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关键词: FF 现场总线; 智能仪表; 功能块; 组态
Abstract:The different kinds of FF intelligent instruments and function block technology are introduced. The configuration method of FF intelligent instruments and notice details in normal control loops are put forward. The advantages and characteristic of FF intelli-gent instruments are shown.
Keywords: Fundation Fieldbus;Intelligent Instrument; Function Block; Configuration
现场总线技术的发展促进了现场仪表数字化、智能化、网络化。我国“九五”攻关以来, HART 协议和 FF协议智能仪表与系统的开发得到迅速发展, 并已取得相关成果。但是由于现场总线是一项新技术, 而且 FF 智能仪表组态参数颇多, 对现场调试和维护人员专业知识、技术水平等要求升高。因此本文从实际应用角度介绍 FF 智能仪表及其组态技术, 以利于 FF 智能仪表的推广应用。
2 FF 智能仪表
FF 智能仪表是嵌入微处理器、实时嵌入式操作系统和 FF 现场总线协议栈, 具有传感测量、数字通信、自动补偿、自动诊断、分散控制、信息存储等功能的仪表。目前, 国际上较为常见的 FF 现场总线智能仪表类型及用途主要有以下几种。
(1)IF 表, 亦称 “电流信号到现场总线信号变送器”, 它是将 4￣20mA 电流信号转换成现场总线信号,用于将传统的4-20mA输出的模拟仪表连接到现场总线控制系统中, 适用于企业控制系统改造, 可以很大程度上保护用户原有的可利用的模拟仪表资源, 减少用户投资。
(2)FI 表, 亦称“现场总线到电流信号变送器”, 它是将现场总线信号转换成 4-20mA 电流信号, 用于现场总线控制设备与需要4-20mA 电流输入信号的仪表的连接, 也是现场总线与 4-20mA 电流控制的执行机构及控制装置的控制信号转换设备, 适用于现场总线控制系统与 4￣20mA 电气转换器或电动调节阀的连接, 有利于保留企业控制系统改造中的可利用的执行设备。
(3)TT 表, 亦称“现场总线温度变送器”, 它是将PT100、CU50 等热电阻信号转换成现场总线信号, 适用于现场总线控制系统中对温度信号的采集。
(4)PT 表 (LD), 亦称 “现场总线智能压力变送器”, 它是将压力信号转换成现场总线信号, 适用于现场总线控制系统中对压力、流量、液位等信号的采集。
(5)FP 表, 亦称“现场总线到气动信号转换器”, 它是将从总线接收的输入信号按比例转换成 3- 15psi 气压信号, 连接到非现场总线类型的气动阀门定位器上, 用于代替模拟的电/气转换器, 控制系统中的气动阀门。
(6)FY 表, 亦称“现场总线气动阀门定位器”, 它是将现场总线信号转换成相应的压力输出控制阀门到所需位置, 实现气动阀门的定位控制。
3 功能块
功能块是参数、算法和事件三者的完整组成。它由输入参数、输出参数、内含参数及操作算法定义, 并使用一个位号(Tag)和一个 OD 索引识别。功能块的执行是按周期性调度或事件驱动的。功能块外部连接结构具有通用性, 左边是一组输入参数, 右边是一组输出参数。不同的功能块主要是内部执行的算法和实现的功能不同。FF 现场总线智能仪表含 10 种标准功能块, 如表 1 所示。
4.1 功能块连接
现场总线控制系统组态关键是对现场总线设备中功能块参数的配置和对功能块关系的组合、连接及对功能块调度参数的调整。本节以流程行业应用比较广泛的 PID 控制和串级控制为例, 介绍 FF 智能仪表组态方法。
组态时一个功能的输入参数只能与另一个功能块的输出参数连接, 输出参数只能与另一个功能块的输入参数连接。PID 控制和串级控制的功能块连接如图 1、图 2 所示。
4.2 功能块主要参数配置
本节以焦化厂焦炉煤气主管压力流量串级控制为例,介绍 FF 智能仪表功能块主要参数配置。焦炉煤气主管压力流量串级控制是通过检测煤气主管压力和主管流量, 调节主管翻板开度。其中压力控制做主回路, 流量控制做副回路。控制回路仪表及检测参数情况如表 2 所示, 参照图 2, 各功能块参数配置如表3-表5所示。
4.4 组态注意事项
(1) 每次修改仪表功能块参数时, 首先要把功能块的目标模态选择为 OOS 状态(Out Of Service), 仪表实际模态处于 OOS 状态时才能更改参数, 更改后再把功能块的目标模态选择为 Auto 等所需状态。
(2) 当 PID 功能块实际模态是 “IMAN”或在“IMAN”和“AUTO”之间切换时, 说明 PID 和 AO 功能块之间通信有问题, 可以通过调整功能块调度间隔时间来消除。
