淺談FF總線儀表在DCS中的應用

韓哲哲,張　祥,韓　婷（河南佰利聯化學股份有限公司,河南　焦作　454191）

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淺談FF總線儀表在DCS中的應用

韓哲哲,張祥,韓婷
（河南佰利聯化學股份有限公司,河南焦作454191）

摘 要：本文介紹了FF儀表與DCS基本知識，并講述了FF儀表在DCS系統中應用時需要注意的事項。

關鍵詞：現場總線；FF協議；DCS；FF儀表應用

1　引言

隨著科技不斷發展，新型技術產業發展迅速，尤其近些年來，我國越來越多的中小型企業一改以往的半自動化控制，全面自動化程度越來越高。本文重點探討了現代工業順序邏輯控制的集散型控制系統DCS和FF協議的現場總線儀表閥門問題與應用。

2　分散控制系統

DCS，Distributed Control System，由過程控制級和過程監控級組成，綜合了計算機，通信、顯示和控制等4C技術，其基本思想是分散控制、集中操作、分級管理、配置靈活以及組態方便。

一般來講，現場儀表通過安全柵到機柜的I/O卡件，傳送至控制器以及服務器，DCS系統的操作員站和工程師站都與服務器聯系，用于組態和實時數據調用。系統與儀表組成的框架如圖1所示。

圖1中，confi guration System 是指控制系統，controller是指系統控制器，H1 Lower Speed Field bus是一種特殊的總線，用于連接控制系統與現場FF儀表閥門。

DCS系統的工程師站主要進行離線配置、組態以及在線系統監督、控制、維護的網絡節點，主要配置有工具軟件（即組態軟件），并在DCS在線運行時實時地監視DCS網絡上各個節點的運行情況，使系統工程師可以通過工程師站及時調整系統配置及一些系統參數的設定，使DCS隨時處在最佳的工作狀態之下。

3　FF儀表閥門

采用現場總線型儀表，不同于以往的4～20mA的單向傳輸，現場總線能做到儀表閥門之間直接相互訪問與控制，可降低傳輸過程中的噪聲干擾，能夠提高儀表的精度，真正實現現場控制。

FF通訊協議具備開放型數字通信能力，使自動化系統具備了網絡特征。它以OSI開放系統互連模型為基礎，取其物理層、數據鏈路層、應用層，并在應用層上增加了用戶層。FF現場總線儀表傳輸信號采用曼側斯特編碼，每位發送數據的中心位置都產生跳變，以保持收發雙方的時間同步。

系統控制器的FIM卡件，通過許多子鏈路連接到現場的儀表閥門，連接線使用的是特殊H1總線，每一路都有終端器，圖2所示為現場總線設備連接設計。當設備連接到總線上，會隨機分配到一個248～251之間的缺省地址（default address），然后用戶根據當前的網段，分配一個未被實用的永久地址（permanent address）。

4　FF儀表在DCS中的應用

FF儀表在DCS系統中，可遠程配置儀表參數信息，如傳輸過來的上下限，以及儀表的報警值。

值得注意的是，在儀表的AI模塊里，range這一項中包含了非常重要的參數，“Transducer Channel No.”，這是一個選擇通道的參數設置，對于不同的儀表，需要選擇不同的通道，如壓力變送器，就需要設置為“pressure”，液位計，就需要選擇“Level Linear zed”。其中較為特殊的是流量計，因為有些流量計帶有溫壓補償功能的，即該儀表具備集成了測溫測壓功能于一體，那么就必須要設定好正確通道，“fl ow”，不然選擇其他通道后，該儀表在DCS上顯示出的就變成溫度信號或壓力信號了。

在DCS系統里可以讀到很多儀表的信息，如在“Maintenance”中包含了“Block Errors”功能，這里有很多種類型的錯誤信息，“Local override”、“Input Failure”、“Out-Of-Service”，有了這樣的信息，檢修人員可以迅速的判斷出該儀表的故障原因，迅速拿出解決方案。

5　總結

FF儀表更多的減少硬件投資成本，降低了維護和操作方面難度，DCS系統是工廠系統控制的核心，兩者相互結合與應用，進一步提高了工廠生產穩定性及安全性，為工廠實現最大效益。值得注意的是，在FF儀表的功能塊中，是可以加載控制程序，也就是說能夠將控制方案下裝至現場儀表里，從而使得在未來的發展過程中，依然具有很大的空間值得探索與應用。

參考文獻：

[1]吳琪瑜,黃從智.基于FF的現場總線實驗系統開發[J].工業控制計算機,2009(01).

[2]童剛,張城,申慶花.基于FF現場總線的先進PID功能塊設計[J].微計算機信息,2009(10).

[3]張文霞,袁健.基于FF現場總線的先進控制算法的應用研究[J].國內外機電一體化技術,2009(02).

DOI :10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.01.220