繼DCS后，現場總線系統是自動化領域的一重大技術跨越。這種集成了微機、網絡、分布控制技術后建立起一種新的控制結構，將微處理器置于現場設備中，把現場單個、分散的數字化、智能化設備變成網絡節點；連接成可以相互溝通信息，將過去采用點到點式的模擬量信號傳輸或開關量信號的單向并行傳輸，變為多點一線的雙向串行多節點數字式傳輸的低帶寬底層控制網絡，為實現現場設備的信息化提供了可能，是數字化電廠的技術基礎，正被一步步推上代表未來電力自動化水平的特殊位置。

新千年最初的10多年時間里，在電力自動化領域，現場總線經過了從概念到產品、從試點到推廣、從小規模試用到大規模應用的發展歷程。在此過程中，爭議從未停止，人們一方面驚嘆于現場總線帶給自動化系統的全新面貌，另一方面不斷地糾結于現場總線帶來的新問題。作為電力自動化領域的從業者，筆者一直在近距離地觀察著這一有趣的現象，并在思考著，試圖從技術發展的本質來揭示現象背后的規律，找到現場總線技術推動電力自動化的發展方向。

1東風夜放花千樹，10年間現場總線從概念到成功應用

如果從1999年12月，國際電工委員會投票通過IEC61158現場總線標準算起，至今不過13年的時間。而國內電力自動化領域應用現場總線技術，我們所了解到的大約也始于1999年。這一年，杭州半山發電廠采用南京科遠自動化集團公司的控制系統進行了兩臺135MW機組的自動化改造。為了縮短項目工期，該項目設計時，應用遠程I/O來減少電纜施工量，通過現場通訊總線實現與DCS的信號傳輸。項目選用的DCS具有ProfibusDPV0通訊接口和配套的遠程I/O機架，在每臺單元機組的控制系統中，通過Profibus從安裝在現場的37只遠程機箱中，接入1417點I/O信號，占整個系統I/O點數的40%。

嚴格地來說，杭州半山發電廠的Profibus應用并不是真正意義上的現場總線應用，而只是一種用于工業現場的具有較高可靠性和實時性的串行通訊協議，當時的國內市場上還沒有出現支持現場總線的智能化設備，其傳輸的也只是過程參數這樣的循環數據，還不支持診斷參數這樣的非循環數據。然而，通過杭州半山發電廠的探索，現場總線特別是Profibus的可靠性、實時性得到了充分的驗證。布置在遠程機箱中的I/O卡件、通訊模件經受了現場環境，特別是溫度和電磁干擾的考驗，為真正意義上的現場總線應用提供了借鑒。

2004年，在江陰夏港電廠，兩臺300MW機組的基建項目中，選用了346只具有現場總線接口的低壓電動機保護單元，每個電動機保護單元通過ProfibusDPV1的通訊口與控制器交換數據，不僅傳輸用于操作的循環數據，還傳輸用于診斷的非循環數據。在國華寧海閉式循環水系統中，通過Profibus連接了電動執行機構；在華能玉環水處理系統中，通過Profibus連接了變送器、電動執行機構和低壓電動機保護單元。在這一段時間，隨著支持現場總線的智能化設備的出現和成熟，真正意義的現場總線應用從無到有，從小到大的逐步發展起來。通過這一系列的實踐，現場總線可減少現場電纜施工，提供豐富的診斷信息的優勢得到了認同。同時現場總線的網絡結構及布線方案，支持現場總線的智能設備逐步地發展起來。但是現場總線系統總體造價高，對維護人員的技能要求也較高，給用戶選擇現場總線方案的余地卻很小，造成了一定的困擾。

2009年，為了進行數字化電廠的試點，在華能金陵電廠兩臺1000MW超超臨界機組，進行了國內最大規模的現場總線應用。其主機控制系統和輔機控制系統通過Profibus接入了1500余臺總線設備，包括低壓電動機保護單元、總線式電磁閥箱、電動門、調節閥、壓力和差壓變送器等。在這里，現場總線已經不再是作為常規控制系統的補充，而是占據了所有儀表控制系統的50%，成為控制系統參數的主要傳輸方式。現場總線的可靠性得到了充分驗證，能夠滿足當時最大單機容量機組的控制要求。但是，對于現場總線智能設備提供的診斷信息，缺乏分析管理的方法和工具，沒有得到有效的利用。這個問題與較高造價給現場總線的進一步推廣造成了不小的障礙。

以上三批具有典型意義的現場總線應用，分別間隔五年，應用的單機容量越來越大，應用的范圍也越來越廣，應用的總線標準都是Profibus。作為工業自動化領域的全新技術，現場總線在國內電力行業的應用與國際上沒有明顯的滯后，基本是同步發展的。這個發展的背后，是中國經濟的重工業化帶來的對于電力自動化新技術的需求，市場的需求和電力自動化專家群體的超前布局成為推動現場總線技術在國內電力行業應用的強大合力，在10年時間內，現場總線就從國際標準中的概念發展為在電力行業最高水平控制系統上有著成功應用的全新技術。

2山重水復疑無路，現場總線的發展伴隨著不斷的爭議

與任何一種新技術的發展過程類似，現場總線的發展也總是伴隨著質疑和爭議。具有代表意義的三個問題是：

(1)通訊的可靠性較低，現場總線不能用于關鍵性場合；

(2)通訊的實時性不夠，現場總線不能用于高實時性要求的控制功能；

(3)連接控制系統和現場智能儀表的現場總線，都是看不見摸不著的通訊信號，維護人員很難掌握和進行故障處理。

從現場總線的技術本質來看，以上三個問題都是新技術開發和應用過程中出現的波折，而不能認定為是現場總線技術本身的缺陷。

首先來談談現場總線的可靠性問題。在現場總線之前，現場的物理信號通過傳感器轉換成電信號，通過硬接線電纜將標準的電信號送到控制系統中的I/O卡件，經A/D轉換處理成數字信號，最終進入控制系統進行運算處理。而在現場總線系統中，將現場的D/A轉換、電纜的傳輸、控制系統的A/D三個環節簡化為現場的智能芯片與控制系統直接的通訊。因此，從原理上來說