(3) 如果设备以临时地址上线, 说明该设备与总线上其它设备地址有冲突。将其地址更改为总线上设备没有用过的可用地址即可解决问题。
(4)对系统有用的 AI、AO、PID 等功能块一定要加到功能块调度应用, 并下载到仪表中, 否则功能块实际模态将不能离开 OOS 状态进入 Auto0.9559 时, 可得到最佳分类矩阵, 原始数据分为 7 类:{1}, {2, b, c}, {3}, {4}, {5}, {6, a}, {7}。此时的分类矩阵如下:
对得到的上述分类结果作进一步计算, 得最终分类矩阵和最终聚类中心:
工程技术人员据此可以制定出排除故障的方法和步骤, 从而迅速排除所发现的故障。可以看出, 此种方法易于实现实时化、智能化故障诊断。通过实例检验表明,理论计算与现场检查结果相符。证明该方法具有良好的实际应用前景,为复杂系统故障诊断提供了一种良好的途径。
本文论述了自行火箭炮电传动装置故障诊断的新方法, 该方法通过模糊理论可以实现对人类主观和实践经验中的不确定或不完全知识的运用, 从而对故障类型进行成功地最准确的分类判定。在部队进行火箭炮训练中, 一旦出现故障, 运用该方法可以快速准确地判定故障类型, 操作者可以根据故障类型采取适当的方法快速地排除故障, 使火箭炮的技术保障能力大大提高, 具有非常显著的经济和军事效益。
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chenwh78 发表于 2009/6/26 10:56:33
2楼 回复本楼自基金会现场总线面世以来，以他特有的技术优势斐声海内外，成为过程控制无可争议的主打系统，受到了用户的好评，纵观其特点，可归结于以下几方面，提纲携领的观其大概。
一、基金会现场总线的十大技术特点1）有底层的H1现场总线，通信速率为31.25kbps, 适用于连续过程自动化的控制。也有高层的数据通信以太网络HSE，满足断续控制、批量控制和信息集成。系统采用总线供电模式,并具有本质安和非本质安全型，适于不同安全等级选用。
2）信息传输的物理层要求参数可变，适于老系统旧设备的改造。
3）系统规模可变，从一个回路的三台设备到上万个回路数十万台现场设备皆可组成现场总线系统。
4）控制功能的彻底分散，减少系统相互之间影响以及增强了防御系统崩溃的危险性。
5）设备管理有序，设备有设备制造商提供的序列号（位号）、用户设置的操作代号和网段地址代码，为设备管理和组态提供了方面。
6）有高速HSE可形成若干个H1的子系统集成，并提供网络介质网段和设备冗余。
7）具有完善的基本功能块、先进功能模块和柔性功能模块，满足各种控制算法要求，以及不同控制模式对不同宏周期的时间要求。
8）具有先进的设备描述语言EDDL，用户可根据需要编制用户应用程序。
9）H1设备和HSE系统的具有相互兼容的可互操作性。
10）系统可实现虚拟设备设置和模拟状态开车。二、基金会现场总线用户获益的十大源泉1）系统总体维护时间减少20～78%，生产成本大幅度降低。
2）现场设备事故前期信号自动显示，出现在操作平台上，设备故障寻查时间减少90%
3）系统开车前，组态工作用EDDL语言和图示化编程完成，组态时间减少66%以上。
4）设备的调试时间比模拟仪表减少50%以上。
5）系统正常运行时的无效和重复工作量减少60%以上，维护工作量少而有效。
6）节约工程费用，工程硬件设备的电缆、接线端子、控制柜、控制间面积等大量减少。
7）设备运行平稳，事故停车和非事故停车大大减少，生产效率提高。
8）采用先进控制使受控系统耗能减少，次品率减低。
9）可以配置更先进的工业在线分析仪器、实时监测系统，减少废物排放量，乃至提高可回收物资数量。
10）工厂或车间安装系统资源管理，提高底层信息使用量，快速形成高层网络管理决策。三、基金会现场总线的五大关键技术1）先进的数字曼彻斯特编码技术，可与地球时钟同步，完美的系统实时性。
2）网络传输信号保真技术，提供完善的网络连接方式。
3）功能块功能调度网络组态技术，确保系统的安全运行，不停车、控制不间断。
4）设备信息上传，提供设备自诊断功能和前置故障处理等技术。
5）高速总线HSE网络跨接技术，受控对象可扩展到非连续控制领域。四、基金会现场总线的五大保障体系1）采用统一标准的芯片内核，软件一致性经过严格的测试。
2）现场设备和控制系统经过严格的可互操作性测试，确保不同公司的产品具有互换性和可互操作性。
3）资源互享，全世界80%以上的设备制造商，以及多达350个重要成员参加到现场总线基金会。
4）服务体系遍布主要发达国家和地区，完善的培训系统和演示系统便于用户尽快进入角色。
5）基金会总线与全世界自动化标准组织的协调一致动作，保证后续开发的技术延续性和可借用性。
引用 chenwh78 2009/6/26 10:56:33 发表于2楼的内容
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chenwh78 发表于 2009/6/26 10:57:14
3楼 回复本楼现场总线基金会自1984年成立以来，经过十年的发展，已经形成了一个开放的、全数字化的工业通信系统，并在上世纪末开始进入中国市场，推动了中国的工业自动化技术进步，并开始了大型全区域系统集成的应用，本文就其发展过程和特点概括地介绍一下。
