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    一般建議把同一個(gè)回路中的儀表放在同一個(gè)接線盒里。

    (2)  通訊棧

    通訊棧是用于實(shí)現(xiàn)總線網(wǎng)絡(luò)上各個(gè)設(shè)備之間的通訊的，也包括了現(xiàn)場(chǎng)儀表與Host 之間的通訊。其中有三個(gè)組成部分：數(shù)據(jù)鏈路層（也就是OSI中的數(shù)據(jù)鏈路層）、現(xiàn)場(chǎng)總線訪問(wèn)子層及現(xiàn)場(chǎng)總線報(bào)文規(guī)范層，這兩層對(duì)應(yīng)于OSI 中的應(yīng)用層。

    數(shù)據(jù)鏈路層是通過(guò)集中式總線調(diào)度器(LAS)對(duì)總線的通訊訪問(wèn)進(jìn)行控制的。其功能包括了：維護(hù)調(diào)度，發(fā)送令牌給網(wǎng)絡(luò)設(shè)備；探察未使用地址，將其分配給新設(shè)備，并加到活動(dòng)表上；在鏈路上周期分配數(shù)據(jù)鏈路時(shí)間和鏈路調(diào)度時(shí)間；發(fā)送授權(quán)令牌給設(shè)備，進(jìn)行無(wú)調(diào)度數(shù)據(jù)傳輸控制；監(jiān)視設(shè)備響應(yīng)授權(quán)令牌，從活動(dòng)表上刪掉不能使用或不能退回令牌的設(shè)備。

    現(xiàn)場(chǎng)總線訪問(wèn)子層利用數(shù)據(jù)鏈路層的調(diào)度和非調(diào)度服務(wù)來(lái)為現(xiàn)場(chǎng)總線報(bào)文規(guī)范層服務(wù)。其主要作用是運(yùn)行用戶(hù)程序使用一套標(biāo)準(zhǔn)的報(bào)文規(guī)范通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線相互發(fā)送信息。

    現(xiàn)場(chǎng)總線報(bào)文規(guī)范層描述了用戶(hù)應(yīng)用所需要的通信服務(wù)、信息格式和行為狀態(tài)等；還提供了一組服務(wù)和標(biāo)準(zhǔn)的報(bào)文格式。

    (3)  用戶(hù)應(yīng)用層

    現(xiàn)場(chǎng)總線基金會(huì)按照不同的應(yīng)用功能，以功能塊為單元定義了標(biāo)準(zhǔn)的用戶(hù)應(yīng)用層。其中，包括了標(biāo)準(zhǔn)功能塊參數(shù)與行為的定義以及設(shè)備描述技術(shù)DD。從而在真正意義上實(shí)現(xiàn)了總線的互操作性。

3  FF的組態(tài)過(guò)程

    SECCO 項(xiàng)目中所有的軟件組態(tài)都是在主機(jī)系統(tǒng)平臺(tái)上完成的，對(duì)于FF 來(lái)說(shuō)，其主機(jī)系統(tǒng)都應(yīng)通過(guò)主機(jī)互操作性測(cè)試（HIST），且主機(jī)系統(tǒng)應(yīng)于基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線的一些性能實(shí)現(xiàn)集成。SECCO 采用的是艾默生過(guò)程控制有限公司研發(fā)的DeltaV 系統(tǒng)。

    由于FF 對(duì)每個(gè)網(wǎng)段上的電纜長(zhǎng)度、設(shè)備個(gè)數(shù)、供電、儀表耗電、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涠加胁煌囊螅虼嗽谠O(shè)計(jì)時(shí)就要經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的計(jì)算。

    在這里使用FF Design Tool軟件，可以大大減輕對(duì)現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)段的設(shè)計(jì)工作，它是運(yùn)行在Windows 界面下的。按照SECCO 的標(biāo)準(zhǔn)，每一個(gè)網(wǎng)段的儀表的數(shù)量不可以超過(guò)9，且同一個(gè)回路中的儀表必須放在同一網(wǎng)段。另外要注意的一點(diǎn)是，所有儀表信號(hào)導(dǎo)線不得用于接地。儀表安全接地必須通過(guò)信號(hào)電纜之外的獨(dú)立導(dǎo)線。在網(wǎng)絡(luò)中的任何一處，現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備不得將雙絞線對(duì)中的任意一根導(dǎo)線接地。在SECCO項(xiàng)目中采用單點(diǎn)接地，現(xiàn)場(chǎng)接線屏蔽端不與表殼或接地端相連。

