現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在電力行業(yè)的應(yīng)用與發(fā)展前景

　　其次，我們?cè)賮?lái)談?wù)劕F(xiàn)場(chǎng)總線的實(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(hào)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(hào)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(chǎng)總線主要用于一般過(guò)程信號(hào)的采集和控制，對(duì)于快速過(guò)程信號(hào)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(shí)時(shí)性能來(lái)分析，對(duì)于小于64個(gè)字節(jié)的報(bào)文，以500K的波特率，傳輸時(shí)間在2ms以?xún)?nèi)。對(duì)于最高波特率12M的Profibus現(xiàn)場(chǎng)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(chǎng)智能設(shè)備的通訊從站，以及整個(gè)通訊鏈路中進(jìn)行整體設(shè)計(jì)，才能穩(wěn)定可靠地滿足快速過(guò)程的實(shí)時(shí)性需要。

　　最后，我們來(lái)談現(xiàn)場(chǎng)總線維護(hù)的問(wèn)題。從技術(shù)本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)和4～20mA電氣信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)，都用來(lái)規(guī)范控制系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)儀表的信號(hào)交換方式。4～20mA電氣信號(hào)屬于電工技術(shù)知識(shí)，而現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)要求更多的是通訊和軟件的知識(shí)范疇控制工程網(wǎng)版權(quán)所有，對(duì)維護(hù)人員提出了更高的要求。但現(xiàn)場(chǎng)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(duì)于現(xiàn)場(chǎng)儀表的調(diào)試效率。因此，現(xiàn)場(chǎng)總線對(duì)維護(hù)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(duì)人員知識(shí)提出的更新要求。由于現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在電力行業(yè)沒(méi)有得到推廣，使得絕大多數(shù)電廠設(shè)備和系統(tǒng)維護(hù)人員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)缺乏基本的認(rèn)知，又因?yàn)殡娏π袠I(yè)內(nèi)已有的現(xiàn)場(chǎng)總線多數(shù)是在電廠輔助車(chē)間使用，更大程度上只是一種新技術(shù)的試驗(yàn)，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(hù)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(hù)的爭(zhēng)議，都不應(yīng)是現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)發(fā)展的阻礙(目前現(xiàn)場(chǎng)總線在電力行業(yè)的應(yīng)用案例已經(jīng)證明了這一點(diǎn))。那么阻礙現(xiàn)場(chǎng)總線推廣應(yīng)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(xiàn)場(chǎng)總線推廣應(yīng)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(duì)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(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)總線后的成本更低嗎？從目前來(lái)看，采用了現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)之后，儀控系統(tǒng)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(yīng)用案例來(lái)看，現(xiàn)場(chǎng)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(méi)有能夠提升電力行業(yè)的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)指標(biāo)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(xiàn)場(chǎng)總線只能夠獲得少量試點(diǎn)應(yīng)用，但是缺少大規(guī)模推廣的市場(chǎng)動(dòng)力。

　　在這一點(diǎn)上，與現(xiàn)場(chǎng)總線在石化行業(yè)的推廣應(yīng)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(duì)象復(fù)雜而龐大，物理分散聯(lián)系緊密。而相對(duì)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(shè)備更為集中，因此現(xiàn)場(chǎng)總線節(jié)省電纜及其施工費(fèi)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(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(gè)控制系統(tǒng)的成本相當(dāng)。如果采用本安型的現(xiàn)場(chǎng)總線，節(jié)省I/O接口及相應(yīng)的安全柵，對(duì)于石化行業(yè)的控制系統(tǒng)而言，將會(huì)節(jié)省大量的成本。因此，我們認(rèn)為，正是總體成本上的劣勢(shì)，影響了現(xiàn)場(chǎng)總線在電力行業(yè)的推廣。

　　另外，同樣是防爆的原因，在運(yùn)行過(guò)程中，石化行業(yè)不允許到現(xiàn)場(chǎng)打開(kāi)防爆箱，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的維護(hù)，而是必須通過(guò)遠(yuǎn)程的通訊接口對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行調(diào)試。現(xiàn)場(chǎng)總線的特點(diǎn)恰恰契合了石化行業(yè)的這一內(nèi)在需求，成為現(xiàn)場(chǎng)總線在石化行業(yè)推廣應(yīng)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(hù)人員不太適應(yīng)的一個(gè)障礙。