（一） 应用情况
一个开放式的总线协议，很重要的一点就是有多少设备支持这个协议。否则，这个协议的开放性就没有意义了。从2001年起，支持FF总线的产品越来越多。据统计，2002年通过FF基金会认证注册的产品增长了24%，累计达到137种。其中，压力仪表32种，温度仪表12种，流量仪表19种，物位仪表12种，分析仪表16种，阀门类仪表30种，高速以太网联接设备5种，调节仪表1中，其他仪表10种。有10个公司的控制系统能够联接FF总线的H1网段。它们是
ABB，Emerson（Delta-V）
Honeywell（Plantscape，Experion PKS）
Invensys， Smar（System302）
Yamatake（Industrial DEO）， Yokogawa（Centum，Stardom）。
在具体工程方面，截至2002年6月，全球已经安装的FF总线仪表达到205，000台，已经安装的系统达到4000个。其应用领域如表一所示。
表一
另外，日本横河株式会社也有一组FF总线系统应用领域的统计数字。其中，
化工31%， 石化21%
炼油12%， 石油天然气8%
食品制药3%， 电力3%
水处理3%， 钢铁矿山3%
造纸2%， 水泥1%
其他13%。
从以上的数据不难看出，石油、天然气、石油化工、化工领域的项目数占FF总线全部项目数的44.9%，说明石化领域目前是FF总线最主要的应用领域。
国际上著名的自动化咨询公司ARC咨询集团今年7月对60多个现场总线的用户、系统集成商和OEM厂商就他们对各种现场总线的看法、使用的领域、体现的价值以及投资回报的情况作了一次调查，结论如下：
（1）用户已经开始把现场总线技术纳入他们采购仪表和系统的选择对象。在多种现场总线协议中，基本集中在FF总线和PROFIbus两种。在这两种总线的选择中，有23% 的用户已经安装了FF总线H1的系统，15% 的用户在未来的三年内有计划安装H1系统。对于HSE设备，由于该技术发表时间不长，所以只有2%的用户已经安装了这种设备，但是有21%的用户表示在三年之内将安装HSE设备。
PROFIbus PA的情况是，有9%的用户已经安装PROFIbus PA设备，有6%的用户打算在三年内安装这种设备。同时有18% 的用户已经安装了PROFIbus DP的设备，并有12% 的用户有今后购买这种设备的意向。
（2）在应用项目的规模上，目前主要用于中小项目。被调查对象的项目数大体情况如表二所示。
表二
但实际上，现场总线系统已经逐步在大型和超大型规模系统中得到采用。据报道，目前已经在使用的FF总线系统的最大规模已经达到12000台仪表。我国广西惠州新建的大型石化装置约采用数千台FF总线仪表，自动化的总投资达到5000万美元。上海SECCO新建的石化装置也全部采用FF总线技术和仪表，合同金额达到3000万美元。
（3）ARC还对现场总线的采用是作为新装置还是老装置扩张还是替换老装置的情况做了调查。针对这60多个用户，其结果是如表三所示。从表中可以看出，用户在设计新装置和替换老的DCS、PLC系统时，考虑采用现场总线的比例已经超过60%，也就是说，用户开始逐步接收现场总线技术了。
表三
现在在我国已经安装的FF总线系统已经超过100个，当然大部分是中小系统。最近报道厦门湘鲁（音译）石化有限公司，一期投资为6亿美元。生产纯净对苯二酸，是世界上第一个在本安区域使用FF总线的PTA工厂。该系统在本安区域，有161个网段，挂接742台FF总线设备。另外自备锅炉还有38个网段，挂接173台FF总线设备。平均一个网段挂接4台设备。采用的系统是Emerson公司的产品。
（二） 关于国际标准
由于各方利益的冲突，致使9种现场总线协议都包含在IEC-61158国际标准中。但是，这种情况却是用户所不欢迎的。因此，各现场总线协议组织又开始互相合作，希望在协议的应用层形成统一的规范，从而使用户在使用中得到方便。
FF、HART和PROFIbus已经组成联合小组，加强在设备描述语言（DDL）方面的开发。他们希望在现有IEC61804-Part 2的基础上，开发出通用的规范，满足比较复杂的功能模块的要求。例如实现阀门特征，传感器校验曲线，运行趋势曲线等功能。这项规范的联合开发制订了四个前提：（1）现有的DD和EDD应能继续使用，不做任何修改；（2）新的元素应该有独立的操作系统和协议；（3）以IEC 61804-2 EDDL为开发基础；（4）要保护用户和制造商的投资利益。该规范分为两部分。第一部分是以IEC 61804-1《过程控制功能块》第一部分为基础制订的，名称为“系统全貌”；第二部分是以IEC61804-2《过程控制模块》第二部分为基础制订的，名称为“功能块概念和电子设备描述语言规范”。这两部分草稿已经在各球循环投票。计划在今年7月，结束这5个月的循环投票，并准备好国际标准的草案（DIF）。7月8日到8月15日，准备国际标准最终草案投票文件。8月15日开始为期2个月的最终草案国际标准投票。10月15日投票结束。争取11月1日成为正式国际标准。该标准的发布对今后不同总线之间互通信息将大有好处。尽管在工厂里可能采用了不同总线的产品和系统，但用户将可以用统一的界面和方法对不同的系统进行组态。
