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只有首先熟悉理解并掌握基金會現(xiàn)場總線技術(shù),才能使它的優(yōu)越性得到充分發(fā)揮和體現(xiàn)。讓我們換一個角度從它和傳統(tǒng)系統(tǒng)的區(qū)別來學(xué)習(xí)基金會現(xiàn)場總線技術(shù)。我們不會介紹所有細(xì)節(jié),它們很容易從有關(guān)書籍和資料里查到。但我們也會提及一些細(xì)節(jié),因?yàn)樵S多誤解是因?yàn)椴涣私庀嚓P(guān)細(xì)節(jié)而產(chǎn)生的。
首 先 基 金 會 現(xiàn) 場 總 線 用 大 寫 FOUND ITION FIELD BUS以區(qū)別其他許多現(xiàn)場數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò),基金會現(xiàn)場總線技術(shù)是一個完整的體系,它包括HSE快速以太網(wǎng)、H1低速總線、功能塊標(biāo)準(zhǔn)、FF-safe、FF-ROM(注:Remote Operation Management 即基于無線HSE的遠(yuǎn)程操作管理 )等。因此和通信標(biāo)準(zhǔn)不同,基金會現(xiàn)場總線是一個“系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)”。上述技術(shù)都稱為基金會技術(shù),但基金會總線則通常是指FF-H1。
FF-H 1基金會現(xiàn)場總線和傳統(tǒng)設(shè)備的區(qū)別
信號是總線設(shè)備和傳統(tǒng)設(shè)備最大區(qū)別之一。有觀點(diǎn)認(rèn)為31. 25kpbs波特率過低,甚至希望國際電工委員會修改標(biāo)準(zhǔn)。殊不知信號波特率和它傳輸距離成反比關(guān)系,如果波特率提高到100kpbs則傳輸距離將縮短到500米左右。對大多數(shù)熱工過程31. 25kpbs這個速率夠用了(除部分小容量氣體壓力外)。如果提高速度滿足這少部分要求,則其傳輸距離將縮短以致將不能滿足更多的應(yīng)用需求。另外總線控制周期由網(wǎng)段所掛設(shè)備及設(shè)備間功能塊控制策略的鏈接次數(shù)決定。對于部分對速度要求快的控制可以在網(wǎng)段少掛設(shè)備(可以短至150m s)來改進(jìn),甚至單獨(dú)采用專用設(shè)備個別解決,但畢竟僅是個別情況。FF基金會技術(shù)的安排是將高速應(yīng)用任務(wù)由H SE網(wǎng)絡(luò)解決,而不是由H 1低速總線承擔(dān)。下圖是示波器觀看總線信號波形。
圖1 示波器觀看H 1總線信號波形
圖2 傳統(tǒng)儀表和總線儀表在供電上的區(qū)別
總線儀表在供電連接上增加了阻抗器(或安全柵)和匹配器兩個設(shè)備。阻抗器就是低通濾波器,讓直流供電通過而阻擋住總線上的交流脈沖信號。匹配器是總線儀表脈沖信號電流的負(fù)載,同時安裝在長線的兩端實(shí)現(xiàn)阻抗匹配避免信號反射。總線儀表從信號角度是高阻抗設(shè)備,它們直流供電是疊加起來由電源供給,而信號則受到調(diào)度分時占用總線的。
一條總線上平均可以掛6-8臺儀表(變送器或執(zhí)行器),限制因素有通信速度和風(fēng)險度。
要求控制速度快或設(shè)備風(fēng)險度高的就少掛設(shè)備以提高性能,反之則可以多掛以降低投資。
總線技術(shù)節(jié)省了N倍電纜,但一根電纜設(shè)備增加了N倍。假定電纜在使用期內(nèi)損壞的概率是λ,那么一根電纜損壞影響的設(shè)備是Nλ,但總電纜電纜數(shù)量減少了N倍,其系統(tǒng)總電纜風(fēng)險仍為Nλ/ N=λ。對于個別高風(fēng)險度設(shè)備(通常是閥門)可以少掛設(shè)備(例如只掛同一回路的變送器)即用犧 牲電纜節(jié)省而提高電纜的安全性能。
由于總線設(shè)備的功能大大提高,所以不可能僅簡單地用萬用表來處理。所以有總線接口和軟件環(huán)境的計(jì)算機(jī)是必須的。應(yīng)該理解現(xiàn)在各行各業(yè)使用計(jì)算機(jī)提高效率性能的案例比比皆是,計(jì)算機(jī)已經(jīng)不是什么難題了。現(xiàn)場總線的亮點(diǎn)是“高性能”而不是“低成本”和“傻瓜機(jī)”。示波器也不是必須的,但它可以在發(fā)生問題時方便觀察波形,干擾等瞬態(tài)過程,所以建議備用。
FF-H 1基金會現(xiàn)場總線和傳統(tǒng)設(shè)備安裝和開通的區(qū)別
傳統(tǒng)儀表僅使用萬用表就可以進(jìn)行讀數(shù),但總線儀表就需要有計(jì)算機(jī)和軟件環(huán)境。建立這個環(huán)境的投資并不是很大,圖2右邊的阻抗器用50歐電阻(也同時替代了匹配器的作用),計(jì)算機(jī)插入一塊H 1/ PCI接口卡,再安裝一套最小規(guī)格的組態(tài)軟件就可以。儀表的計(jì)量標(biāo)定就需要使用這個環(huán)境,同時維修人員可以對儀表進(jìn)行不斷熟練和學(xué)習(xí),不必?cái)_動生產(chǎn)使用的系統(tǒng),以免對生產(chǎn)產(chǎn)生不利影響。儀表聯(lián)通的步驟如下:
①在總線組態(tài)軟件里首先建立一個包含待測儀表的最小系統(tǒng)組態(tài)。
②然后對總線進(jìn)行初始化通信。
③在“在線設(shè)備表-Li ve Li st ”上讀到總線所掛儀表的ID號。
④將ID號和組態(tài)里儀表的位號相關(guān)聯(lián)(委托)。
⑤將儀表中的“資源塊“和“傳感器塊”的模式設(shè)置為“AUTO-自動”。
⑥可以在“傳感器塊”里對量程進(jìn)行標(biāo)定,這次標(biāo)定結(jié)果將自動保存在設(shè)備內(nèi)。
實(shí)際工程的系統(tǒng)組態(tài)過程是在控制系統(tǒng)工程師站和控制站已經(jīng)安裝開通后,可以直接將儀表現(xiàn)場安裝就位并記錄其ID號(儀表應(yīng)帶有可讀的標(biāo)記),然后進(jìn)行上述1-5步驟。再添加控制策略功能塊,互相連接,設(shè)置參數(shù)再進(jìn)行下載。如果事先對儀表進(jìn)行過組態(tài),則先進(jìn)行上載使原來的結(jié)果繼續(xù)被使用。如果時間充裕,也可以在室內(nèi)對所有儀表進(jìn)行連接組態(tài)下載操作,然后再安裝到現(xiàn)場直接使用。下載通常是按總線段進(jìn)行。但僅對單臺儀表參數(shù)修改也可以單臺儀表下載。不過有功能塊連接關(guān)系的儀表盡管只有一臺改變,通常兩者都需要重選型導(dǎo)向XUANXINGDAOXIANG259新下載。在系統(tǒng)運(yùn)行中,只要網(wǎng)橋控制器沒有改變,而僅對個別儀表進(jìn)行重新下載將不會影響其他回路儀表正常工作。