火电厂现场总线系统的设计优点
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2.3 现场总线对于电缆的要求
有许多种类型的电缆可以用于现场总线中，但一般推荐使用的是屏蔽双绞线电缆，电缆的允许长度和电缆类型是有关系的，表1中列出的是IEC/ISA物理层标准中指定的电缆类型：
在各类电缆中，应优先选择A类电缆，因为它的传输性能最好，允许的传输距离也最远，因此在进行新项目设计时，一般应选择这种类型的电缆。
其次应选择B类电缆，这是一种多线对双绞线电缆，而且是全屏蔽的，它的传输性能略差于A类电缆，主要用于多条现场总线共存于同一区域的情况。
C类和D类电缆的传输性能较差，一般不推荐使用。其中C类是不带屏蔽的双绞线电缆，D类是带屏蔽的非双绞线电缆。
虽然IEC有关文件对现场总线使用的电缆进行了规定，但遗憾的是目前还没有一个权威机构对生产厂家所生产的现场总线电缆进行认证。
前面已经得到现场总线对于一个网段的电缆总长度是有要求的，表1中就列出了这种规定。
如果在同一个网段中使用了多种电缆，则可以使用下面的公式进行核算：
式中，L1，L2……Ln表示每种电缆的实际长度；
L1max,L2max……Lnmax表示每种电缆所允许的最大长度。
2.4 支线长度的限制
除了电缆总长度对支线度度有所限制外，连接到支线上的设备数是对于支线长度也有限制。
表2表示出IEC-1158-2和ISAS50.02-1992推荐的支线长度限制：
我们设计的支线长度不能超过表格中规定的电缆长度，如果电缆总长度或支线长度超出了限制条件，应考虑改变网络的拓扑结构，更换电缆型号，缩短电缆的敷设路径，或者是采用中继器。
2.5 现场总线仪表的选择
现场总线使用的仪表和我们现在使用的常规仪表是不一样的。常规仪表传送给控制器的仅仅是测量值，而现场部线仪表不仅可以传送测量值，还可以传送仪表的状态以及调试信息。对于FF总线仪表的状态以及调试信息。对于FF总线仪表我们还需要选择仪表所具有的功能模块，因为FF总线将处理功能放在仪表中，这样就需要确定每个仪表所具有的功能模块，一般包括AI，AO，DI，DO，PID等模块。通常可以将处理功能模块PID选择放在执行机构上，这样可以减少网络上的信息流量。
需要注意的是，目前有些厂家宣称自己的仪表也具有现场总线的接口，但是其仪表本身不是智能仪表，也就是说它传送的仍然只是测量值，并没有远程调试等功能，这样的现场总线仪表是没有意义的。因此在选择现场总线仪表的时候应该加以注意。
三、总结
(1)目前现场总线之所以在电厂中没有能够大规模的使用，我个人认为是因为我们电力行业的人员对现场总线的技术还不够了解，对它在现场的应用情况还存有疑虑。针对这种情况我认为可以先在电厂的某个工艺过程中少量的使用现场总线技术，在取得一定的运行和维护经验以后再大规模的推广使用。目前已经有很多电厂在进行有益的尝试，我院设计的华能玉环电厂在水处理过程中就采用了PROFIBUS的总线技术。
(2)使用远程I/O连接现有的DCS。目前在全厂范围内使用现场总线还不太可能，但可以在一些范围内使用具有现场总线接口的远程I/O来连接现场设备和控制器。目前很多DCS厂家都推出了带有现场总线接口的DCS产品，将现场总线和DCS混合使用主要采用了远程I/O的思想。目前在电厂在测量锅炉水冷壁温度等场合也大量使用了远程I/O，然后使用光缆将远程I/O中的信号传送到DPU中进行处理。借鉴这种思想，我们可以用带有PROFIBUS接口的远程I/O将现场仪表连接起来，当然这里的仪表并不一定是温度元件，只要是满足PROFIBUS协议的仪表都可以连接到该远程I/O中去，然后再通过PROFIBUS-DP连接到DCS中去进行数据处理。值得注意的是通常现场的环境比较恶劣，这样对远程I/O柜的防护等级要求较高，最好在环境较为恶劣的场合布置一些小房间，将远程I/O柜放在房间内，这样对远程I/O的安全运行将会起到很好的作用。
