基金会现场总线应用的技术前期准备

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1、基金会现场总线应用的技术前期准备（转）基金会现场总线是一个全新的、数字化的、智能型网络系统，它的应用无疑将对企业的控制策略和实际效能产生极大的效果，同时可以获得很好的经济效益。然而，如何筹划和应用现场总线，不仅仅是简单的底层设备更新，更需要在标准的选用、系统的配置、功能最佳设置等一系列问题上下功夫，本文就此发表自己的看法。一、基金会现场总线是一个系统标准DCS/PLC在工业自动化发展历史上谱写了光辉的篇章，目前仍然是主流控制设备。它的技术已经发展到了顶峰。ARC认为近年来DCS技术已经没有看到实质性改进。国内DCS专家认为，今后DCS发展就是使用现场总线

2、改进其I/O系统。他们认为应该使用高效简单的总线类型（例如I/O型总线）。同时改进后仍然属于DCS范畴。DCS约定成俗的结构如图一所示：图一DCS系统结构图DCS的核心技术有：⑴内部控制网络。（但它是不可能开放的专有技术）⑵冗余技术。⑶控制策略组态软件。（但它不是互可操作的）由于操作站人机界面软件现在基本是使用专业的第三方软件，它已不再被认为是DCS的核心技术了。如果我们对⑴和⑶进行标准化改进，其结果难道不是我们乐见其成的吗？DCS的控制策略组态是在工程师站完成并将结果编译成控制站CPU可执行的机器码下装。这种机理就注定其组态工具不是互可操作的。基金会现

3、场总线则是将功能块程序预装在控制器和现场设备的固件里，控制策略组态只不过是调用、连接和设置它们。标准规定了功能块的表达，调用，参数设置方法。来自各个公司的产品不论使用什么硬件，和它们功能块的内容是什么，主系统根据设备的设备描述文件和标准的调用，连接和参数设置方法使得它们可以无功能损失的在系统中使用。而基于以太网的标准的基金会高速总线HSE使得在理论上不同公司合乎这一标准的控制器产品可以挂在同一HSE总线上协同工作，这对DCS是渴望而不可及的。因此基金会现场总线一开始就宣称它不单单是通信标准，它是一个系统标准。正如现场总线最初的出发点是信息技术对现场设备的

4、改造，基金会现场总线对现场设备进行了革命性的改变。在基于微处理器的传统智能仪表的基础上，由H1总线多挂接和设备多信息双向传输的数字通信取代原来单信息和单电缆连接的4~20mA信号。由现场设备CPU实现功能块算法从而分担集中控制器的部分基本控制功能。大量关于设备本身的诊断、标定和管理信息通过同一网络实现计算机管理由于基金会现场总线的H1和HSE并不是同时完成的，它们之间也存在相对的独立性，因此系统可能存在如下组合：⑴DCS/PLC+H1接口模块+现场总线设备⑵HSE+传统I/O和常规现场设备⑶HSE+H1链接设备+现场总线设备所谓使用基金会现场总线技术的基

5、本标志就是使用了H1总线+现场总线设备。在现阶段常见的系统结构是类型⑴。而全面使用基金会现场总线技术的标志就是系统结构的类型⑶。二、怎样策划一个基金会现场总线控制系统怎样判断是否适合基金会现场总线的应用。很简单，基金会现场总线适合以模拟控制为主的应用。或从现场设备的构成来判断，在基金会认证注册的现场设备大部分是两线制热工测量控制仪表。所谓“为主”就是指系统的主要内容（也不是简单数量比较，因为一个模拟点比开关量点有更大的权），另外有较多策略算法的应用比仅仅采集信号更能发挥基金会现场总线智能设备的计算功能。有了这个判断后可以这样来初步评估和策划。尽管目前使用

6、基金会现场总线的各种系统结构有所不同，但H1总线却应该符合标准而一样。（当然最好能参考一下《基金会现场总线工程规范》的手册）。1、估算需要的H1总线段数量打算采用基金会现场总线的现场设备以及现场设备数量控制输出设备数量检测变送设备数量总线气动阀门定位器A总线压力差压变送器E总线电气转换器B总线温度采集/控制F总线电动执行器C其他总线变送器G传统4~20mA输出D传统4~20mA输入HN=（A+B+C+E+F+G+（D+H）*）/6~8如果传统4~20mA输出输入信号使用控制室内卡件，那么它们不挂在H1总线上，则不需考虑（D+H）数量。如果是通过挂在H1总

7、线上接口实现，则需要根据接口通道数来计算设备数量。例如（D+H）=10，而接口有3个通道，那么就需要4台接口设备。每条H1总线段上所挂设备数量和系统的成本有明显的关系，因为总线段数量减少将连带减少接口或链接器、电源阻抗器或安全栅、终端匹配器的数量。影响每条H1总线段上所挂设备数量最主要的因素是风险度和速度。一些工程经验表明，对于高度风险的设备（主要指阀门）建议只挂一台阀门和2台变送器。对于几乎没有风险的仅采集的设备甚至可以挂12台变送器。另外，如果要求控制周期快到0.25秒，建议只挂3台设备；如0.5秒，可以挂6台设备；如1秒可以挂12台设备（这些仅为估

8、计值）。根据所有这些因素，每条H1总线段上大概可以平均挂6~8台设备。适当多挂一