1. 引言
隨著電力行業的技術進步，化工行業自動化水平日益提高，國內各大化工廠紛紛將配電自動化系統納入DCS（集散控制系統）中，實現監控一體化管理。由於DCS主要是以實現化工生產過程自動化為目的，而對電氣系統自動化考慮較少。而僅僅將電氣系統的部分信息如電機電流及運行信號等以「硬接線」的形式送入DCS中而實現簡單的監測和啟、停控制的方案，是一種低層次的融合，將造成投資增加、電氣系統大量原始信息丟失，而電氣系統的控制水平未必得到較大的提高。而隨著現場總線技術的日益發展，上述問題得到了很好地解決。本文以上海安科瑞電氣股份有限公司在某化工廠中的工程實例簡單介紹現場總線技術在化工行業的低壓配電自動化系統中的應用。
2. 現場總線技術的定義、結構及特點
2.1 現場總線技術概念
現場總線技術概念：現場總線是安裝在生產過程區域的現場設備/儀表與控制室內的自動控制裝置/系統之間的一種串行、數字式、多點通信的數據總線。即現場總線是以單個分散的、數位化、智能化的測量和控制設備作為網絡節點，用總線相連接，實現相互交換信息，共同完成自動控制功能的網絡系統和控制系統。
2.2 化工行業現場總線系統的結構
在一個現代化化工廠大規模的工業生產過程控制中，工業數據結構大體分為工廠級、車間級和現場級這3個層次，這其中，現場級與車間級自動化監控及信息集成是工廠自動化的重要部分。
現場級與車間級自動化監控及信息集成系統主要完成底層設備單機控制、連機控制、通信連網、在線設備狀態監測及現場設備運行、生產數據的採集、存儲、統計等功能，保證現場設備高質量完成生產任務，並將現場設備生產及運行數據信息根據需要傳送到工廠管理層，同時也可接受工廠管理層下達的生產管理及調度命令並執行之。因此，現場級與車間級監控及信息集成系統是實現工廠自動化的基礎。
下圖為上海安科瑞電氣為某化工廠設計的自動化監控及信息集成系統圖。
2.3 現場總線系統的特點及優勢
現場總線系統是一個全數位化、全分散式、可互操作、開放式互連網絡的控制系統，現場總線系統與傳統的DCS相比，具有以下技術特點和優勢。
2.3.1 全數字通信
傳統控制系統DCS採用4~20mA的模擬信號傳輸方式。這種傳輸方式一對傳輸電纜只能傳送一路信號。而且，模擬信號在傳輸過程中易被其他信號或環境噪聲所幹擾，傳輸精度不高，控制效果不理想。而現場總線系統採用全數位訊號傳輸。傳輸過程中採用數位訊號的檢錯、糾錯機制，使其具有較高的抗幹擾能力，傳輸精度也得到顯著提高。全數字通信使得多參數傳輸得以實現。現場設備的測量、控制信息以及其他非控制信息如設備類型和參數、整定值、設備運行狀態等都可以通過一對傳輸線送到現場總線網絡上的任何智能設備，從而消除了模擬信號傳輸的瓶頸。
2.3.2 控制分散
現場總線系統採用全分散式控制。現場智能終端設備，既有測量、採集、保護、變換、信號處理等功能，也有邏輯運算和控制功能。通過現場總線，將複雜的控制任務進行分解，分散下放於現場設備中，由現場智能終端設備構成控制迴路，實現對各對象的控制。和傳統的DCS控制系統相比，現場總線系統簡化了系統結構，提高了系統的可靠性、自治性和靈活性。
2.3.3 開放性、互操作性
現場總線採用統一的協議標準，是開放式的網際網路，對用戶是透明的，不同廠家產品只要使用同一總線標準，就具有互操作性、互換性，因此設備具有很好的可集成性。系統為開放式，允許其它廠商將自己專長的控制技術，如控制算法、工藝流程、配方等集成到通用系統中去，因此，不同廠家的網絡產品可以方便地接入同一網絡，集成在同一控制系統中進行操作，簡化了系統集成。而在傳統的DCS中，不同廠家的設備是不能相互訪問的。
2.3.4 多分支結構
傳統控制系統中設備的連接都是一對一的，而現場總線是多分支結構，其網絡拓撲可為總線型、星型、樹型等多種形式。這種多分支結構使得布線簡單、工程安裝周期縮短、運行維護方便，並能節省投資。這種結構還具有較強的系統擴展性，對於新增的設備，只需直接並行掛接即可，無需架設新的電纜，也無需系統停機。