高速通道可定址遠(yuǎn)程轉(zhuǎn)換器通訊與FF總線通訊

李京華 李永飛 宋會(huì)良

摘 要 伴隨社會(huì)經(jīng)濟(jì)與科技的全面進(jìn)程，數(shù)字傳輸信號(hào)取代了常規(guī)模擬量信號(hào)傳輸，其中包括ESB解決方案、Modbus通訊協(xié)議總線以及Fieldbus Foundation（FF）總線，這在一定程度上促使我們?cè)诠こ膛c調(diào)試環(huán)節(jié)持續(xù)的予以創(chuàng)新。Fieldbus大多應(yīng)用與工業(yè)及工程現(xiàn)場(chǎng)，在控制裝置與嵌入式測(cè)量?jī)x表間實(shí)現(xiàn)雙向串行多節(jié)點(diǎn)數(shù)字通信的網(wǎng)絡(luò)機(jī)制?，F(xiàn)階段我們所使用的Fieldbus指標(biāo)超過十四類，高速通道可定址遠(yuǎn)程轉(zhuǎn)換器通訊即模擬通信調(diào)節(jié)為全數(shù)字通信的中間產(chǎn)物，在工業(yè)生產(chǎn)中得到了認(rèn)可。那么高速通道可定址遠(yuǎn)程轉(zhuǎn)換器通訊與FF總線通訊兩者之間的區(qū)別及優(yōu)缺點(diǎn)，是我們此論文所要研究的主要內(nèi)容。文章將以試論高速通道可定址遠(yuǎn)程轉(zhuǎn)換器通訊與FF總線通訊作為切入點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上予以深入的探究，相關(guān)內(nèi)容如下所述。

【關(guān)鍵詞】高速通道可定址遠(yuǎn)程轉(zhuǎn)換器通訊 FF總線通訊 區(qū)別 研究

1 高速通道可定址遠(yuǎn)程轉(zhuǎn)換器通訊概述

高速通道可定址遠(yuǎn)程轉(zhuǎn)換器開放通信協(xié)議，是上世紀(jì)八十年代研發(fā)的一類用在現(xiàn)場(chǎng)智能儀表與控制室裝置間的雙向通訊的協(xié)議指標(biāo)。高速通道可定址遠(yuǎn)程轉(zhuǎn)換器通訊是在四至二十移動(dòng)平均線的模擬信號(hào)中疊加頻移鍵控?cái)?shù)字信號(hào)，在此基礎(chǔ)上能夠融合數(shù)字量與模擬量等信號(hào)傳輸，其裝置組態(tài)、測(cè)量、診斷反饋、程序數(shù)據(jù)以及校準(zhǔn)均能夠通過高速通道可定址遠(yuǎn)程轉(zhuǎn)換器通訊協(xié)議予以訪問。不過若嚴(yán)格依附于Fieldbus的概念，高速通道可定址遠(yuǎn)程轉(zhuǎn)換器通訊協(xié)議并未完全符合其要求，換而言之，高速通道可定址遠(yuǎn)程轉(zhuǎn)換器通訊協(xié)議就是模擬量通訊與數(shù)字量通訊間的一個(gè)轉(zhuǎn)折，從研發(fā)開始，歷經(jīng)多次完善，高速通道可定址遠(yuǎn)程轉(zhuǎn)換器通訊技術(shù)已經(jīng)非常成熟，即為現(xiàn)階段過程控制方面的主流通訊協(xié)議。目前國(guó)內(nèi)很多用戶均使用高速通道可定址遠(yuǎn)程轉(zhuǎn)換器通訊協(xié)議。

2 Fieldbus Foundation總線通訊概述

Fieldbus Foundation總線通訊是在ISO/OSI參考模型開放系統(tǒng)互連模型的基礎(chǔ)上在應(yīng)用層之上加設(shè)用戶層，在用戶層內(nèi)明確Fieldbus Foundation總線通訊的指標(biāo)化功能塊，是自控系統(tǒng)的核心要素。Fieldbus Foundation總線通訊協(xié)議要依附于ethernet，傳輸速率能夠從一百兆比特到一千兆比特。Fieldbus Foundation總線通訊協(xié)議具備一定的精度，且有著高控制性，同時(shí)可以進(jìn)行自診斷及優(yōu)異的分散控制性能，非常適合高速精確的工業(yè)自動(dòng)化控制，而近年來，其應(yīng)用廣度也被持續(xù)拓展，被稱為過程自動(dòng)化應(yīng)用機(jī)制中最具前景的Fieldbus。