另一个重要的标准是关于本质安全防爆的标准。FF总线提出了现场总线结构下的本质安全防爆的新模型，叫做《FISCO》。《FISCO》提出，只要电缆的参数处在给定的限制值内，电缆的电容值和电感值不必再集中考虑，而仍能保证系统安全。同样，《FISCO》概念下的安全栅也不用规定电容和电感的允许值，因此，可以比传统的安全栅连接更多的设备。这项新技术已经被IEC批准为技术规范（但不是标准）。美国仪表学会（ISA）的SP12小组正在努力，要把《FISCO》列入美国国家标准（ANSI）。
（三） 关于技术发展
2003年，FF基金会在技术发展方面提出了三个项目。它们是《灵活功能模块(FB CiHBA)规范》，《HSE冗余系统规范》和《安全仪表系统规范》。
《灵活功能模块规范》是在FF总线的基本功能模块和先进功能模块的基础上，为了满足离散控制、批量控制和混合控制的要求，开发的一种新型功能模块。它的输入、输出通道和编号以及内部的控制算法全部都由用户组态确定。只是把功能模块装在Function Block Shell里面，可以在FF总线协议下运行。这种完全由用户自己确定的功能模块不能装在现场仪表内，而是从上位设备进行软件下载，经过HSE、H1途径装入现场仪表运行。在FF的网站上还发布了灵活功能模块的应用范例。包括脱甲烷塔多变量控制，顺序静态启动，冷却水变速驱动控制，液位的简单开关量逻辑控制，维他命C发酵批量控制等。但是，业内专家认为，灵活功能模块的开发必然会牵涉设备描述语言（DD）的生成技术。而这项技术是被FF基金会垄断的。所以一般的企业将无法自己进行开发。
引用 chenwh78 2009/6/26 10:57:14 发表于3楼的内容
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chenwh78 发表于 2009/6/26 10:57:44
4楼 回复本楼FF现场总线基金会是由WORLDFIP NA（北美部分，不包括欧洲）和ISP Foundation于1994年6月联合成立的，它是一个国际性的组织，其目标是建立单一的、开放的、可互操作的现场总线国际标准。这个组织给予了IEC现场总线标准起草工作组以强大的支持。这个组织目前有l00多成员单位，包括了全世界主要的过程控制产品及系统的生产公司。1997年4月这个组织在中国成立了中国仪协现场总线专业委员会（CFC）。致力于这项技术在中国的推广应用。FF成立的时间比较晚，在推出自己的产品和把这项技术完整地应用到工程上相对于PROFIBUS和WORLDFIP要晚。但是正由于FF是1992年9月成立的，是以Fisher Rosemount公司为核心的ISP（可互操作系统协议）与WORLDFIP NA两大组织合并而成的，因此这个组织具有相当实力：目前FF在IEC现场总线标准的制订过程中起着举足轻重的作用.。
FF(HSE) 现场总线即为IEC定义的H2总线，它由Fieldbus Foundation(FF)组织负责开发，并于1998年决定全面采用已广泛应用于IT产业的高速以太网（highspeed ethernet HSE）标准。该总线使用框架式以太网（Shelf Ethernet）技术，传输速率从100Mbps到1Gbps或更高。HSE完全支持IEC 61158现场总线的各项功能，诸如功能块和装置描述语言等，并允许基于以太网的装置通过一种连接装置与H1装置相连接。连接到一个连接装置上的H1装置无须主系统的干予就可以进行对等层通信。连接到一个连接装置上的H1装置同样无须主系统的干预也可以与另一个连接装置上的H1装置直接进行通信。
HSE总线成功地采用CSMA/CD链路控制协议和TCP/IP传输协议，并使用了高速以太网IEEE802.3μ标准的最新技术。
FF总线的一般特点
具有适合工业现场应用的通信规范和网络操作系统。采用单一串行线上连接多个设备的网络连接方法，1条总线最多可连接32台设备。通信介质可以是金属双绞线、同轴电缆、动力线或光纤。通信信号可以采用10mA电流方式，也可以采用电压方式。通信线路可用设备的供电线路。具有比较完备的工业设备描述语言。采用虚拟设备的概念实现设备的模块化处理。实现了开放式系统，在FF系统内，不同厂家的产品具有互操作性。提供了比较完善的系统测试手段和方法。可以说，FF是个生命力强大的现场总线。
引用 chenwh78 2009/6/26 10:57:44 发表于4楼的内容
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chenwh78 发表于 2009/6/26 11:07:28
