,375台，占26.6%。总回路数48,200个，总信号168,000个，FF现场总线网段2,473个，平均每网段上挂5.8台FF现场设备，现场接线箱5300个。

　　除上述5.8台/网段之外，还有如下几个可供参考：网段设计时，使用"现场总线网段设计工具"；单根支线长度不应超过120m，实际工程中每根支线电缆长度平均20~40m；每个总线网段、电源包括支配电电源和FF电源调速器，均为冗余配置，FF电源调整器应能热插拔，不影响正常通信，电源发出故障信号接点，用硬接线连接DCS中报警，该电源必须对地隔离；FF H1总线同意规定为A型电缆（18AWS），屏蔽双绞线，并要求所有现场电缆是钢丝铠装型（SWA）电缆；与FF设备相连的端子块应有短路保护作用，短路保护器将限制每支路的短路电流不超过60mA，能保护变送器上的电压不超过39V，其中终端器T具有过电压保护，当高于75V时对地放电。

　　关于屏蔽线的连接，在FF现场总线上，支线电缆的屏蔽线要剪断，要用绝缘带包好。各段总线电缆的屏蔽线应在接线箱内通过接地端子连接起来，屏蔽线只能在机柜侧（Marshalling）的端子接地，中间任何地方对地绝缘要良好。如果干线电缆是多芯电缆，则不同总线网段的分屏蔽线不应在接线箱（JB）内被相互连接在一起，也不能与总屏蔽连在一起。

　　关于终端器的安装，终端T安装在现场总线电缆的两个未端处。每个网段有两个终端器，分别接在该网段的两端，一个在FF电源调整器中，另一个在现场Megablock端子块箱内。

　　关于调试，总线网段地址的设置要便于DCS系统能访问它，可以采用DCS主机的资源管理器（Explorer）来调试设备。在调试过程中，必须使现场FF设备中参数和DCS中组态的相同信号FF设备的参数一致，设备调试后再将该参数下装到现场设备中。具体链接步骤，确认总线备用状态，现场总线设备内的参数上传到DCS中，组态并下载到FF现场设备的过程的介绍从略。

　　上海赛科工程在前期阶段投资比较、工程阶段设计、安装测试及日常维护、大修等阶段都积累了宝贵经验。下面仅介绍一段经验之谈："赛科认识到现场总线物理层的完好性直接影响到现场总线运行的可靠性。现场总线具有一定的容错性，因此隐蔽的缺陷常常造成随机的失效和影响，并给故障的排查带来困难。赛科在基建时没有部署网段物理层故障在线监测系统，因为在当时（2003~2004年）还没有相应的成熟和完整的技术。但是，随着高级诊断技术的出现和发展，赛科充分利用离线诊断技术，通过人工测量发现并修复存在于网段上的缺陷（设备进水、绝缘损坏、屏蔽失效、信号噪声等），从而改善现场总线的物理层的通信环境质量，提高系统运行的可靠性。"这是值得正在从事数据通信工程的同仁们借鉴的！

　　（3）惠州中海油壳牌（CSPC）

　　2003年1月23日现场总线基金会宣布，惠州CSPC将在新的石化联合企业的自动化系统上使用FF技术。该工程于2005年4月2日完成全部施工，2006年2月10日顺利投产。全厂共设置了3个控制室、9个DCS系统、18个远端间，有全厂无线通信系统，可以从无线终端上浏览现场全厂除DCS外，还有紧急停车系统（IPS）、火灾报警系统（FGS）、物流控制系统（MAS）、工厂资源管理系统（PRM）、操作数据系统（ODS）、操作工培训仿真系统（OTS）、分析仪管理和数据采集系统（AMADAS）、闭路电视系统、DCS Anywhere等。全厂共有16,000台FF现场总线仪表，3,000网段，1个网段最多挂10个现场设备，并且其中20%为备用，主干电缆为2对双绞线，带分屏和总屏，支路电缆为1对双绞线屏蔽电缆，主干电缆不超过500米，支路电缆长度不超过75米，每个网段的耗电不超过35mA；设备网的最小操作电压10V，FF的电源采用冗余。

　　该厂现场总线系统运行平衡可靠安全，大大降低了装置的维修费用。体会为：加强对仪表维护人员的培训；做到预防性维护，在FF现场设备出故障之前，可以发出维护请求信息，并提醒仪表维护人员进行维护；在FF设备出故障之后，可以发出故障的诊断信息，从而可以有限地缩短查找故障时间，大大减少仪表维护人员到现场设备所在地进行一些不必要的测试和检修，十分显著的减少仪表维护人员的维护工作量等。在更换FF现场设备时，必须考虑FF现场设备的DD File的版本，以及是否通过了HIST（主机互操作测试）测试。因此在订购FF现场设备时，应要求制造厂提供相应DD File或从网上下载DD File。在更换FF设备时，需要从DCS对现场设备进行Download，这较传统的常规现场仪表的更换增加了工作量，在将FF现场设备在现场安装之前，要将Device Tag、Node Address、Device Class设置正确。该厂经过了大修、软件升级改造的考验，证明了新型DCS主机与FF H1网段之间的互操作的性能很好，可用性很强。

