0 引言
按照國際電工委員會IEC／SC65C的定義，安裝在製造或過程區域的現場設備與控制室內的自控裝置之間的數字式、串行和多點通信的數據總線稱為現場總線。以現場為基礎形成的網絡集成式全分布控制系統稱為現場總線控制系統（FCS）。由於它適應了控制系統向分散化、網絡化、智能化發展的方向，給自動化系統的最終用戶帶來了更大的實惠和方便。自其出現之日起就受到廣泛關注，迅速成為世界範圍內控制技術的熱點，並促使目前生產的自動化儀表、PLC、DCS產品面臨體系結構、功能等方面的重大改變，導致自動化產品又一次面臨更新換代。自20世紀80年代中期提出現場總線概念以來，國外各大知名公司已相繼開發了數十種現場總線產品，如FF、Profibus、WorldFIP、ControlNet、InterBus、P-net、SwiftNet、CAN等，並成功地應用在石油、汽車等不同的生產領域，取得了良好的經濟效益，推動了控制技術的不斷發展。
隨著國家電力體制改革的深入，實行廠網分開、競價上網的政策，電廠為提高經濟效益，增強競爭力，需要進行生產經營的整體優化，把生產過程、企業管理、市場營銷等各個環節組織為一個系統，從全局角度制定各功能層次的實施策略，實現一體化目標下的綜合自動化。長期以來，困擾這一發展的主要問題是工業自動化「信息孤島」問題。現場總線的出現，徹底打破了這麼多年來從未解決的格局，它為控制網絡與以傳輸信息和資源共享為主的信息網絡的連接提供了方便，為電廠構建管控一體化的綜合自動化系統鋪平了道路。
1 基於現場總線的電廠綜合自動化系統構成
不同廠家的產品在系統構成上各有不同之處。電廠熱工控制系統中所使用的儀表設備、連接方式和通信協議的不同，給系統的兼容性、可擴展性、穩定性、維護等帶來了很大的困難。為了使現場總線具有開放性，便於用戶選擇不同的產品，我們按照國際電工委員會（IEC）制定的IEC61158國際標準，提出了基於現場總線的電廠綜合自動化系統體系結構，如圖1所示。
從圖1可以看出，此系統體系結構分為3層，從低到高分別為現場控制層、監控層和企業管理層。
1.1 現場控制層
現場控制層由現場設備和控制網絡段組成。H1層網絡是在FF現場總線的H1層基礎上定義的低速現場級網絡，低速總線H1支持點對點連接、總線型、菊花鏈型、樹型拓撲結構，主要用於連接現場智能儀表，如壓力、溫度、液位、流量等變送器及其執行機構等。H1採用IEC1158-2的數字式、位同步、曼徹斯特編碼傳輸數據協議，通信速率為31.25kbps（電壓式）。H1採用屏蔽電纜，網絡結構採用線型或樹型，或者兩種組合型結構。與H1相連的現場智能儀表需要24V直流電源時，可通過屏蔽電纜線提供，也可單獨提供。
1.2 監控層
監控層由高速乙太網（H2總線）以及連接在總線上的擔任監控作務的工作站或顯示操作站組成。H2層網絡屬於現場總線的高速現場級網絡，主要用於連接現場智能設備（PLC、遠程I／O、電動門、變頻器等）、操作員站、工程師站等設備，完成監控級的通信任務和比較複雜的控制策略。運行人員通過操作員站實現工藝過程參數、狀態的監視，實現對現場設備的控制。工程師站完成控制器、現場智能儀表／設備功能塊編制和參數設定及修改等。
1.3 企業管理層
企業管理層由各種伺服器和客戶機組成。其主要目的是在分布式網絡環境下集成企業的各種信息，實現與Internet的連接，完成管理、決策和商務應用的各種功能。首先要將監控層實時資料庫中的信息轉入上層的關係資料庫中，這樣管理層用戶就能隨時查詢網絡運行狀態以及現場設備的工況，對生產過程進行實時的遠程監控。賦予一定的權限後，還可以在線修改各種設備參數和運行參數，從而在企業網範圍內實現底層測控信息的實時傳遞。