5楼 回复本楼一、概述冶金行业中运用精料技术是高炉冶炼技术进步的具体体现，使用球团矿来代替铁矿和部分烧结矿是高炉精料技术的发展，采用高硷度烧结矿加酸性球团矿的配料来进行高炉冶炼，从而达到增产节支的目的。竖炉球团的生产是一个较复杂的包括专门设备的电气联锁和过程控制的工业烧结过程，集配料、烘干、造球、烧结、成品运输和除尘与一体。老式竖炉以手工操作为主，各种报表都是由操作工手工制作，工人的劳动强度较大，数据信息的可靠性差，难以作为指导生产的依据；工段间生产信息交流具有大滞后性；由于人工看表操作，在竖炉岗位不时出现过烧和欠烧的情况，布料排料岗位也不时因给料设备原因会有布料不均，卸料不匀的情况，使得产品质量不稳定，炉体寿命受到严重影响，同时，设备利用率低，生产工艺和生产管理不完善，也造成了生产原料的浪费，增加了生产成本。近年来， DCS 或 PLC 控制系统的的应用取代了手动操作，逐步实现了竖炉造球系统的分散控制和集中监控，但现场底层传感器和数据采集器之间多采用一对一物理连线和模拟信号传输导致大量布线，信号传输的抗干扰能力也较差。随着自动控制技术，计算机技术和微电子技术的迅猛发展，现场总线技术的不断创新，过程控制系统由第四代的 DCS 发展至今的 FCS 系统（现场总线控制系统），被称为第五代过程控制系统。现场总线控制系统的应用避免了智能现场仪表与智能控制室仪表之间的非智能连接， 从而使现场智能仪表的各种智能功能得到淋漓尽致地发挥，同时，节省大量线缆，降低了施工和维护的成本。我们根据竖炉造球生产的基本工艺（见图 1）设计了现场总线控制系统。该系统采用沈阳中科博微公司 NCS-3000 系列产品， 以 FF 现场总线技术为核心，结合工业以太网技术和 OPC 技术，以工控机和 PC 机为系统组态、编程、监控、维护和管理的一体化平台，形成以网络集成自动化系统为基础的企业信息系统。由于采用现场总线技术，避免了现场智能仪表与控制室智能控制器/仪表之间的非智能连接， 使现场智能仪表的各种智能功能得到淋漓尽致地发挥，体现出现场总线在过程控制中的优势；保留了对常规仪表信号的处理功能，提供相应的常规 IO 卡件进行处理，可以随时方便地过渡到现场总线，保护用户原有投资；NCS-3000 的分布控制单元可执行 IEC1161-3 梯形图编程语言，完成各种逻辑控制，能够构成完整的控制系统；同时，作为国内首家通过现场总线基金会一致性和互操作性测试的产品， NCS-3000 系统与其它厂商的设备实现了良好的互连和互操作，可对市场上取得 FF 认证的产品兼容。 NCS-3000 系统较好解决了传统 DCS 及 PLC 系统中存在的问题，实现了工厂底层设备状态、车间级监控和工厂级信息管理的信息集成。二、现场总线技术及 NCS-3000系统现场总线技术是近十年来兴起的新技术，是二十一世纪工厂自动化必不可少的关键技术，它是用于现场仪表与控制室仪表之间实现全分散、全数字化、智能式、双向、多变量、多站信息交换的一种通信系统，是信息技术、网络技术与工业控制技术结合的集中体现。目前国际上流行的现场总线主要有过程现场总线 PROFIBUS 、基金会现场总线 FF， LonWorks 总线， CAN 总线等，世界上许多自动化技术生产商都推出了支持某种主流现场总线标准的产品。FF 现场总线基金会是可互操作系统协议 ISP-- 基于德国的 ProfiBus 标准， 和工厂仪表世界协议 WORLD （ WorldFactoryInstrumentationProtocol ） -- 基于法国的 FIP 标准于1994年 6 月合并成立的，包含 100 多个成员单位，负责制订一个综合 IEC/ISA 标准的国际现场总线。基金会现场总线是国际上几家现场总线经过激烈竞争后形成的一种现场总线，与私有的网络总线协议不同， FF 总线不附属于任何一个企业或国家，得到了世界上几乎所有的著名仪表制造商的支持，同时遵守 IEC 的协议规划，与 IEC 的现场总线国际标准和草案基本一致，加上它在技术上的优势，所以极有希望成为将来的主要国际标准。经过十年的发展， 基金会现场总线已经形成了一个开放的、全数字化的工业通信系统，并在上世纪末开始进入中国市场，推动了中国的工业自动化技术进步，并开始了大型全区域系统集成的应用。NCS-3000 系统是以现场总线技术为核心、 OPC 技术为纽带的开放的网络化控制系统，可将现场总线仪表、模拟仪表、分布式智能 I/O 、 DCS 、和 PLC 等工业自动化设备有机地集成在一起，为企业综合自动化系统提供了一套全新的解决方案。 NCS-3000 系统具有以下特点：以 FF 现场总线技术为核心， 将控制任务下放至工业现场的智能仪表， 实现了控制功能的彻底分散， 而控制功能的分散意味着危险分散，从而极大地提高了系统的可靠性。FF HSE 高速总线和 FF H1 总线相互补充，构成企业综合自动化系统的网络平台。现场总线仪表、智能 I/O 与计算机之间通过现场总线连成一体，系统结构简单，可扩展性强，不仅降低了布线成本，而且还具有设备远程调试和自诊断能力，维护方便。不仅支持多种现场总线智能仪表，也支持传统的模拟仪表、 DCS 和 PLC ，可以在最大程度上保护用户的已有投资。支持设备描述技术，保证了不同厂商现场总线设备间的客户操作性，使用户有很大的设备选择空间。可以集成各种流行的工业自动化设备和监控组态软件，是真正开放的网络化控制系统。采用 OPC 标准，实现硬件与软件及软件与软件间的信息集成，充分保证了系统的开放性。支持 Internet ，使用户可以通过浏览器对生产过程进行远程监控。