因?yàn)楸救藚⑴c的項(xiàng)目控制系統(tǒng)就是依附于Fieldbus Foundation總線通訊協(xié)議的，在項(xiàng)目的構(gòu)建設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)對(duì)Fieldbus Foundation總線通訊協(xié)議有了全面的認(rèn)識(shí)，經(jīng)在Fieldbus Foundation總線通訊協(xié)議的實(shí)際應(yīng)用中我發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)ieldbus Foundation總線通訊較之常規(guī)高速通道可定址遠(yuǎn)程轉(zhuǎn)換器通訊的優(yōu)缺點(diǎn)主要包括下述幾點(diǎn)：

（1）Fieldbus Foundation總線通訊具備一定的控制與測(cè)量精度。因?yàn)镕ieldbus Foundation總線通訊協(xié)議擇取全數(shù)字信號(hào)傳輸，這在一定程度上規(guī)避常規(guī)模擬量在D/A轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)所生成的誤差，在一定程度上深化了儀表控制裝置的測(cè)量精度；

（2）因?yàn)镕ieldbus Foundation總線通訊協(xié)議的內(nèi)質(zhì)特性，支持Fieldbus Foundation總線通訊協(xié)議的儀表裝置自身具有一定自主能力與誤差分析能力，其在完成過程控制的基礎(chǔ)上能夠同步分析控制環(huán)節(jié)與裝置自身生成誤差，同時(shí)能夠把誤差上傳到分布式控制系統(tǒng)，讓相關(guān)工作者能夠第一時(shí)間分析環(huán)節(jié)控制中所存在的問題，其側(cè)重于分散控制的基本原則；

（3）Fieldbus Foundation總線通訊顯著的特性即為現(xiàn)場(chǎng)的智能儀表裝置能夠直接和分布式控制系統(tǒng)予以通訊，并非通過常規(guī)的輸入/輸出端口予以連接，這在一定程度上降低了輸入/輸出端口的資金投入，更主要的是便捷了通訊路徑，從根本深化了通訊的精準(zhǔn)度；

（4）Fieldbus Foundation總線通訊現(xiàn)場(chǎng)儀表裝置的信號(hào)傳輸均擇取數(shù)字量傳輸，而刺穿屬性是具有抗干擾力強(qiáng)的特點(diǎn)，較之常規(guī)的通訊系統(tǒng)，F(xiàn)ieldbus Foundation總線通訊系統(tǒng)的抗干擾力無(wú)人能及；

（5）Fieldbus Foundation總線通訊智能儀表裝置中的壓力調(diào)節(jié)裝置、溫度計(jì)、智能閥門定位裝置及流量計(jì)都是常用的設(shè)備，這些設(shè)備的功能組態(tài)及校準(zhǔn)均能夠直接在分布式控制系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行，舉例說明，液位計(jì)因?yàn)橛袔茁拾l(fā)生液位計(jì)底端存有水珠等問題，因此要通過有效方式去降低附著物對(duì)液位測(cè)量的影響，而通過Fieldbus Foundation總線通訊協(xié)議我們無(wú)需去現(xiàn)場(chǎng)予以處理，在分布式控制系統(tǒng)中我們就能夠輕松的進(jìn)行處理，F(xiàn)ieldbus Foundation總線通訊這一優(yōu)勢(shì)，在一定程度上簡(jiǎn)化了儀表常規(guī)維護(hù)，從根本深化了工作有效性；

（6）Fieldbus Foundation總線通信支持現(xiàn)場(chǎng)裝置總線供電，同時(shí)可以在危險(xiǎn)范圍內(nèi)予以應(yīng)用。Fieldbus Foundation總線通信技術(shù)可以取替高投資的四至二十移動(dòng)平均線信號(hào)的布線機(jī)制。擇取Fieldbus Foundation總線通信技術(shù)不但從根本減少了工程投資，同時(shí)還能夠縮減工程施工時(shí)間。

3 現(xiàn)階段Fieldbus Foundation總線通訊較之高速通道可定址遠(yuǎn)程轉(zhuǎn)換器通訊的不足

因?yàn)镕ieldbus Foundation總線通訊控制系統(tǒng)的應(yīng)用一定要依附于可支持其通訊協(xié)議的儀表裝置，不過就目前而言，因?yàn)橹С諪ieldbus Foundation總線通訊協(xié)議的儀表裝置大多為進(jìn)口品牌，這些進(jìn)口品牌不但價(jià)格較之高速通道可定址遠(yuǎn)程轉(zhuǎn)換器通訊儀表高，同時(shí)具有供貨周期長(zhǎng)以及備件難以購(gòu)買等問題。

同時(shí)因?yàn)镕ieldbus Foundation擇取總線通訊機(jī)制，現(xiàn)場(chǎng)一個(gè)Fieldbus Foundation總線通訊分接點(diǎn)就能夠匹配十多個(gè)儀表裝置，在此基礎(chǔ)上通過主線通訊至分布式控制系統(tǒng)，若此狀態(tài)下通訊主線發(fā)生故障，那么就能夠影響所有鏈路上配置的儀表裝置，因此大范圍發(fā)生通訊問題的風(fēng)險(xiǎn)較高，這在一定程度上增加了維護(hù)的難度。

