由中國科學(xué)院沈陽自動化研究所承擔(dān)的東北振興科技行動計劃重大項(xiàng)目“現(xiàn)場總線系統(tǒng)及芯片”,主要致力于現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)及芯片的產(chǎn)業(yè)化，實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)產(chǎn)品的規(guī)模化生產(chǎn)及應(yīng)用，突破現(xiàn)場總線芯片的國外技術(shù)壟斷，全面帶動國內(nèi)現(xiàn)場總線產(chǎn)品的開發(fā)及應(yīng)用。

現(xiàn)場總線是用于連接生產(chǎn)現(xiàn)場的智能化測量、控制、顯示設(shè)備的通信系統(tǒng)。現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)具有全數(shù)字通信、高可靠性、高精度、抗干擾、易集成、易維護(hù)等特點(diǎn)，涉及自動控制、計算機(jī)、通信、電子、軟件等多個學(xué)科，被廣泛應(yīng)用于石化、冶金、電力、化工、制藥、食品等流程工業(yè)，被工業(yè)界和學(xué)術(shù)界一致認(rèn)為是新一代的控制系統(tǒng)，代表了工業(yè)自動化技術(shù)的發(fā)展方向。

目前，世界上約有200多個生產(chǎn)DCS、PLC的生產(chǎn)廠商，主要集中在經(jīng)濟(jì)比較發(fā)達(dá)的美國、日本、德國和法國等。比較著名的有美國的Rosemount、Honeywell、AB公司和GE公司，德國的西門子公司，法國的Alstom公司和日本的三菱公司等。這些大公司不僅控制著現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)的制定，同時也是工控市場上的主力軍，占據(jù)全球工業(yè)控制領(lǐng)域市場的30%以上。綜觀上述大公司的產(chǎn)品，其通信系統(tǒng)無一例外地采用了現(xiàn)場總線技術(shù)。因此，可以說現(xiàn)場總線技術(shù)在控制系統(tǒng)中無所不在。

“九五”期間，中國科學(xué)院沈陽自動化研究所承擔(dān)了國家攻關(guān)項(xiàng)目“新一代全分布式控制系統(tǒng)研究與開發(fā)”，完成了現(xiàn)場總線協(xié)議棧軟件，并在國內(nèi)第一個、國際第三個成功通過了國際認(rèn)證測試；沈陽自動化研究所還開發(fā)完成了具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)組態(tài)監(jiān)控軟件，并在此基礎(chǔ)上完成了現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)示范工程。這些成果標(biāo)志著我國已掌握了現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的核心技術(shù)，并為基于現(xiàn)場總線的儀表、控制系統(tǒng)的開發(fā)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

進(jìn)入“十五”以來，在中國科學(xué)院的大力支持下，沈陽自動化研究所開發(fā)了基于現(xiàn)場總線的分散控制站、儀表通信卡、智能儀表等產(chǎn)品樣機(jī)，完整的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)系列產(chǎn)品已初顯端倪，幾個現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)應(yīng)用工程已在國內(nèi)企業(yè)成功完成，并取得重大經(jīng)濟(jì)效益，一支國內(nèi)領(lǐng)先的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)設(shè)計、開發(fā)、系統(tǒng)集成及工程服務(wù)隊(duì)伍也已經(jīng)形成。2003年，沈陽自動化研究所聯(lián)合社會力量，共同發(fā)起創(chuàng)建了沈陽中科博微自動化技術(shù)有限公司，全力推進(jìn)現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)應(yīng)用的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。

自2004年“現(xiàn)場總線系統(tǒng)及芯片”被列為東北振興科技行動計劃重大項(xiàng)目以來，經(jīng)過兩年多的努力，現(xiàn)場總線系統(tǒng)及芯片的關(guān)鍵技術(shù)和核心問題已經(jīng)基本解決。

現(xiàn)場總線系統(tǒng)及芯片項(xiàng)目設(shè)計完成了現(xiàn)場總線通信芯片，芯片功能和性能均達(dá)到了設(shè)計要求，并成功應(yīng)用于為遼寧省丹東市通博電器有限公司設(shè)計開發(fā)的符合FF（Foundation Fieldbus）標(biāo)準(zhǔn)的液位變送器和流量變送器中。該芯片打破了國外企業(yè)的技術(shù)壟斷狀態(tài)，大大降低了現(xiàn)場總線技術(shù)的普及門檻。

現(xiàn)場總線系統(tǒng)及芯片項(xiàng)目開發(fā)完成了新型大規(guī)模、高可靠性控制系統(tǒng)NCS-4000，并已成功應(yīng)用。NCS-4000的開發(fā)成功使我國現(xiàn)場總線產(chǎn)品由中小系統(tǒng)跨入了大規(guī)模、高可靠系統(tǒng)范圍，大大提升了產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域和市場競爭力。

