現場總線技術在電力行業的應用與發展前景

　　其次，我們再來談談現場總線的實時性問題。在電力自動化過程控制領域，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個字節的報文，以500K的波特率，傳輸時間在2ms以內。對于最高波特率12M的Profibus現場總線，要滿足50ms的控制周期要求，就協議本身并不存在任何困難。但是，必須從控制器通訊主站、現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，才能穩定可靠地滿足快速過程的實時性需要。

　　最后，我們來談現場總線維護的問題。從技術本質上來說，現場總線標準和4～20mA電氣信號標準，都用來規范控制系統與現場儀表的信號交換方式。4～20mA電氣信號屬于電工技術知識，而現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版權所有，對維護人員提出了更高的要求。但現場總線系統中提供了界面友好的調試工具，在建立總線通訊的情況下，能夠大大提高對于現場儀表的調試效率。因此，現場總線對維護人員提出更高的要求，這不是技術缺陷，而是新技術發展對人員知識提出的更新要求。由于現場總線技術在電力行業沒有得到推廣，使得絕大多數電廠設備和系統維護人員對現場總線技術缺乏基本的認知，又因為電力行業內已有的現場總線多數是在電廠輔助車間使用，更大程度上只是一種新技術的試驗，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，相關技術人員也就缺乏足夠的熱情去掌握其必要的維護技術。

　　由此看來，從技術本質上來說，可靠性、實時性、難于維護的爭議，都不應是現場總線技術發展的阻礙(目前現場總線在電力行業的應用案例已經證明了這一點)。那么阻礙現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。我們還是從技術的本質出發來進行分析，任何一種新技術的發展和對舊技術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，應用現場總線后的成本更低嗎？從目前來看，采用了現場總線系統之后，儀控系統的造價明顯提高。

　　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，現場總線提供了大量的診斷數據，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的運行經濟指標產生正面的影響。

　　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，現場總線只能夠獲得少量試點應用，但是缺少大規模推廣的市場動力。

　　在這一點上，與現場總線在石化行業的推廣應用形成了明顯的差距。根據筆者的理解，電力行業和石化行業都是大規模的流程工業，被控對象復雜而龐大，物理分散聯系緊密。而相對來說，石化行業的物理分散度更大，而電力行業的設備更為集中，因此現場總線節省電纜及其施工費用的優點，在電力行業就顯得不太突出。石化行業還有防爆的要求，如果采用傳統硬接線，其控制系統的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的成本相當。如果采用本安型的現場總線，節省I/O接口及相應的安全柵，對于石化行業的控制系統而言，將會節省大量的成本。因此，我們認為，正是總體成本上的劣勢，影響了現場總線在電力行業的推廣。

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

　　還有，現場總線技術的主要優勢在于提供現場設備的診斷信息，為電廠的設備狀態檢修、故障診斷提供數據。但實際上，由于故障診斷、設備狀態檢修在國內電力行業發展停滯不前，致使現場總線技術提供的大量設備狀態信息數據失去了現實意義，已經采用現場總線技術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場總線技術在電力行業的使用總是“雷聲大，雨點小”。

　　4柳暗花明又一村，堅守本質迎接現場總線的時代

　　因此，我們認為，從技術本質上來說，任何一種新技術的推廣，其最強大的推動力只能是來自于市場的內在需求，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。

　　根據這樣的需求，現場總線要想加快在電力行業推廣應用的步伐，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。一是支持現場總線的智能設備價格過高，二是現場總線通訊設備價格過高。我們不應該認為現場總線設備的高價是完全合理的現象。從產品制造的角度來看，采用了現場總線反而會減少現場智能設備的硬件成本，而現場總線通訊設備的成本與普通卡件的成本并沒有本質的差別，現場總線的芯片成本并不會高于工業以太網的芯片。去除新技術新產品的開發成本，現場總線相關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廠家參與到現場總線領域，達到和國外競爭對手相近的產品性能，只有打破現場總線之間不能互操作的人為技術壁壘，甚至用工業以太網來統一現場總線，才有可能打破這個壟斷，向市場提供價格合理的現場總線產品。

　　第二是實現對于設備診斷數據的分析和管理，提升設備管理的效率，為節能降耗、降低電力行業的整體運營成本提供實實在在的價值。這更多是資產管理的功能，而不是現場總線系統的功能。現場總線能夠為資產管理提供大量的設備診斷數據，從而提升資產管理的效率。在這個方面，現場總線領域已經出現了FDT標準(FieldDeviceTool)，這是一個獨立于各個設備制造商和現場總線協議的CONTROLENGINEERINGChina版權所有，將智能現場設備集成到過程自動化系統的開發標準。FDT能夠以標準的方法將大量設備診斷數據送到資產管理系統中，從而發揮出現場總線的數據優勢，使得現場總場真正成為數字化電廠的基礎。

　　5結束語

　　堅持技術的本質規律，用創新技術向用戶提供更好更便宜的產品，是市場競爭的王道，也同樣是推動現場總線技術在電力行業發展的最強大動力。我們相信，有中國經濟的持續發展，有專家群體的超前布局，電力自動化將會迎來現場總線的全新時代。