現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)在電力行業(yè)的應用與發(fā)展前景

　　其次，我們再來(lái)談?wù)劕F場(chǎng)總線(xiàn)的實(shí)時(shí)性問(wèn)題。在電力自動(dòng)化過(guò)程控制領(lǐng)域，按照控制要求，實(shí)時(shí)性分為兩種：一是一般過(guò)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(guò)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(chǎng)總線(xiàn)主要用于一般過(guò)程信號的采集和控制，對于快速過(guò)程信號的采用和控制還是在使用傳統的硬接線(xiàn)方案。從串行通訊的實(shí)時(shí)性能來(lái)分析，對于小于64個(gè)字節的報文，以500K的波特率，傳輸時(shí)間在2ms以?xún)?。對于最高波特?2M的Profibus現場(chǎng)總線(xiàn)，要滿(mǎn)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、現場(chǎng)智能設備的通訊從站，以及整個(gè)通訊鏈路中進(jìn)行整體設計，才能穩定可靠地滿(mǎn)足快速過(guò)程的實(shí)時(shí)性需要。

　　最后，我們來(lái)談現場(chǎng)總線(xiàn)維護的問(wèn)題。從技術(shù)本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，現場(chǎng)總線(xiàn)標準和4～20mA電氣信號標準，都用來(lái)規范控制系統與現場(chǎng)儀表的信號交換方式。4～20mA電氣信號屬于電工技術(shù)知識，而現場(chǎng)總線(xiàn)標準要求更多的是通訊和軟件的知識范疇控制工程網(wǎng)版權所有，對維護人員提出了更高的要求。但現場(chǎng)總線(xiàn)系統中提供了界面友好的調試工具，在建立總線(xiàn)通訊的情況下，能夠大大提高對于現場(chǎng)儀表的調試效率。因此，現場(chǎng)總線(xiàn)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。由于現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)在電力行業(yè)沒(méi)有得到推廣，使得絕大多數電廠(chǎng)設備和系統維護人員對現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)缺乏基本的認知，又因為電力行業(yè)內已有的現場(chǎng)總線(xiàn)多數是在電廠(chǎng)輔助車(chē)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(diǎn)而已，根本上沒(méi)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(lái)，從技術(shù)本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，可靠性、實(shí)時(shí)性、難于維護的爭議，都不應是現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)發(fā)展的阻礙(目前現場(chǎng)總線(xiàn)在電力行業(yè)的應用案例已經(jīng)證明了這一點(diǎn))。那么阻礙現場(chǎng)總線(xiàn)推廣應用的障礙究竟在哪里？這是筆者一直在思考的問(wèn)題。

　　3眾里尋他千百度，影響現場(chǎng)總線(xiàn)推廣應用的障礙

　　為說(shuō)明上面提出的問(wèn)題。我們還是從技術(shù)的本質(zhì)出發(fā)來(lái)進(jìn)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(gè)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(chǎng)總線(xiàn)后的成本更低嗎？從目前來(lái)看，采用了現場(chǎng)總線(xiàn)系統之后，儀控系統的造價(jià)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(lái)看，現場(chǎng)總線(xiàn)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(méi)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(lài)電力自動(dòng)化專(zhuān)家群體的超前布局，現場(chǎng)總線(xiàn)只能夠獲得少量試點(diǎn)應用，但是缺少大規模推廣的市場(chǎng)動(dòng)力。

　　在這一點(diǎn)上，與現場(chǎng)總線(xiàn)在石化行業(yè)的推廣應用形成了明顯的差距。根據筆者的理解，電力行業(yè)和石化行業(yè)都是大規模的流程工業(yè)，被控對象復雜而龐大，物理分散聯(lián)系緊密。而相對來(lái)說(shuō)，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，因此現場(chǎng)總線(xiàn)節省電纜及其施工費用的優(yōu)點(diǎn)，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，如果采用傳統硬接線(xiàn)，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(gè)控制系統的成本相當。如果采用本安型的現場(chǎng)總線(xiàn)，節省I/O接口及相應的安全柵，對于石化行業(yè)的控制系統而言，將會(huì )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(chǎng)總線(xiàn)在電力行業(yè)的推廣。