現(xiàn)場總線系統(tǒng)及芯片項(xiàng)目完成了以節(jié)能降耗為目標(biāo)、以先進(jìn)控制為技術(shù)手段的重大行業(yè)解決方案兩項(xiàng)，它們是：水處理節(jié)能優(yōu)化解決方案、工業(yè)窯爐優(yōu)化控制解決方案，實(shí)現(xiàn)了提高生產(chǎn)效率、降低資源和能源消耗的目標(biāo)。該項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)在遼寧海城環(huán)境工程有限公司、遼寧凌源源泉水泥有限公司等企業(yè)得到應(yīng)用。到目前為止，已完成28個現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)應(yīng)用工程，合同總額2779萬元，涉及水處理、冶金、水泥和化工行業(yè)，已應(yīng)用的產(chǎn)品包括NCS-3000、NCS-4000控制系統(tǒng)、各類現(xiàn)場總線儀表、現(xiàn)場總線通信卡等。

通過核心芯片的開發(fā)，降低了控制系統(tǒng)的研發(fā)成本，提高了控制系統(tǒng)產(chǎn)品的市場競爭力；通過設(shè)計開發(fā)大型的NCS-4000控制系統(tǒng)，縮短了與國外產(chǎn)品的技術(shù)和性能差距，推動了技術(shù)成果的產(chǎn)品化進(jìn)程；通過開展面向行業(yè)的先進(jìn)控制解決方案的研究，提升了控制系統(tǒng)的應(yīng)用價值，為提高企業(yè)的資源利用效率和生產(chǎn)效率提供了自動化技術(shù)解決手段；通過開展相關(guān)技術(shù)的推廣應(yīng)用，為東北老工業(yè)基地的改造、提高工業(yè)企業(yè)的基礎(chǔ)自動化水平、提高制造企業(yè)的競爭能力發(fā)揮了重要的作用。

據(jù)沈陽自動化研究所副所長于海斌研究員介紹，“現(xiàn)場總線系統(tǒng)及芯片”項(xiàng)目的實(shí)施，具有三方面的意義：一是消除國外現(xiàn)場總線的技術(shù)壟斷，形成現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)完整的產(chǎn)品系列。通過對現(xiàn)場總線工業(yè)控制系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)化，可以替代國外進(jìn)口產(chǎn)品，形成具有自主知識產(chǎn)權(quán)的現(xiàn)場總線控制裝置和系統(tǒng)，將擺脫我國先進(jìn)控制系統(tǒng)引進(jìn)、淘汰，再引進(jìn)、再淘汰的怪圈。二是提高企業(yè)自動化水平，增強(qiáng)企業(yè)競爭力，服務(wù)于老工業(yè)基地改造。東北是全國的重要老工業(yè)基地，是我國航天、航空、石油、化工、機(jī)械制造、冶金、動力、重機(jī)、機(jī)車等多種核心行業(yè)的重要裝備基地，在國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和國防建設(shè)中具有重要的戰(zhàn)略和經(jīng)濟(jì)地位。先進(jìn)的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)技術(shù)，對實(shí)現(xiàn)大型企業(yè)的技術(shù)改造將會產(chǎn)生巨大的支持作用。三是支持我國自動化高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，形成新產(chǎn)業(yè)和經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)。一方面，單純靠引進(jìn)國外產(chǎn)品來新建和改造企業(yè)，制約著我國制造業(yè)的發(fā)展，也不利于企業(yè)今后設(shè)備維護(hù)更新；另一方面，國外的產(chǎn)品價格昂貴，亟須技術(shù)改造的廣大中小型企業(yè)無法承擔(dān)。因此，發(fā)展工業(yè)自動化高技術(shù)產(chǎn)業(yè)對提升我國制造業(yè)整體競爭能力是十分重要的。支持東北地區(qū)等老工業(yè)基地振興，是黨的十六大提出的一項(xiàng)重大戰(zhàn)略決策。2003年10月，中共中央、國務(wù)院下發(fā)了《關(guān)于實(shí)施東北地區(qū)等老工業(yè)基地振興戰(zhàn)略的若干意見》，明確了振興東北地區(qū)等老工業(yè)基地的戰(zhàn)略意義、指導(dǎo)思想、基本原則和主要舉措。2004年初，中國科學(xué)院正式發(fā)布了《中國科學(xué)院東北振興科技行動計劃綱要》。“東北振興科技行動計劃”的主要任務(wù)是，充分發(fā)揮院士與科學(xué)家群體的決策咨詢作用，著力推進(jìn)“促進(jìn)東北地區(qū)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)升級改造”、“促進(jìn)東北地區(qū)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展”、“促進(jìn)東北地區(qū)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境建設(shè)”和“加強(qiáng)人才培養(yǎng)培訓(xùn)交流”等四大工程，切實(shí)為東北老工業(yè)基地的振興作出貢獻(xiàn)。要通過實(shí)施“東北振興科技行動計劃”，構(gòu)建新的創(chuàng)新價值鏈，真正成為區(qū)域科技創(chuàng)新的核心，進(jìn)而為東北地區(qū)全面協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展不斷作出基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性和前瞻性的科技創(chuàng)新貢獻(xiàn)。