三、系统网络结构设计现场总线技术的核心是网络技术， NCS-3000 系统的计算机网络是一个实时网络，信息处理满足实时性、完整性、一致性和可靠性的要求。FF 总线系统的功能体系结构如图一所示，共分为五个层次。最底层是 H1 层。它的特点是可以总线供电，可以通过中继器延长电缆距离；网段的调度设备（ LAS ）可以冗余；可以在仪表中运行功能块，使控制功能分散到现场仪表；可以用于本质安全防爆环境。第二层是 HSE 层。它是高性能的控制干线，通讯速率达到 100Mbit/s；采用标准以太网设备和网络；通过联接设备可以集成 H1 子系统； HSE 可以选择冗余；通过 HSE 不但能够运行标准的功能块，而且可以运行灵活功能块，以满足批量控制和混合控制的需要。第三层是 OPC 数据交换层 (OPC DX) 。在这一层，服务器与服务器之间可以交换数据，从而使数据可以用于支持各种应用软件包，例如，应用于 ERP 系统，资产管理系统（ Asset Management ），历史数据处理，最优化算法，数据仓库等，通过 OPC DX 还可以与非 FF 系统进行数据交换。第四层是上述的各种应用软件包在这一层运行。第五层是 MIS 系统，将过程数据用于全厂管理。
图一 FF 总线系统体系结构根据 FF 总线系统体系结构，结合竖炉造球生产的工艺特点，将竖炉造球控制系统结构设计如下，见图二。
图二 竖炉造球控制系统体系结构如上图所示，整个系统由配料烘干电气控制系统、造球筛分电气控制系统、竖炉本体电气控制系统、成品运输电气控制系统和过程检测（仪表）控制系统等子系统组成。过程检测（仪表）控制系统包括若干 H1 子系统，采用总线拓扑结构，通过 HSE/H1 网关与网络集线器连接；系统中的各电气控制系统由 NCS-3000 FF 分布式智能 I/O 组成，将传统的离散数据和过程控制中标准的 4 ～ 20mA 模拟仪表信号引入系统，完成安全连锁等功能；各电气控制系统、仪表控制系统和上位机，如操作站（人机接口），工程师站（组态与诊断）， 生产调度（企业资源计划）工作站和管理工作站等，通过工业以太网与网络集线器连接，采取星型拓扑结构。
系统中的操作站、工程师站、生产调度工作站和管理工作站构成系统的生产调度、计划管理、信息决策网络层，该层网上传递的管理数据信息量较大，实时性及安全性要求不很高，采用工业以太网方式互连，使系统具有冗余功能。用户通过网络能将生产决策、计划、管理、经营和调度等所有功能信息进行有效集成，使工厂各个职能部门和车间成为一个统一的整体。网络各计算机主要功能是：操作站的作用是完成系统的数据采集与处理、数据存储与交换及显示等功能；工程师站的作用是完成对设备的组态、系统工艺参数的设定和修改、报警上下限的设定及系统运行、生产、报警等历史资料的显示和查询功能；生产调度工作站的作用是实现各车间生产调度自动化；管理工作站的作用是对系统实时数据和历史数据进行管理， 生成管理所需的各种统计报表并打印。采用 OPC 标准，实现硬件与软件及软件与软件间的信息集成，具有良好的开放性。自主开发的组态及监控软件各种控制算法满足基本连续控制、逻辑控制、顺序控制的要求；支持在线组态功能；支持自定义控制算法功能；支持参数自整定的能力；支持先进控制的能力；支持高级语言环境的能力。现场控制网络层采用现场总线基金会 FF H1 总线和 FF HSE 总线。仪表控制系统所使用的 FF 智能仪表通过 FF H1 总线按照总线拓扑结构连接，根据安装位置和功能划分为 8 个网段，每个网段有 8-16 台设备，各网段间通过 HSE/H1 接口设备与 HSE 总线按照星型拓扑结构连接。 FF 现场总线仪表可构成控制回路、能够提供更多过程信息或更多维护信息，具有设备远程调试和自诊断能力，维护方便。Hl 链路主设备 LAS( 具有链路活动调度功能的设备，控制阀、变送器均可以有此功能 ) 可进行冗余配置。传统的离散数据和过程控制中标准的 4 ～20 mA 模拟仪表信号通过NCS-3000 FF 分布式智能 I/O 引入控制系统，FF 分布式智能I/O 的主控制器间通过 FF HSE 总线互联，安全连锁、手 / 自动控制、数值转换等功能由主控制器实现，各主控制器能独立运行。四、系统功能概述基于 FF 现场总线技术的球团竖炉控制系统主要功能如下：配料烘干电气控制系统配料烘干系统是竖炉焙烧球团的原料供应部分， 原料配比的精确度可直接影响产品的质量。配料烘干系统由5台NCS-3000 FF 分布式智能 I/O 控制器来控制，每台控制器可连接 48 点 DI/DO ，共 240 点， 控制方式有上位机自动控制、上位机手动控制、操作台手动控制和现场机旁箱手动控制。系统包括精粉仓、电子皮带、配料盘、皂土仓、螺旋输送机、叶轮给料机、配料皮带、烘干皮带和烘干机等设备，可 根据配料要求随意选择参与配料的矿仓， 并在线随时换仓；精粉仓根据设定配料量和电子秤采集的反馈量，对圆盘给料机实现变频调速，构成闭环调节系统，实时调节下料量；皂土仓根据设定配料量和从叶轮给料机采集的反馈量，对叶轮给料机实现变频调速，构成闭环调节系统，实时调节下料量；对配料皮带、圆盘给料机、电子皮带、叶轮给料机、螺旋输送机、烘干皮带和烘干机实现连锁顺序启动 / 停止和带料同时启动 / 停止。