艾默生基金會現(xiàn)場總線系統(tǒng)及應(yīng)用

駱啟偉

摘要：自現(xiàn)場總線技術(shù)在上世紀(jì)90年代后期問世以來，它就已經(jīng)開創(chuàng)了自動化控制技術(shù)的新紀(jì)元——數(shù)字時(shí)代，艾默生過程控制公司應(yīng)用業(yè)內(nèi)關(guān)鍵技術(shù)無縫集成基于現(xiàn)場總線的現(xiàn)場智能設(shè)備和整套AMS軟件，使生產(chǎn)控制具有可預(yù)測性和智能性，本文簡單介紹了艾默生基金會現(xiàn)場總線及應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：基金會現(xiàn)場總線；解決方案；系統(tǒng)集成

中圖分類號：TP273.5 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2017）06-0088-01

隨著行業(yè)專家開始認(rèn)識到數(shù)字通訊的優(yōu)勢，現(xiàn)場總線就成為過程控制領(lǐng)域的主導(dǎo)發(fā)展方向?；饡F(xiàn)場總線技術(shù)成為了自動控制系統(tǒng)內(nèi)的信息流載體。通過流程化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和工作流，基金會現(xiàn)場總線提高了控制系統(tǒng)和現(xiàn)場設(shè)備之間的通訊能力。

1 基金會現(xiàn)場總線概述

基金會現(xiàn)場總線是一種全數(shù)字，雙向，多點(diǎn)通信協(xié)議，可互連智能設(shè)備，如執(zhí)行器，傳感器，分立器件和控制器等領(lǐng)域。在工廠網(wǎng)絡(luò)層級中的最低層，它是一種用于儀器的局域網(wǎng)（LAN），可實(shí)現(xiàn)基本控制和I/O從分布式控制系統(tǒng)（DCS）移動到現(xiàn)場設(shè)備，與專有網(wǎng)絡(luò)協(xié)議不同，基金會現(xiàn)場總線既不屬于任何一家公司，也不是由單一國家管理。（國際電工委員會或IEC被視為管理標(biāo)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)。）該技術(shù)得到了現(xiàn)場總線基金會的支持，現(xiàn)場總線基金會是一個(gè)非營利組織，由超過150個(gè)世界領(lǐng)先的控制和儀器供應(yīng)商和最終用戶組成?，F(xiàn)場總線基金會的目標(biāo)是開發(fā)一個(gè)單一，開放，可互操作的國際現(xiàn)場總線，為使用者提供來自大量供應(yīng)商的各種“現(xiàn)場總線兼容”設(shè)備[1]。

2 現(xiàn)場總線技術(shù)優(yōu)點(diǎn)

（1）通過數(shù)字機(jī)制提高抗噪聲能力。（2）減少整個(gè)工廠的接線。（3）每個(gè)設(shè)備具有多個(gè)變量的能力。（4）能夠收集現(xiàn)場級診斷。（5）提高機(jī)組可利用率。（6）無縫式集成，模塊化設(shè)計(jì)。

目前越來越多的自動化工廠希望能夠提供真正的設(shè)備互操作性，增強(qiáng)的現(xiàn)場級控制和降低安裝成本的技術(shù)?，F(xiàn)場總線通過以組網(wǎng)或多點(diǎn)配置替代傳統(tǒng)的一對一接線方式，從而降低了安裝和材料成本。傳統(tǒng)的模擬和離散現(xiàn)場儀表使用點(diǎn)對點(diǎn)布線；也就是說，每個(gè)設(shè)備有一個(gè)線對。如果有1000個(gè)現(xiàn)場設(shè)備，那將意味著1000條線對。此外，常規(guī)儀器僅限于在這些電線上傳送一條信息（通常是過程變量或控制輸出）?；饡F(xiàn)場總線最多支持16對設(shè)備在一對線。綜合Ovation應(yīng)用程序，電源和循環(huán)執(zhí)行速度等因素考慮每對線一般連接六至八個(gè)設(shè)備?；诰哂?000個(gè)設(shè)備的現(xiàn)場示例，只需要在現(xiàn)場總線應(yīng)用中使用125到170對連接線。