在Fieldbus Foundation總線通訊的常規(guī)使用中我們會(huì)發(fā)現(xiàn)，各Fieldbus Foundation總線通信的智能儀表裝置都需DD文件，此文件的作用即為驅(qū)動(dòng)，此類文件需經(jīng)分布式控制系統(tǒng)導(dǎo)入至儀表裝置，進(jìn)而予以系統(tǒng)和儀表的兼容，同時(shí)各差異化品牌的DD 文件無(wú)法相互適應(yīng)，這在一定程度上就會(huì)為用戶的使用帶來阻礙。

4 總結(jié)

綜上所述， Fieldbus Foundation總線通訊協(xié)議具備一定的精度，且有著高控制性，同時(shí)可以進(jìn)行自診斷及優(yōu)異的分散控制性能，非常適合高速精確的工業(yè)自動(dòng)化控制，F(xiàn)ieldbus Foundation總線通訊協(xié)議與其裝置適用于對(duì)控制精度要求高的系統(tǒng)，而高速通道可定址遠(yuǎn)程轉(zhuǎn)換器通訊與其裝置的優(yōu)勢(shì)即為大眾化與兼容性優(yōu)異，這是因?yàn)槲覈?guó)很多通訊系統(tǒng)目前還是依附于高速通道可定址遠(yuǎn)程轉(zhuǎn)換器通訊協(xié)議所構(gòu)建。Fieldbus未來的發(fā)展更傾向于過程自動(dòng)化，現(xiàn)階段因?yàn)槌杀镜纫蛩?，F(xiàn)ieldbus Foundation總線通訊協(xié)議與其儀表裝置在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用還存在一定的局限性，高速通道可定址遠(yuǎn)程轉(zhuǎn)換器通訊協(xié)議依然是首選。

參考文獻(xiàn)

[1]譚思云，李志明.PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在水泥工業(yè)控制中的應(yīng)用[A].中國(guó)硅酸鹽學(xué)會(huì)2014年學(xué)術(shù)年會(huì)水泥基材料論文集（上冊(cè)）[C].2014.

[2]陸勁松，夏建華.現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在水電廠監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用和發(fā)展[A].中國(guó)水力發(fā)電工程學(xué)會(huì)電力系統(tǒng)自動(dòng)化專委會(huì)2016年年會(huì)暨學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C].2016.

[3]劉子行，陳磊，馮冬芹，褚健，宗宇劍，張博生.“基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線（FF）技術(shù)”講座 第2講 FF鏈路活動(dòng)調(diào)度器（LAS）工作機(jī)理[J].自動(dòng)化儀表，2014（07）.

[4]許小林，馮冬芹，湯建彬，褚健.“基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線（FF）技術(shù)”講座 第5講 FF總線訪問子層FAS工作機(jī)理及實(shí)現(xiàn)[J].自動(dòng)化儀表，2015（11）.

[5]黃鶴，韓華，呂健，張平.基于多種現(xiàn)場(chǎng)總線的數(shù)字化多參數(shù)傳感器的發(fā)展趨勢(shì)[A].科技、工程與經(jīng)濟(jì)社會(huì)協(xié)調(diào)發(fā)展——中國(guó)科協(xié)第五屆青年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C].2014.

[6]張偉.基于MODBUS協(xié)議的RFT9739變送器遠(yuǎn)程通信編程[A].加入WTO和中國(guó)科技與可持續(xù)發(fā)展——挑戰(zhàn)與機(jī)遇、責(zé)任和對(duì)策（上冊(cè)）[C].2015.

[7]楊彬，王雙存，李志剛.通過HART實(shí)現(xiàn)服務(wù)器對(duì)差壓變送器的非線性標(biāo)定[A].2016中國(guó)儀器儀表與測(cè)控技術(shù)進(jìn)展大會(huì)論文集（Ⅰ）[C].2016.

[8]余曉林.Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)資源循環(huán)利用自動(dòng)控制系統(tǒng)的研究和應(yīng)用[A].2014中國(guó)環(huán)境科學(xué)學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集（第一卷）[C].2014.

作者簡(jiǎn)介

李京華（1984-），男，山東省莒南縣人。大學(xué)本科學(xué)歷。工程師。主要研究方向?yàn)橄到y(tǒng)裝調(diào)測(cè)試、信號(hào)采集、總線通訊。

作者單位

凱邁（洛陽(yáng)）測(cè)控有限公司 河南省洛陽(yáng)市 471009