造球筛分电气控制系统球团竖炉工艺对造球的均匀程度和球团的密度有较高要求 , 造球筛分控制系统主要完成造球生产过程的控制 , 为竖炉本体焙烧提供优质生球。系统由 6 台 NCS-3000 FF 分布式智能 I/O 控制器来控制，每台控制器可连接 48 点 DI/DO ，共 288 点， 控制方式有上位机自动控制、上位机手动控制、操作台手动控制和现场机旁箱手动控制。系统包括造球料仓、干料仓、配料圆盘、造球圆盘、圆辊筛、 电动卸料器、干料皮带、返粉皮带、返球皮带和球料皮带等设备，可 根据配料要求随意选择运行的造球仓并在线随时换仓；根据设定下料量， 对配料圆盘实现变频调速，构成开环调节系统，实时调节造球速度；对配料圆盘、造球圆盘、圆辊筛、 电动卸料器、干料皮带、返粉皮带、返球皮带和球料皮带 实现连锁顺序启动 / 停止和带料同时启动 / 停止。竖炉本体电气控制系统竖炉本体控制系统根据炉况和生产需要，通过调节布料车和布料皮带的运行，控制球料向竖炉内的投放量及投放时机，从而提高竖炉利用率及产品质量。系统由 2 台 NCS-3000 FF 分布式智能 I/O 控制器来控制，每台控制器可连接 48 点 DI/DO ，共 96 点，控制方式有上位机自动控制、上位机手动控制、操作台手动控制和现场机旁箱手动控制。系统包括布料皮带、布料车、六辊和电振给料机等设备，根据需要调节布料车及布料皮带运行状态；对料皮带、布料车、六辊和电振给料机 实现连锁顺序启动 / 停止和带料同时启动 / 停止。成品运输电气控制系统竖炉成品系统是竖炉焙烧球团的最后环节，主要是对焙烧后的熟球进行冷却，经皮带输送到高炉或料场、补球仓。系统由3 台 NCS-3000 FF 分布式智能 I/O 控制器来控制，每台控制器可连接 48 点 DI/DO，共 144 点，控制方式有上位机自动控制、上位机手动控制、操作台手动控制和现场机旁箱手动控制。系统包括鼓风机、成品皮带、补球皮带、链板机、刮板机、振动筛和带冷机等设备，对鼓风机、成品皮带、补球皮带、链板机、刮板机、振动筛和带冷机 实现连锁顺序启动 / 停止和带料同时启动 / 停止。过程检测（仪表）控制系统过程检测（仪表）控制的目的是对生产过程中的主要工序和流程采用自动控制， 并且对生产线上的主要工艺参数如流量，压力，温度进行实时采集，实时显示及实时报警。报警包括上上限，上限，下限，下下限，变化率等。对物料的重量，入炉生球的重量、成品的重量、能源等进行累计和计量，可用于生产调度和管理。系统由 8 个 FF H1 总线网段组成， 每个网段有 8-16 台 FF 现场总线智能仪表。由于采用了 FF 现场总线技术，有很强的模拟信号处理能力，控制策略被下放到现场智能仪表中，以温度变送器为例，可将多个温度信号处理后，将信息传输给控制器，这样仅靠仪表设备所提供的功能块，就能很方便地构成所需要的控制回路，并可随时诊断出设备的运行状态，做到功能块的充分冗余，使系统的安全性得到提高；可进行远程调试和维护，对现场仪表故障快速诊断及处理。五、结论与展望基于 FF 现场总线的球团竖炉控制系统，以 FF 现场总线作为连接现场智能设备和自动化系统的数字式、双向传输、多分支结构的底层通信网，利用现场总线作为通信平台，实现了现场设备之间以及现场设备和高层系统之间进行全数字化通信，体现了过程测控中分散控制、集中管理的思想，达到整个工业控制系统的全分布式控制和全网络化运转。 NCS-3000 系列产品采用 FF 标准，其模块化设计使系统的安装组态乃至以后的维护变得非常简单，为工业企业生产的全面自动化和远程控制提供良好的支持。
引用 chenwh78 2009/6/26 11:07:28 发表于5楼的内容
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chenwh78 发表于 2009/6/26 11:08:26
Emerson推出DeltaVTMInSight新一代控制性能应用软件6楼 回复本楼
Emerson Process Management宣布推出DeltaVTMInSight综合控制性能软件。DeltaV InSight利用基金会现场总线设备诊断来监视、分析、诊断和改进控制回路性能。InSight应用软件包括其上一代产品DeltaV Tune和DeltaV Inspect的所有基本监视和整定功能以及借助于嵌入式学习算法发挥先进的诊断和自适应整定能力。DeltaV InSight通过监视控制性能，对出问题的回路进行故障诊断，推荐整定和维护的改进措施和不断适应持续变化的工艺条件，使过程控制性能的提高简便易行。
DeltaV InSight借助于在控制器级层面上运行的嵌入式学习算法自动学习用户的工艺过程，并且开发出以日常运行为基础的工艺过程模型。这些模型允许用户找出运行基准点，对出现的问题进行诊断和计算出整个控制系统的最佳回路整定。
新推出的MTL现场总线组件产品简介
不管你是在规划你的第一个现场总线项目还是第二十个现场总线项目，你得有偿付出才能知道应该采用如何解决方案。MTL在现
场总线网络方面掌握了一些技术后，参与早期标准的制定以及全球最大的现场总线项目用电源布线集线器和组件的供货。因此你在委托他人对你的来之不易的预算进行核算时，现有主要供货产品包括：