通過基金會現(xiàn)場總線，現(xiàn)場儀表成為智能數(shù)據(jù)發(fā)射器。例如，一個(gè)溫度變送器最多可以傳送八個(gè)傳感器的輸入-仍然只使用一個(gè)線對。此外，現(xiàn)場總線的信息流可以是雙向的。閥門控制器可接受來自主機(jī)系統(tǒng)或其他源的控制輸出，并發(fā)回實(shí)際閥位置以進(jìn)行更精確的控制?，F(xiàn)場總線允許報(bào)告現(xiàn)場儀表的自我診斷，校準(zhǔn)和環(huán)境條件，而不會影響設(shè)備的控制。Foundation Fieldbus還提供在現(xiàn)場設(shè)備中執(zhí)行某些或所有控制算法的選項(xiàng)，而不用在中央主機(jī)系統(tǒng)中執(zhí)行。通過Foundation Fieldbus，現(xiàn)場儀表成為智能數(shù)據(jù)發(fā)射器。

3系統(tǒng)集成

艾默生基金會現(xiàn)場總線系統(tǒng)由艾默生符合IEC標(biāo)準(zhǔn)61158的基金會現(xiàn)場總線認(rèn)證的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的總線模塊即硬件以及AMS Device Manager軟件包。AMS設(shè)備管理器通過智能現(xiàn)場總線設(shè)備分析通過控制系統(tǒng)接收到的信息，為操作員和維護(hù)人員提供更有效地校準(zhǔn)，配置和診斷工廠設(shè)備所需的詳細(xì)信息。

艾默生現(xiàn)場總線的Ff總線模塊直接安裝在艾默生通用IO底座上，通過PCI總線連接到艾默生控制器上。每個(gè)控制器可以連接多至18只現(xiàn)場總線模塊。每只模塊可連接2條可插拔總線模塊或稱（H1）分支，每條分支可連接多至16只總線驅(qū)動的現(xiàn)場設(shè)備，如同其他的I/O模塊一樣，Ovation Ff現(xiàn)場總線接口模塊可安裝在標(biāo)準(zhǔn)Ovation機(jī)柜中，同控制器和其它Ovation I/O模塊一同布置。靈活的安裝選擇允許把Ff模塊布置在控制器機(jī)柜內(nèi)的任何底座上。Ff模塊包含一個(gè)I/O端子塊，用于連接Ff現(xiàn)場總線分支。供電和隔離采用標(biāo)準(zhǔn)的配件組，安裝在機(jī)柜中，確保能夠支持所有的Ff總線段，每個(gè)總線模塊有兩個(gè)端口：P01和P02。每個(gè)端口可以連接到一個(gè)現(xiàn)場總線段，可以通過使用系統(tǒng)樹從包含現(xiàn)場總線設(shè)備的控制器下拉列表向下導(dǎo)航來查看端口及其屬性，模塊電源由控制器統(tǒng)一提供[2]。

將設(shè)備添加到艾默生系統(tǒng)后，在艾默生系統(tǒng)編輯工具Developer Studio窗口中可對其進(jìn)行配置和調(diào)試，可以在AMS設(shè)備管理器系統(tǒng)中進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)備管理器是艾默生全面綜合的應(yīng)用系列，用于預(yù)測性維護(hù)，性能監(jiān)控和經(jīng)濟(jì)優(yōu)化，AMS設(shè)備管理器應(yīng)用程序是行業(yè)領(lǐng)先的應(yīng)用程序，可優(yōu)化經(jīng)濟(jì)性能并實(shí)現(xiàn)對工廠生產(chǎn)資產(chǎn)的預(yù)測和主動維護(hù)，使用該管理器對現(xiàn)場設(shè)備對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行故障診斷、校準(zhǔn)、量程修改等，免除了以往使用手持智能連接設(shè)備到現(xiàn)場進(jìn)行維護(hù)的不便。

參考文獻(xiàn)

[1]李喜剛.基金會現(xiàn)場總線的工程應(yīng)用[J].化工自動化及儀表，1999（3）：24-29.

[2]姚克磊.現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].儀器儀表用戶，2014（1）：70-72.endprint