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劉  速

1  引言
現在，現場傳感儀器日趨智能化。當現場傳感儀器所傳送的不僅是單純的數據，還包括異常檢查、統計分析等“信息”時，就要求記錄儀具備對信息進行加工，并以易懂的方式進行傳送的功能。橫河電機株式會社（以下簡稱橫河公司）在其無紙記錄儀DAQSTATION上增加了現場總線通訊的附加功能，并取得了成功的應用。
2  DAQSTATION概述
橫河公司1999年開發的DAQSTATION DX系列是無紙記錄儀的一種，同時也是高性能的數據采集站。為了擴大其網絡功能，現又開發出了可以對應FoundationTM現場總線（H1）的功能，并在2000年通過了現場總線基金會（美國Fieldbus Foundation）的認證。DAQSTATION在獲得免檢之前，接受了現場總線協會的互換性實驗，并在最新版本ITK（Interoperability Test Kit）4.0的測試中合格。此外，在橫河公司的CENTUM系統，以及部分其它公司的主機上，其互換性也得以確認。其特點如下：
①  DX100的最多模擬輸入通道數為12，DX200的最多模擬輸入通道數為30。
②  標準配置Ethernet接口。可以完成FTP數據傳送、WWW監視、用E-mail傳送報警信息等服務功能。
③  可用大容量存儲媒體（閃存卡、Zip盤等）保存數據。
④  使用大視角的TFT液晶顯示器，顯示內容豐富。
⑤  報警輸出最多可達24點。
⑥  根據IEC529-IP65標準構造設計，實現防塵、防水。
⑦  可對應MODBUS、Foundation^TM 現場總線等的通訊。
3  現場總線規格
DAQSTATION的現場總線規格見表1。

表1  現場總線規格

在裝載Foundation^TM 現場總線定義的標準AI（Analog Input）、MAI（Multiple Analog Input）、MAO（Multiple Analog Output）功能模塊的同時，可以與現場總線上其它儀器實現發信、收信，還可以通過LM（Link Master）功能對現場總線的通訊進行控制。
此外，考慮到無需使用DCS等大規模控制系統的小規模監視應用的情況，還可以另行提供以DQASTATION作為通訊主機構筑系統時所需要的PC軟件、現場總線工具（DAQSTATION用）。
4  系統軟、硬件構成
4.1  硬件結構
現場總線系統回路構成如圖1所示。

圖1  回路構成圖（模塊圖）

DAQSTATION的現場總線通訊，只是在現場總線模式下，才在已構筑于本體內部的子系統上進行實裝。這樣，幾乎所有的現場總線功能可以在子系統上進行構筑，橫河公司在現場儀器上先行開發的資源，也可以得到靈活應用。
另外，現場總線以外的功能由主系統完成，兩者通過內部的串行通訊交換必要的數據。
4.2  軟件功能
軟件的功能模塊圖如圖2所示。 

圖2  軟件功能模塊圖

DAQSTATION的軟件和硬件一樣，在進行數據采集時，其系統分為主系統和子系統兩部分。
通過這樣的軟件構成，DAQSTATION將主系統的測量/運算通道采集的模擬數據，經過AI及MAI功能模塊向現場總線上的其它儀器輸出，最大可以達到16點。
另外，通過MAO功能模塊，可以輸入現場儀器上的模擬數據，最多可以達到8點。同時通過運算通道，可以和本機的其它模擬輸入一樣，在主系統上進行記錄、顯示，或通過Ethernet在LAN上發送信息。
除此之外，由于DAQSTATION上裝載有LM功能，還可以作為現場總線的通訊控制器LAS（Link Active Scheduler）使用。
5  應用實例
(1)  作為已經設置的傳感器的變換器
如圖3所示，在使用DCS等主機系統的環境下，DAQSTATION可以作為未連接到現場總線上的傳感器的信號變換器。 

      圖3  作為現有傳感器的變換器

在歐美等國，對現行系統進行改造、擴展的工廠比新建的工廠更多。這多數是給中央控制室的記錄儀等顯示儀器接入熱電偶等以前已經在使用的信號線。如果要將現有傳感器并入現場總線進行再利用，DAQSTATION可以既作為顯示裝置使用，又作為將現有傳感器的輸出變換為現場總線信號的變換器，在主機系統上統一工作。這時使用的是DAQSTATION的AI、MAI功能模塊。
(2)  作為現場顯示裝置
在使用DCS等主機系統的環境下，現場總線上的所有測量結果通過現場總線發送到操作控制臺。同時，對于中央控制室以外的現場工作人員，也要提供現有測量儀器信息。
 

圖4  作為現場顯示裝置

現在，由于DAQSTATION安裝了MAO功能模塊，可以作為在主機系統的環境下，對現場儀器的過程值進行監視的現場顯示器。如圖4所示。
(3)  作為小規模測量系統的監視裝置
Foundation^TM現場總線考慮到了現場儀器的分散控制，在不使用DCS等大規模控制系統的情況下，只運用現場儀器就可以進行控制。靈活應用DAQSTATION作為監視裝置的特點，將控制裝置及監視系統構筑為現場總線系統。這里，將用于監視、記錄現場過程值的MAO功能模塊，作為現場總線上進行通訊控制的LM進行使用。
另外，由于DAQSTATION標準配置了Ethernet端口，用戶可以在辦公室的計算機上很容易地查看現場數據的變化曲線或獲取數據。