　　另外，同樣是防爆的原因，在運行過(guò)程中，石化行業(yè)不允許到現場(chǎng)打開(kāi)防爆箱，進(jìn)行現場(chǎng)設備的維護，而是必須通過(guò)遠程的通訊接口對現場(chǎng)設備進(jìn)行調試?，F場(chǎng)總線(xiàn)的特點(diǎn)恰恰契合了石化行業(yè)的這一內在需求，成為現場(chǎng)總線(xiàn)在石化行業(yè)推廣應用的一個(gè)原因。而同樣的功能特點(diǎn)，在電力行業(yè)反而成為維護人員不太適應的一個(gè)障礙。

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

　　4柳暗花明又一村，堅守本質(zhì)迎接現場(chǎng)總線(xiàn)的時(shí)代

　　因此，我們認為，從技術(shù)本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，任何一種新技術(shù)的推廣，其最強大的推動(dòng)力只能是來(lái)自于市場(chǎng)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?xún)r(jià)比最優(yōu)。

　　根據這樣的需求，現場(chǎng)總線(xiàn)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(hù)的綜合成本。目前成本較高的原因，主要來(lái)自于兩個(gè)方面。一是支持現場(chǎng)總線(xiàn)的智能設備價(jià)格過(guò)高，二是現場(chǎng)總線(xiàn)通訊設備價(jià)格過(guò)高。我們不應該認為現場(chǎng)總線(xiàn)設備的高價(jià)是完全合理的現象。從產(chǎn)品制造的角度來(lái)看，采用了現場(chǎng)總線(xiàn)反而會(huì )減少現場(chǎng)智能設備的硬件成本，而現場(chǎng)總線(xiàn)通訊設備的成本與普通卡件的成本并沒(méi)有本質(zhì)的差別，現場(chǎng)總線(xiàn)的芯片成本并不會(huì )高于工業(yè)以太網(wǎng)的芯片。去除新技術(shù)新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)成本，現場(chǎng)總線(xiàn)相關(guān)設備之所以?xún)r(jià)格過(guò)高，更多的是一種市場(chǎng)壟斷行為。只有更多有實(shí)力的國內廠(chǎng)家參與到現場(chǎng)總線(xiàn)領(lǐng)域，達到和國外競爭對手相近的產(chǎn)品性能，只有打破現場(chǎng)總線(xiàn)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(lái)統一現場(chǎng)總線(xiàn)，才有可能打破這個(gè)壟斷，向市場(chǎng)提供價(jià)格合理的現場(chǎng)總線(xiàn)產(chǎn)品。

　　第二是實(shí)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(yè)的整體運營(yíng)成本提供實(shí)實(shí)在在的價(jià)值。這更多是資產(chǎn)管理的功能，而不是現場(chǎng)總線(xiàn)系統的功能?，F場(chǎng)總線(xiàn)能夠為資產(chǎn)管理提供大量的設備診斷數據，從而提升資產(chǎn)管理的效率。在這個(gè)方面，現場(chǎng)總線(xiàn)領(lǐng)域已經(jīng)出現了FDT標準(FieldDeviceTool)，這是一個(gè)獨立于各個(gè)設備制造商和現場(chǎng)總線(xiàn)協(xié)議的CONTROLENGINEERINGChina版權所有，將智能現場(chǎng)設備集成到過(guò)程自動(dòng)化系統的開(kāi)發(fā)標準。FDT能夠以標準的方法將大量設備診斷數據送到資產(chǎn)管理系統中，從而發(fā)揮出現場(chǎng)總線(xiàn)的數據優(yōu)勢，使得現場(chǎng)總場(chǎng)真正成為數字化電廠(chǎng)的基礎。

　　5結束語(yǔ)

　　堅持技術(shù)的本質(zhì)規律，用創(chuàng )新技術(shù)向用戶(hù)提供更好更便宜的產(chǎn)品，是市場(chǎng)競爭的王道，也同樣是推動(dòng)現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)在電力行業(yè)發(fā)展的最強大動(dòng)力。我們相信，有中國經(jīng)濟的持續發(fā)展，有專(zhuān)家群體的超前布局，電力自動(dòng)化將會(huì )迎來(lái)現場(chǎng)總線(xiàn)的全新時(shí)代。