摘要：如今，电力自动化技术的发展在不断的加快，人们对于用电的安全有着越来越高的要求，为了能够适应社会的发展以及当前的智能电网建设的需要，电力系统控制技术就必须做出改革。现场总线技术是目前刚刚兴起的新技术，它在电力自动化中的应用具有较多优点，它也将是未来电力控制方式的转变趋势。
关键词：电力自动化；现场总线技术；应用
一、现场总线技术概况
现场总线技术(Fieldbus)是指安装在制造或过程区域的现场装置与控制室内的自动装置之间的数字式、串行、多点通信的数据总线。它是一种工业数据总线，是自动化领域中底层数据通信网络。该技术主要解决工业现场的智能化仪器仪表、控制器、执行机构等现场设备间的数字通信问题，以及这些现场控制设备与高级控制系统之间的信息传递问题。
二、电厂自动化中常见的几种过程控制技术
(1)由于PC－based的工业计算机(以下简称工业PC)的快速发展，以工业PC、I/O装置、监控装置、控制网络组成的PC－based的自动化系统得到了迅速普及，现已成为实现低成本工业自动化的重要途径。基于PC的控制系统易于安装和使用，它具有高级诊断功能，容易被操作人员和维护人员接受，被证明可以像PLC一样可靠。从长远角度来看，PC控制系统维护成本低，逐渐向监控、管理方面过渡，会得到广泛应用。
(2)PLC系统早期主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展，PLC功能已经大大超过了逻辑控制的范围。现代PLC所具有的功能及其各种扩展单元、智能单元和特殊功能模块可以方便、灵活地组成满足不同要求和不同规模的控制系统，以适应各种工业控制的需要。PLC系统对环境要求低，安装简单，容易维修，使用方便，编程简单，抗干扰能力和可靠性都很强。目前，微型化、网络化、PC化和开放性是PLC系统未来发展的主要方向。
(3)DCS是一个由过程控制级和过程监控级组成的以通信网络为纽带的多级计算机系统，综合了计算机、现代通信、现代图形显示和现代控制4种技术，其基本思想是分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活和组态方便。DCS通常采用若干个控制器(过程站)对一个生产过程中的众多控制点进行控制，各控制器之间通过网络连接可进行数据交换。DCS控制功能齐全，控制算法丰富，集连续控制、顺序控制和批处理控制于一体，可实现串级、前馈、解耦、自适应和预测等先进控制，并可方便地加入所需的特殊控制算法。但DCS行业壁垒较强，通用性较差。
(4)现场总线控制系统(FCS)。现场总线是顺应智能现场仪表而发展起来的一种开放型的数字通信技术，其发展的初衷是用数字通信代替一对一的I/O连接方式，把数字通信网络延伸到工业过程现场。根据IEC和美国仪表协会(ISA)的定义，现场总线是连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双向传输、多分支结构的通信网络，它的关键标志是能支持双向、多节点、总线式的全数字通信，在控制过程中将控制能力再分散，是新一代分散控制系统，可以降低总成本，提高可靠性，系统更加开放，功能更加强大。
三、总线控制技术在电厂自动化中的作用
总线技术具有以下6个特征:①具有全数字化通信;②开放型的互联网络;③互可操作性与互用性;④现场设备的智能化;⑤系统结构的高度分散性;⑥对现场环境的适应性。
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总线控制技术的应用，相当于把原先位于控制室的DCS或PLC的控制模块、输入/输出模块置于现场总线设备中，同时具有强大的远程诊断能力，简化了系统结构，极大地减少了安装成本。由于设备和系统之间使用数字化通信，也提高了系统的抗干扰性和控制精度。加上现场总线设备间具有通信能力，控制功能可分散到现场，使得控制系统结构具备高度的分散性。通信标准的开放性、一致性可以很容易使遵循同标准的设备进行互换，灵活增减设备。
四、总线技术在电厂自动化控制中应用现状
目前现场总线控制技术在电厂中虽不占主导地位，但在电厂中得到广泛应用，在自动化控制过程中起着重要作用。智能仪表、智能执行机构的大量出现和应用以及数字化的通信方式，使现场总线很容易通过总线接口接入到现有的DCS和PLC中，从而实现控制。由于成本问题，还有很多电厂不具备总线接口或智能控制器的设备，短期内无法完全实现整体的总线控制，因此总线控制技术的最终应用，还需依赖于微处理器技术和通信技术的发展，降低成本，才能使现场总线控制技术得到更好的应用。
电厂现有设备采用的总线标准不一，也为将来控制系统过渡到总线控制带来很大困难，总线技术在电厂中的应用还需要结合实际情况来进行综合考虑。规划时应首先选择适合自己的总线标准，摸清现有总线的情况，充分考虑系统的可过渡性，选择合适的标准，做到标准统一;其次应从成本考虑，选择目前具有高性价比、应用广泛的总线标准;最后需要按系统以及功能区域进行结构规划，新上项目可以提前规划，旧系统可分片改造升级，逐步过渡使用。
总线技术的应用过程中，还要注意系统安全可靠性问题，这主要分为物理结构和通信方式。从结构上来说，现场总线最大的技术弊端就是多种设备连接在同一条电缆上，终端设备又缺乏故障冗余能力，即使此网络固若金汤，一旦电缆发生故障，那么上面所有的设备都会失效，这对于过程工业中的用户是致命的。另外，如一个简单总线地址重复故障，也有可能造成系统控制功能失效，这尤其会发生在新加节点过程中。因此设计时需要对总线终端分支上的设备数量及地址按控制功能整体规划，不能把关键设备安排在同一条总线分支上，并且还需要在通信主干链路部署冗余总线或采用环网结构。另一方面，还需在电源方面加以考虑，尽量避免采用总线供电方式，采用单独供电、冗余电源的方式是比较安全可靠的方案。从通信方式上来看，虽然通过应用光纤可以解决因距离增加而导致的通信速率降低的问题，但总线上设备的增加必然会带来通信信息量的增加，同样会造成通信速率的降低，同时电源负载增加带来电源压降，也会导致整个系统不稳定。因此在设计中既要合理划分控制区域和设备，又要考虑预留可扩充容量，需要考虑适当降低通信速率。另外还要提到的一点是，由于总线末端大都是低速率的设备，适当增加高速互通网关，可以平衡低速采集和大信息数据通信之间的瓶颈，满足信息管理的需求。
目前总线的信息安全问题还没有得到广泛的关注，电厂大多着眼于解决总线故障安全范围的问题，但是现场总线系统的开放互联是未来发展的趋势，因此通信安全是电厂自动化进程中不得不考虑的重要环节，也需要在发展中加以注意。
结语
要充分认识总线技术数字化、开放性、互换性、互操作性的特点，紧跟控制发展的趋势，把握电厂总线现状，通过合理规划总线结构和制订长远发展计划，推动总线技术应用的发展，以提升电厂的自动化水平。
参考文献
[1]黄贺军.分析现场总线技术在电力自动化中的应用[J].科技传播.2012
[2]杨雨.电力自动化中现场总线技术的实践应用[J].科技风.2011
任瑞霞 女 山东菏泽人，武汉大学（原武汉水利电力大学）计算机应用专业本科，单位：武汉凯迪水务
论文作者:任瑞霞
论文发表刊物:《电力设备》2017年第26期
论文发表时间:2018/1/6
标签：总线论文; 现场论文; 电厂论文; 设备论文; 通信论文; 系统论文; 总线技术论文; 《电力设备》2017年第26期论文;