现场总线技术在电力行业的应用与发展前景

　　其次，我们再来谈谈现场总线的实时性问题。在电力自动化过程控制领域，按照控制要求，实时性分为两种：一是一般过程信号的采集和控制，要求采样周期和控制周期在200ms～500ms以上，涵盖95%以上的控制要求。二是快速过程信号的采集和控制，要求采样周期和控制周期在50ms左右，主要包括FSSS、ETS和DEH等特殊控制回路。目前现场总线主要用于一般过程信号的采集和控制，对于快速过程信号的采用和控制还是在使用传统的硬接线方案。从串行通讯的实时性能来分析，对于小于64个字节的报文，以500K的波特率，传输时间在2ms以内。对于最高波特率12M的Profibus现场总线，要满足50ms的控制周期要求，就协议本身并不存在任何困难。但是，必须从控制器通讯主站、现场智能设备的通讯从站，以及整个通讯链路中进行整体设计，才能稳定可靠地满足快速过程的实时性需要。

　　最后，我们来谈现场总线维护的问题。从技术本质上来说，现场总线标准和4～20mA电气信号标准，都用来规范控制系统与现场仪表的信号交换方式。4～20mA电气信号属于电工技术知识，而现场总线标准要求更多的是通讯和软件的知识范畴控制工程网版权所有，对维护人员提出了更高的要求。但现场总线系统中提供了界面友好的调试工具，在建立总线通讯的情况下，能够大大提高对于现场仪表的调试效率。因此，现场总线对维护人员提出更高的要求，这不是技术缺陷，而是新技术发展对人员知识提出的更新要求。由于现场总线技术在电力行业没有得到推广，使得绝大多数电厂设备和系统维护人员对现场总线技术缺乏基本的认知，又因为电力行业内已有的现场总线多数是在电厂辅助车间使用，更大程度上只是一种新技术的试验，或纯粹是大型基建中所谓的亮点而已，根本上没有得到管理层的重视，相关技术人员也就缺乏足够的热情去掌握其必要的维护技术。

　　由此看来，从技术本质上来说，可靠性、实时性、难于维护的争议，都不应是现场总线技术发展的阻碍(目前现场总线在电力行业的应用案例已经证明了这一点)。那么阻碍现场总线推广应用的障碍究竟在哪里？这是笔者一直在思考的问题。

　　3众里寻他千百度，影响现场总线推广应用的障碍

　　为说明上面提出的问题。我们还是从技术的本质出发来进行分析，任何一种新技术的发展和对旧技术的替代都必须建立在两个前提之下，第一是更低的成本，第二是更高的性能。那么：

　　第一，应用现场总线后的成本更低吗？从目前来看，采用了现场总线系统之后，仪控系统的造价明显提高。

　　第二，成本的提高能够获得更高的性能吗？从目前的应用案例来看，现场总线提供了大量的诊断数据，但是缺乏分析管理的方法和工具，还没有能够提升电力行业的运行经济指标产生正面的影响。

　　那么在这种情况，仅仅依赖电力自动化专家群体的超前布局，现场总线只能够获得少量试点应用，但是缺少大规模推广的市场动力。

　　在这一点上，与现场总线在石化行业的推广应用形成了明显的差距。根据笔者的理解，电力行业和石化行业都是大规模的流程工业，被控对象复杂而庞大，物理分散联系紧密。而相对来说，石化行业的物理分散度更大，而电力行业的设备更为集中，因此现场总线节省电缆及其施工费用的优点，在电力行业就显得不太突出。石化行业还有防爆的要求，如果采用传统硬接线，其控制系统的I/O接口上要配置大量的安全栅，安全栅的成本与整个控制系统的成本相当。如果采用本安型的现场总线，节省I/O接口及相应的安全栅，对于石化行业的控制系统而言，将会节省大量的成本。因此，我们认为，正是总体成本上的劣势，影响了现场总线在电力行业的推广。

　　另外，同样是防爆的原因，在运行过程中，石化行业不允许到现场打开防爆箱，进行现场设备的维护，而是必须通过远程的通讯接口对现场设备进行调试。现场总线的特点恰恰契合了石化行业的这一内在需求，成为现场总线在石化行业推广应用的一个原因。而同样的功能特点，在电力行业反而成为维护人员不太适应的一个障碍。

　　还有，现场总线技术的主要优势在于提供现场设备的诊断信息，为电厂的设备状态检修、故障诊断提供数据。但实际上，由于故障诊断、设备状态检修在国内电力行业发展停滞不前，致使现场总线技术提供的大量设备状态信息数据失去了现实意义，已经采用现场总线技术的电厂对这些诊断信息也没有进一步的挖掘利用。这就使得本应大放光彩的现场总线技术在电力行业的使用总是“雷声大，雨点小”。

　　4柳暗花明又一村，坚守本质迎接现场总线的时代

　　因此，我们认为，从技术本质上来说，任何一种新技术的推广，其最强大的推动力只能是来自于市场的内在需求，那就是：相近的性能，更低的成本；相近的成本，更高的性能；性价比最优。

　　根据这样的需求，现场总线要想加快在电力行业推广应用的步伐，以下是两大努力方向：

　　第一是降低用户的综合成本。目前成本较高的原因，主要来自于两个方面。一是支持现场总线的智能设备价格过高，二是现场总线通讯设备价格过高。我们不应该认为现场总线设备的高价是完全合理的现象。从产品制造的角度来看，采用了现场总线反而会减少现场智能设备的硬件成本，而现场总线通讯设备的成本与普通卡件的成本并没有本质的差别，现场总线的芯片成本并不会高于工业以太网的芯片。去除新技术新产品的开发成本，现场总线相关设备之所以价格过高，更多的是一种市场垄断行为。只有更多有实力的国内厂家参与到现场总线领域，达到和国外竞争对手相近的产品性能，只有打破现场总线之间不能互操作的人为技术壁垒，甚至用工业以太网来统一现场总线，才有可能打破这个垄断，向市场提供价格合理的现场总线产品。

　　第二是实现对于设备诊断数据的分析和管理，提升设备管理的效率，为节能降耗、降低电力行业的整体运营成本提供实实在在的价值。这更多是资产管理的功能，而不是现场总线系统的功能。现场总线能够为资产管理提供大量的设备诊断数据，从而提升资产管理的效率。在这个方面，现场总线领域已经出现了FDT标准(FieldDeviceTool)，这是一个独立于各个设备制造商和现场总线协议的CONTROLENGINEERINGChina版权所有，将智能现场设备集成到过程自动化系统的开发标准。FDT能够以标准的方法将大量设备诊断数据送到资产管理系统中，从而发挥出现场总线的数据优势，使得现场总场真正成为数字化电厂的基础。

　　5结束语

　　坚持技术的本质规律，用创新技术向用户提供更好更便宜的产品，是市场竞争的王道，也同样是推动现场总线技术在电力行业发展的最强大动力。我们相信，有中国经济的持续发展，有专家群体的超前布局，电力自动化将会迎来现场总线的全新时代。