　　還有，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的主要優(yōu)勢(shì)在于提供現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的診斷信息，為電廠的設(shè)備狀態(tài)檢修、故障診斷提供數(shù)據(jù)。但實(shí)際上，由于故障診斷、設(shè)備狀態(tài)檢修在國(guó)內(nèi)電力行業(yè)發(fā)展停滯不前，致使現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)提供的大量設(shè)備狀態(tài)信息數(shù)據(jù)失去了現(xiàn)實(shí)意義，已經(jīng)采用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的電廠對(duì)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(yīng)大放光彩的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(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(jiān)守本質(zhì)迎接現(xiàn)場(chǎng)總線的時(shí)代

　　因此，我們認(rèn)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(qiáng)大的推動(dòng)力只能是來(lái)自于市場(chǎng)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?xún)r(jià)比最優(yōu)。

　　根據(jù)這樣的需求，現(xiàn)場(chǎng)總線要想加快在電力行業(yè)推廣應(yīng)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(xiàn)場(chǎng)總線的智能設(shè)備價(jià)格過(guò)高，二是現(xiàn)場(chǎng)總線通訊設(shè)備價(jià)格過(guò)高。我們不應(yīng)該認(rèn)為現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備的高價(jià)是完全合理的現(xiàn)象。從產(chǎn)品制造的角度來(lái)看，采用了現(xiàn)場(chǎng)總線反而會(huì)減少現(xiàn)場(chǎng)智能設(shè)備的硬件成本，而現(xiàn)場(chǎng)總線通訊設(shè)備的成本與普通卡件的成本并沒(méi)有本質(zhì)的差別，現(xiàn)場(chǎng)總線的芯片成本并不會(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(xiàn)場(chǎng)總線相關(guān)設(shè)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(guó)內(nèi)廠家參與到現(xiàn)場(chǎng)總線領(lǐng)域，達(dá)到和國(guó)外競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手相近的產(chǎn)品性能，只有打破現(xiàn)場(chǎng)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(lái)統(tǒng)一現(xiàn)場(chǎng)總線，才有可能打破這個(gè)壟斷，向市場(chǎng)提供價(jià)格合理的現(xiàn)場(chǎng)總線產(chǎn)品。

　　第二是實(shí)現(xiàn)對(duì)于設(shè)備診斷數(shù)據(jù)的分析和管理，提升設(shè)備管理的效率，為節(jié)能降耗、降低電力行業(yè)的整體運(yùn)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(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)的功能。現(xiàn)場(chǎng)總線能夠?yàn)橘Y產(chǎn)管理提供大量的設(shè)備診斷數(shù)據(jù)，從而提升資產(chǎn)管理的效率。在這個(gè)方面，現(xiàn)場(chǎng)總線領(lǐng)域已經(jīng)出現(xiàn)了FDT標(biāo)準(zhǔn)(FieldDeviceTool)，這是一個(gè)獨(dú)立于各個(gè)設(shè)備制造商和現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議的CONTROLENGINEERINGChina版權(quán)所有，將智能現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備集成到過(guò)程自動(dòng)化系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)標(biāo)準(zhǔn)。FDT能夠以標(biāo)準(zhǔn)的方法將大量設(shè)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(chǎng)總線的數(shù)據(jù)優(yōu)勢(shì)，使得現(xiàn)場(chǎng)總場(chǎng)真正成為數(shù)字化電廠的基礎(chǔ)。

　　5結(jié)束語(yǔ)

　　堅(jiān)持技術(shù)的本質(zhì)規(guī)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(jìng)爭(zhēng)的王道，也同樣是推動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在電力行業(yè)發(fā)展的最強(qiáng)大動(dòng)力。我們相信，有中國(guó)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)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(xiàn)場(chǎng)總線的全新時(shí)代。