- 现场总线电源
- 布线用网络集线器和组件
- 现场测试设备
- 现场总线综合诊断
- 现场总线I/O和显示设备
- FISCO和FNICO电源
- 过电压保护设备
- 现场总线安全栅
- 过程接线盒
如要了解更多信息，发电子邮件至fieldbus.info@mtl-inst.com.要求得到最新版本的产品简介，并且通过对概述MTL为何成为全球最主要的现场总线组件供应商的报道了解，增长见识。
来自Rockwell Automation的1757-FFLD基金会现场总线链接设备
基金会现场总线标准向你提供在全厂范围内建立体系结构的能力。这能使众多供应商提供的设备实现数据和过程功能的执行的集成与无缝布局。Rockwell Automation充分利用基金会现场总线标准，实现链接设备与RSFieldbus软件的结合，使现场总线设备挂接在集成架构TM内。控制回路能在Logix控制器或基金会现场总线设备内运行。该设备通过HSE&EtherNet/IP全面支持基金会现场总线所有的控制能力。
链接设备在与集成构架一起发挥作用时，向你提供目前最灵活的基金会现场总线设备接口，你能大大提高生产效率。拥有1757FFLD，在利用基于网络的过程仪表先进功能的同时，能够灵活地依靠Logix控制器，实现过程控制。该设备也包括使HSE和EtherNet/IP网络都能与现场总线H1设备网络连接的能力。
Yokogawa的数字式YEWFLO漩涡流量计有多变量选型
数字式YEWFLO多变量漩涡质量流量计以数字式YEWFLO系列漩涡流量计成熟的传感器技术为基础，包括延续DSP特点的独特的信号处理技术。先进的处理算法称之为频谱信号处理（SSP）。SSP通过数字信号放大器上特有的滤波器对漩涡信号进行分析，并可以选择最优化的设定，从而完成最佳测量。该流量计将能提供小流量稳定和精确的测量结果，甚至在有噪声的环境下也能完成前述任务，而且不需要启动整定。用户通过更高的可靠性、更少维护和更低的业主总成本受益。
除了不需要启动整定和流量稳定性不低等优点外，内置的温度传感器还使数字式YEWFLO的应用扩大到包括基于嵌入在软件内的蒸汽表的饱和蒸汽的质量流量测量和基于编好程序的流体温度系数的流体的质量流量测量。被测温度能通过双行液晶显示器显示出来，也可以通过现场总线实现过程温度管理。此外，质量流量、累计流量和诊断信息也可以通过该显示器显示出来。
ABB推出Asset Master设备管理系统
Asset Master的设备管理解决方案的推出能提高管理效率，缩短维修时间，优化设备利用率和性能，从而不断提高生产效率。Asset Master支持工业标准现场总线和智能现场设备。它通过大大降低现场设备的设计、应用、维护成本，节省了现场总线设备的生命周期成本。如要了解更多信息，可访问ABB网站，网址：www.abb.com/instrumentation;或发电子邮件至instrumentation@us.abb.com.
Endress+Hauser提供iTEMP TMT125温度变送器
iTEMP TMT125温度变送器有八个输入通道，它采用的基金会现场总线协议将各种输入信号转换成数字输出信号。
输入信号包括：
- 电阻温度计（RTD）
- 热电偶（ TC）
- 电阻变送器（φ）
- 电压变送器（mA）
该变送器允许根据IEC 60715标准的要求安装在DIN导轨上，因为它有铝制外壳，适合于在现场运行。
利用Honeywell取得专利的链路调度优化方案缩短项目工期和节省项目费用
采用基金会现场总线技术的项目所用的设备已达数万台之多，它们有提高性能的需求。一种方法是优化现场总线链路调度，达到更好的控制效果，使每根链路挂更多台设备，使项目工程师承担的工作越来越少。
Honeywell独特的省时算法优化了链路功能块发布调度。这通过使并行执行最大化，使回路等待时间最小化和使可用的通信带宽最大化，对链路给于优先考虑和使其实现优化，从而大大降低成本。
Invensys的InFusion现场设备管理器支持FDT和增强型EDDL
Invensys新推出InFusion企业控制系统中的一个关键组件是现场设备管理器——一种对基金会现场总线设备在其整个生命周期内进行组态、调试、维护和诊断的开放的工具集。
现场设备管理器提供一个综合性和全集成的管理与维护环境，并且是首个支持FDT和增强型EDDL技术的现场设备管理软件。
新
推出的白皮书介绍现场总线技术基础知识
MooreHwake(Industries-International公司旗下的一家公司)发表了题为“现场总线入门”的白皮书。这本简明的8页小册子用工程师和技术人员能够理解的词语解释了现场总线是如何工作的。它介绍了使用现场总线网络的优势，现场总线组件（H1卡、电源调理器、网段/分支、设备耦合器和网段终端器）和其它更多的内容。如要获得这本小册子，请登陆www.miinet.com/moorehawke。
引用 chenwh78 2009/6/26 11:08:26 发表于6楼的内容
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