韓哲哲,張　祥,韓　婷（河南佰利聯(lián)化學(xué)股份有限公司,河南　焦作　454191）

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淺談FF總線(xiàn)儀表在DCS中的應(yīng)用

韓哲哲,張祥,韓婷
（河南佰利聯(lián)化學(xué)股份有限公司,河南焦作454191）

摘 要：本文介紹了FF儀表與DCS基本知識(shí)，并講述了FF儀表在DCS系統(tǒng)中應(yīng)用時(shí)需要注意的事項(xiàng)。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)；FF協(xié)議；DCS；FF儀表應(yīng)用

1　引言

隨著科技不斷發(fā)展，新型技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，尤其近些年來(lái)，我國(guó)越來(lái)越多的中小型企業(yè)一改以往的半自動(dòng)化控制，全面自動(dòng)化程度越來(lái)越高。本文重點(diǎn)探討了現(xiàn)代工業(yè)順序邏輯控制的集散型控制系統(tǒng)DCS和FF協(xié)議的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)儀表閥門(mén)問(wèn)題與應(yīng)用。

2　分散控制系統(tǒng)

DCS，Distributed Control System，由過(guò)程控制級(jí)和過(guò)程監(jiān)控級(jí)組成，綜合了計(jì)算機(jī)，通信、顯示和控制等4C技術(shù)，其基本思想是分散控制、集中操作、分級(jí)管理、配置靈活以及組態(tài)方便。

一般來(lái)講，現(xiàn)場(chǎng)儀表通過(guò)安全柵到機(jī)柜的I/O卡件，傳送至控制器以及服務(wù)器，DCS系統(tǒng)的操作員站和工程師站都與服務(wù)器聯(lián)系，用于組態(tài)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)調(diào)用。系統(tǒng)與儀表組成的框架如圖1所示。

圖1中，confi guration System 是指控制系統(tǒng)，controller是指系統(tǒng)控制器，H1 Lower Speed Field bus是一種特殊的總線(xiàn)，用于連接控制系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)FF儀表閥門(mén)。

DCS系統(tǒng)的工程師站主要進(jìn)行離線(xiàn)配置、組態(tài)以及在線(xiàn)系統(tǒng)監(jiān)督、控制、維護(hù)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，主要配置有工具軟件（即組態(tài)軟件），并在DCS在線(xiàn)運(yùn)行時(shí)實(shí)時(shí)地監(jiān)視DCS網(wǎng)絡(luò)上各個(gè)節(jié)點(diǎn)的運(yùn)行情況，使系統(tǒng)工程師可以通過(guò)工程師站及時(shí)調(diào)整系統(tǒng)配置及一些系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)定，使DCS隨時(shí)處在最佳的工作狀態(tài)之下。

3　FF儀表閥門(mén)

采用現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)型儀表，不同于以往的4～20mA的單向傳輸，現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)能做到儀表閥門(mén)之間直接相互訪(fǎng)問(wèn)與控制，可降低傳輸過(guò)程中的噪聲干擾，能夠提高儀表的精度，真正實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)控制。

FF通訊協(xié)議具備開(kāi)放型數(shù)字通信能力，使自動(dòng)化系統(tǒng)具備了網(wǎng)絡(luò)特征。它以O(shè)SI開(kāi)放系統(tǒng)互連模型為基礎(chǔ)，取其物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、應(yīng)用層，并在應(yīng)用層上增加了用戶(hù)層。FF現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)儀表傳輸信號(hào)采用曼側(cè)斯特編碼，每位發(fā)送數(shù)據(jù)的中心位置都產(chǎn)生跳變，以保持收發(fā)雙方的時(shí)間同步。

系統(tǒng)控制器的FIM卡件，通過(guò)許多子鏈路連接到現(xiàn)場(chǎng)的儀表閥門(mén)，連接線(xiàn)使用的是特殊H1總線(xiàn)，每一路都有終端器，圖2所示為現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)設(shè)備連接設(shè)計(jì)。當(dāng)設(shè)備連接到總線(xiàn)上，會(huì)隨機(jī)分配到一個(gè)248～251之間的缺省地址（default address），然后用戶(hù)根據(jù)當(dāng)前的網(wǎng)段，分配一個(gè)未被實(shí)用的永久地址（permanent address）。

4　FF儀表在DCS中的應(yīng)用

FF儀表在DCS系統(tǒng)中，可遠(yuǎn)程配置儀表參數(shù)信息，如傳輸過(guò)來(lái)的上下限，以及儀表的報(bào)警值。

值得注意的是，在儀表的AI模塊里，range這一項(xiàng)中包含了非常重要的參數(shù)，“Transducer Channel No.”，這是一個(gè)選擇通道的參數(shù)設(shè)置，對(duì)于不同的儀表，需要選擇不同的通道，如壓力變送器，就需要設(shè)置為“pressure”，液位計(jì)，就需要選擇“Level Linear zed”。其中較為特殊的是流量計(jì)，因?yàn)橛行┝髁坑?jì)帶有溫壓補(bǔ)償功能的，即該儀表具備集成了測(cè)溫測(cè)壓功能于一體，那么就必須要設(shè)定好正確通道，“fl ow”，不然選擇其他通道后，該儀表在DCS上顯示出的就變成溫度信號(hào)或壓力信號(hào)了。

在DCS系統(tǒng)里可以讀到很多儀表的信息，如在“Maintenance”中包含了“Block Errors”功能，這里有很多種類(lèi)型的錯(cuò)誤信息，“Local override”、“Input Failure”、“Out-Of-Service”，有了這樣的信息，檢修人員可以迅速的判斷出該儀表的故障原因，迅速拿出解決方案。

5　總結(jié)

FF儀表更多的減少硬件投資成本，降低了維護(hù)和操作方面難度，DCS系統(tǒng)是工廠系統(tǒng)控制的核心，兩者相互結(jié)合與應(yīng)用，進(jìn)一步提高了工廠生產(chǎn)穩(wěn)定性及安全性，為工廠實(shí)現(xiàn)最大效益。值得注意的是，在FF儀表的功能塊中，是可以加載控制程序，也就是說(shuō)能夠?qū)⒖刂品桨赶卵b至現(xiàn)場(chǎng)儀表里，從而使得在未來(lái)的發(fā)展過(guò)程中，依然具有很大的空間值得探索與應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳琪瑜,黃從智.基于FF的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)[J].工業(yè)控制計(jì)算機(jī),2009(01).

[2]童剛,張城,申慶花.基于FF現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的先進(jìn)PID功能塊設(shè)計(jì)[J].微計(jì)算機(jī)信息,2009(10).

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DOI :10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.01.220