　　（4）福建炼化一体化（FREP）

　　本项目于2006年10月开工，2009年8月投产。该厂16,000多台FF现场设备和HART仪表（约各占一半），FF设备803台，因其中用了277台8点温度变送器，故相当FF仪表10,000台。FF H1网段1750个网段。该项目设有两个中央控制室，其中CCR1是利用原有400万吨炼油装置的中控室改造而成，每个生产装置就地设置一个现场控制室FAR，共26个FAR，FAR与CCR之间全部采用光纤通信。全厂共采用11套DCS。采用FF H1冗余设计，F890八网段冗余电源调制器，每个主干网段均配备F32浪涌保护器，有效防止雷电等影响，采用带支线保护功能的现场接线盒，有效防止弹出仪表故障对整个网段造成的不良影响。全厂全部FF H1采国产电缆，极大降低了相关成本。

　　在全厂的自动化系统结构中，包括了很多网络，如DCS系统Delta V控制网络、SIS功能安全控制网络、FGS火气系统控制网络、过程信息网络、全厂历史数据库网络、CCTV网络等，加之现场总线FF、HART、Modbus等多种总线，在各种系统和网络集成中，设计复杂，集成度高。又整个项目除了旧系统改造外，还有大量的新装置的系统，负责不同装置的建设又是由不同的工程公司来实施的，所以实现整个工程标准化及采用仪表和控制系统总承包商MICC（Main Instrument and Control Contractor）的策略，就很重要了。FREP项目在MICC中包括如下服务范围：FEED服务；项目管理和工程执行现场服务；开车和调试；培训等。他们的经验是：正确地实行MICC制度，团队精诚合作，执行有效的管理模式，工程采用国际标准化，项目实施标准的设计规范，项目实施了先进的网段设计及网络优化，项目进行了充分的前期准备和验收，现场安装进行严格的检查，项目网络系统采用了先进的资源管理系统AMS等。他们的结论是：FREP项目标志着MICC策略是成功的；FF技术是可靠、稳定、先进的技术，在大型项目上使用FF技术，可以节约大量的调试、开车时间和人力；FF技术与AMS组合使用了以实现远程预测维护，实现工厂的智能化管理，降低生命周期成本，提高经济效益和社会效益。FREP在SECCO和CSPC之后，吸收了前两个项目有益的经验，所以工程精益求精，有口皆碑，得到上下内外一致好评。

　　随着FF19年和FF进入中国16年，使中国自动化仪表和系统技术向着数字化、智能化、网络化、集成化前进了一大步，特别是流程工业自动化开辟了新建项目大量使用HART+FF+Profibus+AMS+新一代DCS主机的局面，为节能、环保、提高安全性、可能性、实现安、稳、长、满优，打下了坚实的基础。

　　据统计世界9个大型石化公司，先后都在工程中采用了FF技术，他们是Shell、Saudi Armco、Gazprom、NAM、Sonatrach、Sasol、BASF、Bayer、EvoniK Degussa。近年完成与我国三大工程相当或规模更大的，还有沙特阿拉伯红海海岸炼油石化企业（5700网段、6万台现场设备）及西印度Jamnagar的新生产基地--新型炼油工厂（每天产油58万桶及年产90万吨聚丙烯）。后者FF相连工位超过13,000个，网段超过3600个，而且采访该公司副总裁时，他说未考虑FF以外的方案，这就意味着并不是我国目前流程工业通过行动HART和FF各半的方式，这一点还请多加关注。总之，自动化仪表和系统的数字化、智能化、网络化、集成化乃是大势所趋，这还需我们把握。

　　五、关于国内FF著作情况，并介绍相关的工程实践和运行维护经验。

　　我国在大量实践基础上，已有多部关于现场总线的著作出版，其中阳宪惠编著的《工业数据通信与控制网络》，钟耀球、张卫华编著的《FF总线控制系统设计与应用》，斯可克的《基金会现场总线功能块原理及应用》，魏华编著的《基金会现场总线--设计、工程与维护》，都是在实验、实践基础上写成的佳作，这也证明了我国的软实力。在此现场总线基金会成立10周年之际，我仅介绍一下魏华的著作，以飨读者。

　　该书共分九章，第二章关于风险、优势及投资分析，有理有据，国内SECCD（上海赛科）的投资分析、国外对现场总线的投资分析、魏华参与的项目中（前后4个FF项目）60万吨/年甲醇项目，FF相关的控制系统投资及与常规DCS系统比较，以及安装费用分析等，数据详实，最后结论为采用基金会现场总线系统的设备采购费用比传统的DCS系统要多投资0.158%，所占费用比例不高（注：是与整个工程项目总投资相比），却使控制系统的层次上升到了较高水平。并指出："采用基金会现场总线控制系统可以加快项目建设的进度、对日后设备的管理和维护都带来了革命性的变化；工程项目采用哪能种控制系统，不仅仅只是简单地从费用上考虑，而要以发展眼光，根据公司的管理目标以及人力资源水平，从综合层面上考虑选用何种控制系统。"

