現(xiàn)場總線技術(shù)在電力行業(yè)的應用與發(fā)展前景

　　其次，我們再來談談現(xiàn)場總線的實時性問題。在電力自動化過程控制領(lǐng)域，按照控制要求，實時性分為兩種：一是一般過程信號的采集和控制，要求采樣周期和控制周期在200ms～500ms以上，涵蓋95%以上的控制要求。二是快速過程信號的采集和控制，要求采樣周期和控制周期在50ms左右，主要包括FSSS、ETS和DEH等特殊控制回路。目前現(xiàn)場總線主要用于一般過程信號的采集和控制，對于快速過程信號的采用和控制還是在使用傳統(tǒng)的硬接線方案。從串行通訊的實時性能來分析，對于小于64個字節(jié)的報文，以500K的波特率，傳輸時間在2ms以內(nèi)。對于最高波特率12M的Profibus現(xiàn)場總線，要滿足50ms的控制周期要求，就協(xié)議本身并不存在任何困難。但是，必須從控制器通訊主站、現(xiàn)場智能設備的通訊從站，以及整個通訊鏈路中進行整體設計，才能穩(wěn)定可靠地滿足快速過程的實時性需要。

　　最后，我們來談現(xiàn)場總線維護的問題。從技術(shù)本質(zhì)上來說，現(xiàn)場總線標準和4～20mA電氣信號標準，都用來規(guī)范控制系統(tǒng)與現(xiàn)場儀表的信號交換方式。4～20mA電氣信號屬于電工技術(shù)知識，而現(xiàn)場總線標準要求更多的是通訊和軟件的知識范疇控制工程網(wǎng)版權(quán)所有，對維護人員提出了更高的要求。但現(xiàn)場總線系統(tǒng)中提供了界面友好的調(diào)試工具，在建立總線通訊的情況下，能夠大大提高對于現(xiàn)場儀表的調(diào)試效率。因此，現(xiàn)場總線對維護人員提出更高的要求，這不是技術(shù)缺陷，而是新技術(shù)發(fā)展對人員知識提出的更新要求。由于現(xiàn)場總線技術(shù)在電力行業(yè)沒有得到推廣，使得絕大多數(shù)電廠設備和系統(tǒng)維護人員對現(xiàn)場總線技術(shù)缺乏基本的認知，又因為電力行業(yè)內(nèi)已有的現(xiàn)場總線多數(shù)是在電廠輔助車間使用，更大程度上只是一種新技術(shù)的試驗，或純粹是大型基建中所謂的亮點而已，根本上沒有得到管理層的重視，相關(guān)技術(shù)人員也就缺乏足夠的熱情去掌握其必要的維護技術(shù)。

　　由此看來，從技術(shù)本質(zhì)上來說，可靠性、實時性、難于維護的爭議，都不應是現(xiàn)場總線技術(shù)發(fā)展的阻礙(目前現(xiàn)場總線在電力行業(yè)的應用案例已經(jīng)證明了這一點)。那么阻礙現(xiàn)場總線推廣應用的障礙究竟在哪里？這是筆者一直在思考的問題。

　　3眾里尋他千百度，影響現(xiàn)場總線推廣應用的障礙

　　為說明上面提出的問題。我們還是從技術(shù)的本質(zhì)出發(fā)來進行分析，任何一種新技術(shù)的發(fā)展和對舊技術(shù)的替代都必須建立在兩個前提之下，第一是更低的成本，第二是更高的性能。那么：

　　第一，應用現(xiàn)場總線后的成本更低嗎？從目前來看，采用了現(xiàn)場總線系統(tǒng)之后，儀控系統(tǒng)的造價明顯提高。

　　第二，成本的提高能夠獲得更高的性能嗎？從目前的應用案例來看，現(xiàn)場總線提供了大量的診斷數(shù)據(jù)，但是缺乏分析管理的方法和工具，還沒有能夠提升電力行業(yè)的運行經(jīng)濟指標產(chǎn)生正面的影響。

　　那么在這種情況，僅僅依賴電力自動化專家群體的超前布局，現(xiàn)場總線只能夠獲得少量試點應用，但是缺少大規(guī)模推廣的市場動力。

　　在這一點上，與現(xiàn)場總線在石化行業(yè)的推廣應用形成了明顯的差距。根據(jù)筆者的理解，電力行業(yè)和石化行業(yè)都是大規(guī)模的流程工業(yè)，被控對象復雜而龐大，物理分散聯(lián)系緊密。而相對來說，石化行業(yè)的物理分散度更大，而電力行業(yè)的設備更為集中，因此現(xiàn)場總線節(jié)省電纜及其施工費用的優(yōu)點，在電力行業(yè)就顯得不太突出。石化行業(yè)還有防爆的要求，如果采用傳統(tǒng)硬接線，其控制系統(tǒng)的I/O接口上要配置大量的安全柵，安全柵的成本與整個控制系統(tǒng)的成本相當。如果采用本安型的現(xiàn)場總線，節(jié)省I/O接口及相應的安全柵，對于石化行業(yè)的控制系統(tǒng)而言，將會節(jié)省大量的成本。因此，我們認為，正是總體成本上的劣勢，影響了現(xiàn)場總線在電力行業(yè)的推廣。