圖4  一個(gè)網(wǎng)段的接線

    圖4所示就是一個(gè)網(wǎng)段的接線，其中，MTL 5995 是FPS（Field Process Control System，現(xiàn)場(chǎng)過(guò)程控制系統(tǒng)），并打到內(nèi)置終端。

    軟件組態(tài)的第一步就是COMMISSION，和傳統(tǒng)的控制方法一樣，現(xiàn)場(chǎng)總線在進(jìn)行COMMISSION 同樣需要現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試人員的配合。 不同的是，調(diào)試人員可以在中控室的人機(jī)界面上實(shí)時(shí)檢測(cè)到已接入系統(tǒng)的每一塊儀表的實(shí)際狀況，因此現(xiàn)場(chǎng)人員只需要單純地將表連到接線箱上。完成了這一步后，所有的組態(tài)工作都可以在控制室中進(jìn)行。首先，需要把表從軟件上連到它所對(duì)應(yīng)的網(wǎng)段上，這時(shí)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)分配一個(gè)節(jié)點(diǎn)地址給當(dāng)前設(shè)備，在每個(gè)網(wǎng)段上節(jié)點(diǎn)地址是唯一的，是網(wǎng)段用于描述該設(shè)備的當(dāng)前地址。此外，每一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備都必須擁有唯一的物理設(shè)備位號(hào)，以及響應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)地址。一般這都是由儀表廠家在表出廠前就設(shè)好的。一般主系統(tǒng)留給永久設(shè)備使用的地址位16－247。需要注意的是，這里的設(shè)備位號(hào)要與控制策略組態(tài)中的相吻合，否則很容易出現(xiàn)回路中找不到輸入的情況。

    在此期間可能遇到的問(wèn)題有：

    (1)  系統(tǒng)檢測(cè)不到表

    ①  這可能是由于廠家預(yù)設(shè)的地址超出了這個(gè)范圍，則系統(tǒng)將無(wú)法正確讀到該表的信息。只有等到現(xiàn)場(chǎng)人員用手操器將表里的網(wǎng)絡(luò)地址改到正常范圍以?xún)?nèi)后，系統(tǒng)才可以認(rèn)出該設(shè)備。

    ②  因?yàn)橥夤╇姷膯?wèn)題，在可能的情況下所有的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備都采用總線供電，但總線供電僅僅可以達(dá)到9～32V電壓10～30mA電流。因此對(duì)于超出此范圍的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，就只能采用本地供電了，如艾默生過(guò)程控制有限公司的 Micromotion 就需要現(xiàn)場(chǎng)220V 供電。對(duì)于需要外供電的設(shè)備，必須首先確保其供電正常后才能被系統(tǒng)檢測(cè)到。

    ③  現(xiàn)場(chǎng)的接線錯(cuò)誤，由于FF 的硬件設(shè)計(jì)和軟件組態(tài)是完全對(duì)應(yīng)的，在系統(tǒng)界面上看到的網(wǎng)段其實(shí)就對(duì)應(yīng)了現(xiàn)場(chǎng)的一個(gè)接線箱，因此，無(wú)論是表到接線箱或是接線箱到端子排的接線，錯(cuò)了一處就無(wú)法在正確的位置上檢測(cè)到該設(shè)備。

    ④  表頭的接線錯(cuò)誤，絕大多數(shù)現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備的通訊信號(hào)對(duì)極性不敏感，但也不排除有一些小廠家或是老式的FF 設(shè)備有所例外。一般在操作手冊(cè)上都會(huì)有注明的。

    (2)  系統(tǒng)讀不到表中的信息

    如果系統(tǒng)只能檢測(cè)到表卻無(wú)法讀到表里的信息時(shí)，可能是由于系統(tǒng)中沒(méi)有預(yù)先裝載該表的DD文件。對(duì)于每一臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備廠家都應(yīng)提供一份設(shè)備描述文件（DD file）。DD 可以看作是設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序，只要有設(shè)備的DD 任何與現(xiàn)場(chǎng)總線兼容的控制系統(tǒng)或主機(jī)就可以操作該設(shè)備了。基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線的網(wǎng)站上可以找到所有FF 設(shè)備的DD 文件，但為了保證版本一致，還是建議直接問(wèn)廠家索取。

