現場總線在火電站應用

現場總線技術是隨著電子、儀器儀表、計算機技術和網絡技術的發展而于80年代中期產生的，現場總線技術以其鮮明的特點和優點很快進入各個領域。國外各大控制設備制造商也相繼開發了不同的現場總線，但這些現場總線難以形成統一的標準，這從一定程度上影響了現場總線的推廣應用。此外，現場總線給工業控制領域帶來的變革是具有沖擊性的，因為它們改變的不僅僅是設備、系統或者技術，而是將改變人們做事的途徑和做事需要的工具。雖然現場總線技術誕生已經二十多年，但是它們的應用范圍和應用深度與其具備的優點是不相稱的。隨著市場需求的急劇增長和包括智能儀表在內的現場總線產品的大量出現，現場總線技術在工業控制領域將會扮演越來越重要的角色。

1 現場總線在火電站中的應用現狀

1.1 現場總線的標準化問題

IEC早在1984年就開始著手制訂現場總線的國際標準，但十多年來，國際上一些大公司從自身利益出發，圍繞著現場總線的國際標準問題進行了大戰，其結局是以妥協而告終。至1999年底，國際標準的現場總線已有12種之多，包括：FF、ControlNet、ProfiBus、P―Net、Swift Net、Word FIP、Interbus、AS―i、Device Net、SDS、Seriplex和CAN。此外，還有3種歐洲標準、各個國家標準和一些大企業標準（如日本三菱的CC-Link）。多標準就意味著無標準。在這種局面下，儀表制造商感到困惑，系統集成商、設計院、用戶都不免感到無所適從，因而在很大程度影響了現場總線的推廣應用。

1.2 現場總線在國內火電站中的應用

目前，沒有一家現場總線設備制造商能提供裝備整個火電站的所有現場總線產品。產品種類相對較多的FF，2002年的口號是“自由選擇，帶動集”，但其仍缺少許多火電站必需的產品，如用于汽輪機的測試計和振動儀、用于鍋爐水質檢測的硅酸根和磷酸根測量儀等。因此要在火電站構筑完整的符合所有現場總線特點的現場總線控制系統（FCS）尚無能為力。

國內有少量的石化和化工裝置采用了FCS，起到了小規模示范作用。在火電站部分裝置中也具備采用FCS的條件，但實施起來就比較困難。首先，對電站設計來說是完全不同于DCS和PLC，DCS和PLC是以I/O和處理器為核心的，而FCS是以智能化的現場儀表和設備為核心的；DCS和PLC的控制任務完全由處理器來完成，而FCS的控制任務基本上由現場儀表和設備來完成，因此，從設計的思路、方法等方面將有很大的變革，這對于須嚴格遵從設計規程的電力設計院來說，進行這種變革絕非易事。其次，FCS的應用對生產和管理具有很大的沖擊性，如何利用FCS將火電站的生產和管理提高到一個新層次本身就是一項富有挑戰意義的課題。所以，從設計到生產，從生產到管理，在尚未做好面對FCS的準備的情況下，將FCS引入火電站（即使是火電站的一部分）是比較困難的。

雖然作為一個完整的現場總線控制系統目前還難以迅速應用到火電站中，但作為這一技術的現場總線產品已在火電站中得到越來越多的應用。因為，這些現場總線產品符合了火電站追求高效可靠的目標?，F場總線產品在火電站的應用采用的是集成的方式，包括現場總線與DCS的集成、現場總線與PLC的集成和現場總線與信息網絡的集成。

DCS已廣泛應用于火電站主設備的控制系統，現場總線的應用要借助于DCS。這樣既豐富了DCS的功能，又推動了現場總線和FCS的發展?，F場總線和DCS的集成有兩種方式：現場總線與DCS的I/O總線集成；現場總線與DCS網絡的集成。前者是現場儀表或現場設備通過現場總線與現場總線接口單元通信，現場總線接口單元再通過I/0總線與DCS處理器通信。后者是現場儀表或現場設備通過現場總線與現場總線服務器通信，現場總線服務器直接掛在DCS網絡上。

PLC已廣泛應用于火電站輔助設備的控制系統，現場總線的應用也要借助于PLC?，F場總線中，象Contr01．Net、ProfiBus等本身就是PLC的主要供貨商支持的，而且這些現場總線技術和產品已集成到PLC系統中，成為PLC系統中的一部分或者成為PLC系統的延伸部分。以ControlNet為例，ContmlNet最早由美國Rockwell Automation于1995年10月提出，它是一種高速、高確定性和可重復性的網絡，特別適用于對時間有苛刻要求的復雜應用場合的信息傳輸。在火電站中應用十分廣泛的PLC系統之一ControlLogix系統就是利用ContmlNet構筑分布式I/O網絡系統的。作為PLC系統的延伸，ControlNet還被用作廠級控制網連接整個火電站的輔助系統，包括除灰除渣系統、輸煤系統、水處理系統等，通過ControlNet可以實現全廠輔助系統的集中監控和數據共享。

現場總線在網絡方面的特點使其與信息網絡的集成變得十分自然。工業以太網便是一個典型例子。工業以太網雖不屬于現場總線的12種國際標準，但隨著其迅猛發展，工業以太網已成為事實上的工業標準。隨著以太網的通信速率的不斷提高和全雙工交換式以太網的誕生，以太網的非確定性問題已經解決。目前火電站的廠級信息網絡系統幾乎都是采用以太網，通過工業以太網可實現現場總線與信息網絡的集成。