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開放性、分散化和低成木是現場總線*顯著的三大特征

1.1 系統的開放性
    目前，火力發電廠中單元機組控制普遍采用的是分散控制系統(簡稱DCS)，其網絡結構基本上是封閉式結構，其它廠家的智能設備很難接入。而現場總線系統是采用開放性分層分布式網絡結構，將各控制器節點下放分散到現場，監控功能進一步分散到智能現場設備，構成一種徹底的、分布式控制體系結構，網絡拓撲結構任意，可為總線形、星形、環形等，通信介質不受限制，可用雙絞線、同軸電纜、光纖電纜等各種形式。采用現場總線控制系統可以減輕主機的工作負擔。
1.2 系統的分散性
    現場總線系統徹底的分散性意味著系統具有較高的可靠性和靈活性，系統很容易進行重組和擴建，通過使用現場總線對現場設備進行調試、校驗等工作，系統易于維護，可以減少維修人員，降低勞動強度。
1.3 系統的低成本
    衡量一套控制系統的總體成本，不僅考慮其造價，還應該考慮控制系統從安裝調試到運行維護整個生產周期內的總投入。相對DCS而言，現場總線系統開放的體系結構和OEM技術將大大縮短開發周期，降低開發成本，且徹底分散的分布式結構將1對1模擬信號傳輸方式變為l對N的數字信號傳輸方式，節省了模擬信號傳輸過程中大量的A/D、D/A轉換裝置、布線安裝成本和維護費用。因此從總體上來看，現場總線系統的成本大大低于DCS的成本。

二、火力發電廠電氣控制系統現狀
    火力發電廠單元機組被控對象眾多，按發電廠負荷性質可劃分為工藝負荷和電氣負荷。工藝負荷主要是指各類電動機，包括中壓電動機和低壓電動機，以及就地傳感器和熱工儀表。電氣負荷主要包括主變壓器、高壓廠用變壓器、起動/備用變壓器、廠用線路、低壓廠用變壓器、低壓廠用電源等;以及獨立的電氣智能裝置，包括發電機勵磁裝置、同期裝置、中壓廠用電源快切裝置、低壓電源備用自投裝置、綜合保護裝置等。當前火力發電廠普遍是以DCS系統作為單元機組的主要控制系統，現場級設備主要采用傳統的模擬量和開關量信號，即采用1對1模擬或二進制信號傳輸方式，即每個測點經硬接線接至DCS系統I/0卡件，生產過程的監控到達I/0子系統。DCS系統可以滿足運行人員基本的控制操作要求，可替代原來的發電機控制臺和廠用系統控制盤，實現單元機組爐、機、電操作手段統一。但隨著電力生產企業信息化管理的發展，很多發電公司投入大量的資金構建電廠實時監控系統(SIS)和電廠信息管理系統(MIS)，以實現對設備維護和設備管理的智能化和信息化。如果現場級的設備依然采用傳統的方式接入控制系統I/0子系統，MIS和SIS系統無疑成為"無源之水"，其作用將會大打折扣。
    在己投運的發電廠中，對單元機組電氣設備的監控主要采用兩種方式:一是硬接線和現場總線相結合方案，即所有斷路器的控制指令及參與連鎖所需要的位置狀態經硬接線送至DCS的DO、D1卡件;而回路的電流、電壓量、保護動作及報警信號則以現場總線通信方式傳送，經ECMS系統通信管理機匯總后送入相應的DCS-DPU通信接口。在實際應用中，該方案各方比較容易接受，電廠應用較多。雖然ECMS系統具備對就地電氣設備進行控制功能，但在正常運行時，該功能被閉鎖，就地電氣設備仍需要通過硬接線實現DCS系統監控，且經現場總線通信傳送的電氣信息沒有送到控制室，運行人員無法看到，使ECMS系統沒有充分發揮出應有的作用;二是完全現場總線方案，該方案的設計思想是希望將ECMS系統與DCS系統完全融合，實現無縫連接。ECMS系統通信管理機是按電廠工藝過程配置，參與工藝聯鎖控制的通信管理機與相應的DCS-DPU一對一進行通信，對于不參與工藝聯鎖的電氣信息，通過電氣站控層的通信網關接入DCS。該方案在云南宣威電廠六期(2×3OOMW機組)、云南巡檢司電廠(2×135MW機組)等少數電廠己投入運行。從廠家提供的測試數據來看:電氣監控系統通訊接入DCS的實時性能大體達到火電廠監控實時性的技術要求指標，但為保證實時性和可靠性，DCS系統仍保留部分硬接線。從技術上分析:該方案利用DCS-DPU串口通信和以太網通信方式與電氣就地智能裝置實現雙向通信，由于通信實時性要求，ECMS系統通信管理機需要與DCS-DPU對應配置，導致通信管理機數量龐大，就地通信系統結構復雜，接口環節多，網絡通信信息量大，各方配合調試工作量大。對于DCS系統來說，對外通信不是它的強項，大量的電氣信息通過通信串口和網絡傳輸引起通訊接口軟、硬件配置問題以及網絡結構問題等，對DCS系統和ECMS系統的可靠性均產生不利影響。由于機爐過程控制對象多，設備間相互關系緊密，操作頻繁，邏輯運算復雜，采用全通信方式需要冒一定的技術風險。因此，后續工程能夠采用此方案的不多。