    完成了第一步后，隨后就要把控制模塊分配到相應(yīng)的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中，從而實(shí)現(xiàn)控制功能的本地化。在這過(guò)程中，根據(jù)表的不同，需要對(duì)表的通道、量程轉(zhuǎn)換等參數(shù)進(jìn)行一些設(shè)置。這里要注意的是，每種表的功能都不盡相同，因此在設(shè)定通道時(shí)必須嚴(yán)格按照儀表的產(chǎn)品手冊(cè)，否則很容易取錯(cuò)值。由于量程的轉(zhuǎn)換是在儀表的轉(zhuǎn)換塊中實(shí)現(xiàn)的，因此，必須將量程設(shè)定在現(xiàn)場(chǎng)儀表可以接受的有效范圍內(nèi)。

    緊接著就是下裝，可以選擇一塊表單獨(dú)下，也可以將一個(gè)網(wǎng)段上的所有設(shè)備一起下。對(duì)于DeltaV 系統(tǒng)，最多可實(shí)現(xiàn)兩個(gè)網(wǎng)段一起下裝。這一步就是將控制器中的部分功能（如AI、AO、PID等），實(shí)際下裝到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中去。完成了這步操作后，就可以在系統(tǒng)的流程圖中直接讀到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備上傳的實(shí)際數(shù)據(jù)了。同樣，在這里也會(huì)碰到一些問(wèn)題：

    (1)  下裝報(bào)錯(cuò)，這可能是由于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的安全防護(hù)開(kāi)關(guān)沒(méi)有關(guān)閉，需要現(xiàn)場(chǎng)人員到表頭將開(kāi)關(guān)閉合。有些設(shè)備上還設(shè)有仿真開(kāi)關(guān)，應(yīng)此在作仿真的時(shí)候也要將此開(kāi)關(guān)打開(kāi)允許仿真操作。

    (2)  流程圖中讀到的值狀態(tài)不對(duì)，這就可能關(guān)聯(lián)到前面幾步操作的正確性，可能是由于現(xiàn)場(chǎng)一次元件的接線問(wèn)題，也有可能是一次元件到表頭的線制設(shè)定問(wèn)題，系統(tǒng)中的線制必須與現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況相一致，或者就是量程轉(zhuǎn)換的問(wèn)題等等。建議這時(shí)直接到表的診斷界面中去查原因。有一點(diǎn)要注意的是，在對(duì)表進(jìn)行組態(tài)或者維護(hù)的時(shí)候，在將轉(zhuǎn)換塊打成OOS 的同時(shí)，必須將資源塊也打成OOS 的狀態(tài)。 而在將表切回運(yùn)行狀態(tài)時(shí)必須先打資源塊，否則，轉(zhuǎn)換塊的狀態(tài)始終都維持在OOS 狀態(tài)上。

    最后就是校表了，不同于傳統(tǒng)的儀表，現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備的校驗(yàn)可以全部在控制室中完成。一般FF 設(shè)備在出廠前就已經(jīng)通過(guò)校驗(yàn)了，人們可以在設(shè)備的診斷界面上讀到校驗(yàn)的時(shí)間、溫度、校驗(yàn)值等一系列信息。因此，筆者不建議對(duì)設(shè)備進(jìn)行再校驗(yàn)，尤其是變送器。

4  結(jié)語(yǔ)

    經(jīng)過(guò)SECCO 項(xiàng)目，筆者覺(jué)得現(xiàn)場(chǎng)總線最為突出的一個(gè)亮點(diǎn)就是它的診斷功能。通過(guò)人機(jī)界面，維護(hù)人員可以讀到表里的所有信息，并且可以直接在系統(tǒng)平臺(tái)上對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行組態(tài)。這大大縮短了解決現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備問(wèn)題的速度，同時(shí)也減少了維護(hù)人員在現(xiàn)場(chǎng)可能遇到的危險(xiǎn)。
   
參考文獻(xiàn)：
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