(3)关于现场总线的冗余问题。现在电力行业没有大规模使用现场总线的一个重要原因就是现场总线的冗余问题。目前PROFIBUS总线的PA和FF总线的H1网段都是不能实现冗余的。但我们可以分析一下DCS的冗余水平，目前DCS的冗余也仅限于DPU、通讯总线，而对于I/O通常是不冗余的，对于一些重要信号通常采用的是将现场的仪表冗余，然后将冗余信号接到不同的I/O板卡上的做法。我们再来看一下现场总线的冗余情况。对于PROFIBUS总线，其PA是不冗余的，而上层的DP是能够做到冗余的，对于一些重要信号也可以采用冗余设置仪表的方法来解决这个问题，PA总线可以通过冗余的耦合器连接到冗余的DP网络中去；对于FF现场总线其H1网段是不冗余的。对于重要信号可以采取与PROFIBUS总线相同的措施，而将H1网段和HSE网络连接的H1卡也可以做到冗余。由此可以看出现场总线并没有降低现有的冗余水平!而且SIEMENS公司计划推出环状的PA网络结构，这也可以被看成是一种冗余措施。
(4)符合目前建设数字化电厂的趋势、目前我国的电厂在车间级(DCS和PLC)和管理级(SIS，MIS，ERP)都基本实现了数字化管理，但却忽视了现场级的数字化建设。可以说现场设备的数字化是整个电厂数字化的基础，现场设备实现数字化可以省去大量将模拟信号转化为数字信号的过程，这样可以提高信号的精确度以及传输信号的速度。现场总线技术可以实现现场设备级的数字化。现场总线中传输的信号是一个叠加在24VDC信号上的数字量信号，其信号采用的是曼彻斯特编码方式，也是目前使用较为广泛的一种编码方式。由此可以看出现场总线实现现场设备级的数字化，这对于我们建设数字化电厂来说是非常有益的。
(5)现场总线与传统控制系统之间的集成主要有三种途径：一是现场总线在DCS的I/O层次上的集成，现场总线设备作为I/O卡件集成在DCS中；第二是现场总线集成在DCS网络上，现场总线设备通过网关集成到DCS上，统一组态、监控与管理；第三则是独立FCS与DCS之间的信息集成，即FCS与DCS都独立工作，两者之间通过网关实现信息的映射与互访。在目前DCS仍在大量使用的情况下，以上几种方法不仅可以利用DCS成熟的技术与经验，也可以发挥现场总线的优势。
(6)由于各种现场总线协议互不兼容，不同现场总线设备不能直接进行信息互访和交换。因此，随着现场总线系统的广泛应用，由于分期投资和用户要求的多样性，必然会导致多种现场总线系统共同工作的现象。为此，各大公司纷纷推出能够让多种现场总线协同工作的控制系统，如Smar公司的System302系统能够连接FF、HART、Profibus和4～20mA的设备；Foxboro公司的系统也能够包容FF、Profibus、Modbus、DeviceNet等。ABB公司在其推出的ControlIT产品中也将Profibus、FF、HART等现场总线产品集成在一个系统环境下共同工作，并在以太网平台上通过OPC协议进行集成。
四、结束语
现场总线作为一项新技术已经出现十几年的时间了，但大规模的应用到工业场合还是近些年的事情。种种事实表明，现场总线确实可以降低我们工程建设的费用，更重要的是可以降低设备运行期间的维护费用，从而降低整个工程生命周期的费用。可以说现场总线技术代表着控制技术发展的方向，它真正实现了控制分散的思想。虽然现场总线本身也存在着某些不足，但我们不能因为这些不足而排斥它，我们应该主动的去了解它，充分利用其先进的一面，想办法克服其不足的一面，这才是对待一项新事物的正确态度，才能使我们的自动化水平能够继续的往前发展!
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