三、在發電廠電氣系統的應用效果
    在常規的DCS系統中，電氣信息受到DCS系統規模的限制，引入的電氣I/0數量不能過大，采用現場總線技術后，ECMS系統可以從現場得到更多的實時信息，信息容量遠大于DCS系統，基本上將主要的就地電氣智能裝置納入監測/監控范圍，使運行和管理人員掌握更多現場的電氣信息。
    采用現場總線通信后，除保留控制命令和開關位置狀態外，其它電氣遙測、遙信信號(如測量、保護、狀態)等通過現場總線向DCS系統傳送。模擬量(電流、電壓、功率等)利用就地智能裝置交流采樣，數字通信傳送代替傳統的DCS系統模擬量信號采集模式。就地信息可通過一根專用的通信電纜傳送，節省了大量硬接線控制電纜。同時，ECMS系統為運行管理人員提供了可在控制室方便查詢到就地電氣設備的運行狀態，診斷和維護信息的手段，系統具有的事故追憶和事故記錄功能，輔助運行人員快速處理現場問題。

四、在發電廠應用中存在的問題
4.1 設計中存在的問題
    由于早期認識上的偏差，在系統設計時片面的追求就地智能裝置上送的信息量越多越好，范圍越大越好。由于現場總線的通信速率與節點數、傳輸量和距離遠近都有關，節點數和傳埔量越大，距離越遠，通信速率越慢。因此系統范圍無限制擴大，影響了系統運行的實時性和可靠性，降低了系統的性價比。通信信息量過大，還使一些不重要的負荷信息占用了不少通信資源，造成數據通道過于擁擠，出現通信不暢、數據刷新周期過慢等情況。
    為了讓運行人員能夠看到更多的電氣信息，ECMS系統與DCS系統通信信息量較大，受到通信方式和通信速率的限制，傳送電氣信息量較多時(特別是模擬量)，在DCS操作員站響應速度慢，影響實際使用效果。
4.2 招標中存在的問題
    由于現場總線技術越來越受到廣泛關注和歡迎，聲稱能提供現場總線的廠家也越來越多，但由于還沒有完善的準入機制，造成電氣自動化產品魚龍混雜，選擇困難。ECMS系統涉及面廣，設備數量眾多，對ECMS系統供貨商的設計、制造、通訊和配合協調能力要求很高，但在已實施項目中，ECMS系統被分成很多部分，分別由不同供貨商供貨，增加了系統通信接口和配合調試工作量，影響系統的可靠性和實時性。
     因此，在ECMS系統招標中應盡量減少設備接口，選擇一家有實力、有業績的集成商負責系統申各設備之間的協調，使ECMS系統技術性能滿足電廠自動化要求。
4.3 安裝方面存在的問題
    現場總線的正確安裝是保證ECMS系統安全、穩定運行的重要前提，在實際工程中發現，很多ECMS系統的運行不正常是因安裝不當引起的。
    (1)低壓抽屜開關柜安裝問題
     低壓智能裝置安裝在低壓開關柜抽屜內，由于低壓柜抽屜是可以插拔的，部分工程在施工中沒有考慮到預留一段通信網線，造成在抽屜插拔過程中經常發生通信信號不穩或信號中斷現象，影響系統運行的穩定性。