　　另外，同樣是防爆的原因，在運行過程中，石化行業(yè)不允許到現(xiàn)場打開防爆箱，進行現(xiàn)場設備的維護，而是必須通過遠程的通訊接口對現(xiàn)場設備進行調(diào)試。現(xiàn)場總線的特點恰恰契合了石化行業(yè)的這一內(nèi)在需求，成為現(xiàn)場總線在石化行業(yè)推廣應用的一個原因。而同樣的功能特點，在電力行業(yè)反而成為維護人員不太適應的一個障礙。

　　還有，現(xiàn)場總線技術(shù)的主要優(yōu)勢在于提供現(xiàn)場設備的診斷信息，為電廠的設備狀態(tài)檢修、故障診斷提供數(shù)據(jù)。但實際上，由于故障診斷、設備狀態(tài)檢修在國內(nèi)電力行業(yè)發(fā)展停滯不前，致使現(xiàn)場總線技術(shù)提供的大量設備狀態(tài)信息數(shù)據(jù)失去了現(xiàn)實意義，已經(jīng)采用現(xiàn)場總線技術(shù)的電廠對這些診斷信息也沒有進一步的挖掘利用。這就使得本應大放光彩的現(xiàn)場總線技術(shù)在電力行業(yè)的使用總是“雷聲大，雨點小”。

　　4柳暗花明又一村，堅守本質(zhì)迎接現(xiàn)場總線的時代

　　因此，我們認為，從技術(shù)本質(zhì)上來說，任何一種新技術(shù)的推廣，其最強大的推動力只能是來自于市場的內(nèi)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；性價比最優(yōu)。

　　根據(jù)這樣的需求，現(xiàn)場總線要想加快在電力行業(yè)推廣應用的步伐，以下是兩大努力方向：

　　第一是降低用戶的綜合成本。目前成本較高的原因，主要來自于兩個方面。一是支持現(xiàn)場總線的智能設備價格過高，二是現(xiàn)場總線通訊設備價格過高。我們不應該認為現(xiàn)場總線設備的高價是完全合理的現(xiàn)象。從產(chǎn)品制造的角度來看，采用了現(xiàn)場總線反而會減少現(xiàn)場智能設備的硬件成本，而現(xiàn)場總線通訊設備的成本與普通卡件的成本并沒有本質(zhì)的差別，現(xiàn)場總線的芯片成本并不會高于工業(yè)以太網(wǎng)的芯片。去除新技術(shù)新產(chǎn)品的開發(fā)成本，現(xiàn)場總線相關(guān)設備之所以價格過高，更多的是一種市場壟斷行為。只有更多有實力的國內(nèi)廠家參與到現(xiàn)場總線領(lǐng)域，達到和國外競爭對手相近的產(chǎn)品性能，只有打破現(xiàn)場總線之間不能互操作的人為技術(shù)壁壘，甚至用工業(yè)以太網(wǎng)來統(tǒng)一現(xiàn)場總線，才有可能打破這個壟斷，向市場提供價格合理的現(xiàn)場總線產(chǎn)品。

　　第二是實現(xiàn)對于設備診斷數(shù)據(jù)的分析和管理，提升設備管理的效率，為節(jié)能降耗、降低電力行業(yè)的整體運營成本提供實實在在的價值。這更多是資產(chǎn)管理的功能，而不是現(xiàn)場總線系統(tǒng)的功能。現(xiàn)場總線能夠為資產(chǎn)管理提供大量的設備診斷數(shù)據(jù)，從而提升資產(chǎn)管理的效率。在這個方面，現(xiàn)場總線領(lǐng)域已經(jīng)出現(xiàn)了FDT標準(FieldDeviceTool)，這是一個獨立于各個設備制造商和現(xiàn)場總線協(xié)議的CONTROLENGINEERINGChina版權(quán)所有，將智能現(xiàn)場設備集成到過程自動化系統(tǒng)的開發(fā)標準。FDT能夠以標準的方法將大量設備診斷數(shù)據(jù)送到資產(chǎn)管理系統(tǒng)中，從而發(fā)揮出現(xiàn)場總線的數(shù)據(jù)優(yōu)勢，使得現(xiàn)場總場真正成為數(shù)字化電廠的基礎。

　　5結(jié)束語

　　堅持技術(shù)的本質(zhì)規(guī)律，用創(chuàng)新技術(shù)向用戶提供更好更便宜的產(chǎn)品，是市場競爭的王道，也同樣是推動現(xiàn)場總線技術(shù)在電力行業(yè)發(fā)展的最強大動力。我們相信，有中國經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展，有專家群體的超前布局，電力自動化將會迎來現(xiàn)場總線的全新時代。