现场总线技术在电厂中的应用

2 在电厂应用中存在的问题

2.1 适应控制技术发展的需要

每当采用一种新的控制技术，人们都要经历一个思想转变过程。当年在电厂采用DCS时，对其可靠性、安全性、适宜性也表示过怀疑，也是经过相当长时间的试点应用才逐步消除了对DCS的不信任感。现在DCS已广泛、成功地应用在电厂控制领域中，并且还在不断改进、提高以适应不断发展的需要。现场总线的控制理念与DCS有很大的区别，很多已经习惯了采用看得见、摸得着的DCS控制器完成的PID等控制功能，现在改在现场智能仪表中完成，确实需要一个适应过程。

DCS已是一个非常成熟的技术，而现场总线还处在不断地应用、改进过程中，因此在现阶段要全面地用现场总线代替DCS也是不客观的。现场总线是对DCS控制功能的拓展、提高，是控制技术的发展方向，所以我们既不要盲目采用，也不要轻易拒绝，应积极、主动地了解现场总线技术，在合适的工程中试点应用，在实际运行中不断总结经验，并逐步完善以推广在电厂中的应用。

2.2 标准统一的问题

IEC61158国际标准不是唯一性的，而是8种现场总线标准的集合，这主要是为了保护每个现场总线制造商的利益。由于现在应用的现场总线产品基于不同的协议，所以其开放性并不能得到很好的体现，标准的不统一会影响现场总线技术的发展和推广应用。为了未来的市场，各制造商在不断地改进自己的产品，向国际标准靠拢，如西门子公司先开发了Profibus-DP现场总线（相对于H2层），用于连接PLC、变频器等设备，为了市场的需要又开发了ProfiBus-PA现场总线（相对于H1层），主要与现场智能仪表相连。因此要想应用好现场总线技术，就要认真研究国际标准及各制造商的标准。

2.3 了解、研究每种现场总线的应用特点

每种现场总线都是为了完成某一特定的生产过程控制而开发的，即每种现场总线都有其专用的应用领域，如FF适用于流程工业，Profibus适用于工厂自动化领域，CAN适用于汽车工业，LON适用于楼宇自动化领域等。到目前为止，还没有哪家的产品可以适用

所有的控制领域。所以为了在电厂用好现场总线技术，应对不同的现场总线产品进行深入地了解、比较，研究其擅长应用的领域、在电厂中应用存在的问题和解决的办法。

2.4 冗余方式的考虑

为了提高DCS的可靠性，采取了操作站冗余、通信总线冗余、电源冗余、控制器冗余及I／O冗余等多种措施。当采用现场总线时，其冗余性自然引起了广泛的注意。对于现场总线的监控级及H2层，操作站冗余、监控级网络冗余、H2层网络冗余及连接在其上的设备（如控制器等）冗余、电源冗余是很容易做到的。

对于H1层网络，原DCS冗余控制器的所有功能都分散到各个现场智能仪表中，危险已经完全分散，一个现场智能仪表的故障只影响到本身或相关的少量智能设备，其影响范围远低于DCS冗余控制器故障的涉及面，就地智能仪表的功能块设计可保证故障时相关智能设备置于安全位，因此每个现场智能仪表是不需要CPU冗余的。况且采用现场总线后取消了大量的控制电缆，现场总线的保护措施可以提高，降低了H1的故障率，所以H1层网络不采用冗余方式是可以接受的。鉴于电厂对安全性的要求，在现阶段对于重要的回路控制还是应该采用安全的措施以提高安全性、可靠性，同时通过在电厂的逐步应用和总结经验，找出适合电厂安全要求的冗余方案。

2.5 现场智能仪表的功能设计

采用现场总线所面临的一个较大工作是现场智能仪表的功能设计。采用DCS时，当输入／输出信号制、I／O点数确定以后，DCS的选择、功能设计就与现场仪表没有多大关系了。当采用现场总线时情况就不同了，原在DCS中完成的许多控制功能转移到现场智能仪表中完成，因此现场总线的选型、功能的设计与现场智能仪表紧密地联系在一起。在设计时，首先要确定一个统一的协议标准，现场总线及现场智能义表都要遵守此协议标准；然后根据现场智能仪表的工艺分布情况、防爆等级要求、测量参数范围及完成的功能等确定一个初步的现场总线结构，计算采用H1、H2网络段的个数，确定每段所带现场智能仪表和设备的数量及每段的通信速率；最后根据工艺运行要求定义每个现场智能仪表的控制功能，通过工程师站对整个控制系统进行功能块组态设计。上述工作已打破原控制功能的设计界限，把控制室设备及现场智能仪表作为一个整体来考虑，合理的现场总线结构和控制方案可能需
要经过多次的重复计算、比较才能确定。

3 现状及发展前景

DCS技术已经被大家掌握且价格已经很低，所以现在乃至今后的一段时间内DCS还会存在下去，还将是电厂控制系统的首选方案。大部分DCS厂家已经意识到现场总线将是电厂控制技术的发展方向，为此在改进、提高现有DCS功能、性能及可靠性的同时也在积极地开发现场总线接口技术及产品。很多用户看到了现场总线的诸多优点，也在做一些应用尝试。目前现场总线技术在电厂局部生产过程中已试点应用，例如国内电厂已有在电除尘的控制上采用现场总线的成功应用，为今后大范围应用打下良好的基础。综合现状，在未来的一段时间内，控制系统将出现DCS与现场总线共存的局面。

现场总线技术是一项发展很快的新技术。随着现场总线技术的不断完善，通信协议逐步统一规范，真正实现了开放性及互操作性，并通过在电厂应用中取得充分的应用经验，用户对现场总线应用技术掌握到一定的深度，对其优越性建立足够的信心，预计在不久的将来，现场总线的技术将会逐步在电厂自动控制系统中得到推广应用，这是自动化控制技术发展的方向。

参考文献

1 阳宪惠.现场总线技术及其应用［M］.清华大学出版社

2 王鑫鑫.现场总线控制技术在电厂中的应用研究［J］.电站系统工程

3 邬宽明.CAN总线原理和应用系统设计［M］.北京航空航天大学出版社