　　第三章文档要求、第四章FF功能设计规范、第五章工程设计（包括HAZOP网段、主机、现场仪表、电缆、接地、设备管理系统），都做到阐述全面、有条理、结合实际。

　　第六章项目的测试和验收、第七章维护及设备管理、第八章故障诊断是该书精彩部分。近几年FF专用测试工具和软件发展较快，出现了一大批方便、实用的工具和软件。常用的诊断工具和软件应在工厂验收测试前准备好。具体书中介绍了MTL公司的专用测试工具，如FBT-3基金会现场总线监视器、FBT-4 FF电源和信号监视器、FBT-5 FF接线检测器；P+F公司的专用测试工具，如固定供电母板上的先进诊断模块HD2-DM-A及移动式的先进诊断模块DM-AM，都可以用于网段的分析、监视以及现场总线设备的故障诊断；NI公司的NI-FBUS专用诊断工具；FLUKE公司的FLUKE 225C工业总线测试仪；艾默生公司的375/475现场总线手持通信器等。

　　工厂验收测试FAT（Factory Acceptance Test）有纯主站测试完整系统测试、网络测试等测试途径。基金会现场总线控制系统FAT试验过程列出十条：准备需要测试的现场总线网段初步设计文件、审查现场总线控制网段详细设计文件、设备描述文件确认、基金会现场总线拓扑结构连接、FF网段的宏周期核算、FF网段SO10.05（例子）的程序组态及下装、FF网络段SO10.05的功能测试、资产管理系统（AMS）的功能检查、FF物理层设备基本参数检查、FF网段通讯故障捕获和稳定性测试等。其中典型网段SO10.05安全功能测试项目列表很详细，有标定测试、冗余测试、短路保护、即插即用等，逐条进行。

　　其它施工管理、现场验收测试也作了详细的阐述，还介绍了用P+F软件PAC Tware对现场总线网段的物理层进行验收测试，指出采用高级诊断工具可以加快现场总线项目的试车进度。

　　第七章对设备维护几种模式进行了阐述，对被动式维护、预防性维护、前瞻性维护的分析，使我们对FF技术更加珍惜；对物理层诊断、现场设备变送器和阀门定位器的校验、先进诊断功能、执行器膜片漏气制断、执行器元件划伤等前瞻性维修等，都有具体分析；对设备更新和改造也有实例说明。

　　第八章更是有故障诊断方面的实际经验总结。一般故障检查分如下几方面：FF设备电压故障检查、FF网段信号故障分析、FF网段噪音情况分析、电磁耦合干扰、接地回路干扰、错误码的网络拓扑结构等。在典型案例分析中，对软件故障列举出由于数据帖选择和特环冗余编码错误产生频繁的通讯中断、互操作性问题，由于组态缺陷导致的IOP/OOP/CNF状态等类故障。其中互操作性问题的实例很有代表性，介绍如下：某60万吨/年甲醇项目中，阀门定位器采用的是SAMSON公司的3730系列产品，试生产中发现部分调节阀经常出现突然关闭，1~2秒后又自动打开到原来的开度，这种故障给生产运行带来隐患，这现象出现没有规律，有时连续正常运行2个月，有时1天出现几次阀门关闭。

　　故障分析：阀门定位器是由LEUCH阀门成套厂集成的产品，固件版本（firmware）是1.10/R1.30，而其它工作正常的产品固件版本为K1.20/R1.40或以上版本。现场总线控制系统采用的是横河公司的CENTUM CS3000 R3.07版本，在FF网站没有发现SAMSON3730固件版本K1.10/R1.30的产品和CENTUM CS 3000 R3.07版本的互操作性测试记录。

　　用P+F的PACTware软件对SAMSON 3730固件版本K1.10/R1阀门定位器所在的现场总线网段进行监测，发现该网段存在令牌丢失现场，在一定的监测时间内接收了77个令牌，丢失了10个令牌子，令牌的接收率为88%，所以现场总线网段数据丢失发问严重。另外用NI监视器也进行测试，结果为90%，比较接近。经过整改故障消除。

　　其它还有硬件故障，分析实例也很有价值。

　　最后，用该书序言作者中海石油化学公司CEO兼总裁杨业新的话作结束语："借用国家大师王国维在人间词话的'三种境界'来表达对学问的求索历程，即寻找目标--苦心探索--豁然开朗的追求历程，这也是成功的管理人员和技术人员必须经过的历程。形象而且深刻，这值得追求自动化技术的人员品味！"