高速通道可定址遠程轉換器通訊與FF總線通訊

李京華 李永飛 宋會良

摘 要 伴隨社會經濟與科技的全面進程，數字傳輸信號取代了常規模擬量信號傳輸，其中包括ESB解決方案、Modbus通訊協議總線以及Fieldbus Foundation（FF）總線，這在一定程度上促使我們在工程與調試環節持續的予以創新。Fieldbus大多應用與工業及工程現場，在控制裝置與嵌入式測量儀表間實現雙向串行多節點數字通信的網絡機制。現階段我們所使用的Fieldbus指標超過十四類，高速通道可定址遠程轉換器通訊即模擬通信調節為全數字通信的中間產物，在工業生產中得到了認可。那么高速通道可定址遠程轉換器通訊與FF總線通訊兩者之間的區別及優缺點，是我們此論文所要研究的主要內容。文章將以試論高速通道可定址遠程轉換器通訊與FF總線通訊作為切入點，在此基礎上予以深入的探究，相關內容如下所述。

【關鍵詞】高速通道可定址遠程轉換器通訊 FF總線通訊 區別 研究

1 高速通道可定址遠程轉換器通訊概述

高速通道可定址遠程轉換器開放通信協議，是上世紀八十年代研發的一類用在現場智能儀表與控制室裝置間的雙向通訊的協議指標。高速通道可定址遠程轉換器通訊是在四至二十移動平均線的模擬信號中疊加頻移鍵控數字信號，在此基礎上能夠融合數字量與模擬量等信號傳輸，其裝置組態、測量、診斷反饋、程序數據以及校準均能夠通過高速通道可定址遠程轉換器通訊協議予以訪問。不過若嚴格依附于Fieldbus的概念，高速通道可定址遠程轉換器通訊協議并未完全符合其要求，換而言之，高速通道可定址遠程轉換器通訊協議就是模擬量通訊與數字量通訊間的一個轉折，從研發開始，歷經多次完善，高速通道可定址遠程轉換器通訊技術已經非常成熟，即為現階段過程控制方面的主流通訊協議。目前國內很多用戶均使用高速通道可定址遠程轉換器通訊協議。

2 Fieldbus Foundation總線通訊概述

Fieldbus Foundation總線通訊是在ISO/OSI參考模型開放系統互連模型的基礎上在應用層之上加設用戶層，在用戶層內明確Fieldbus Foundation總線通訊的指標化功能塊，是自控系統的核心要素。Fieldbus Foundation總線通訊協議要依附于ethernet，傳輸速率能夠從一百兆比特到一千兆比特。Fieldbus Foundation總線通訊協議具備一定的精度，且有著高控制性，同時可以進行自診斷及優異的分散控制性能，非常適合高速精確的工業自動化控制，而近年來，其應用廣度也被持續拓展，被稱為過程自動化應用機制中最具前景的Fieldbus。

因為本人參與的項目控制系統就是依附于Fieldbus Foundation總線通訊協議的，在項目的構建設計環節對Fieldbus Foundation總線通訊協議有了全面的認識，經在Fieldbus Foundation總線通訊協議的實際應用中我發現，Fieldbus Foundation總線通訊較之常規高速通道可定址遠程轉換器通訊的優缺點主要包括下述幾點：

（1）Fieldbus Foundation總線通訊具備一定的控制與測量精度。因為Fieldbus Foundation總線通訊協議擇取全數字信號傳輸，這在一定程度上規避常規模擬量在D/A轉換環節所生成的誤差，在一定程度上深化了儀表控制裝置的測量精度；

（2）因為Fieldbus Foundation總線通訊協議的內質特性，支持Fieldbus Foundation總線通訊協議的儀表裝置自身具有一定自主能力與誤差分析能力，其在完成過程控制的基礎上能夠同步分析控制環節與裝置自身生成誤差，同時能夠把誤差上傳到分布式控制系統，讓相關工作者能夠第一時間分析環節控制中所存在的問題，其側重于分散控制的基本原則；

（3）Fieldbus Foundation總線通訊顯著的特性即為現場的智能儀表裝置能夠直接和分布式控制系統予以通訊，并非通過常規的輸入/輸出端口予以連接，這在一定程度上降低了輸入/輸出端口的資金投入，更主要的是便捷了通訊路徑，從根本深化了通訊的精準度；

（4）Fieldbus Foundation總線通訊現場儀表裝置的信號傳輸均擇取數字量傳輸，而刺穿屬性是具有抗干擾力強的特點，較之常規的通訊系統，Fieldbus Foundation總線通訊系統的抗干擾力無人能及；

（5）Fieldbus Foundation總線通訊智能儀表裝置中的壓力調節裝置、溫度計、智能閥門定位裝置及流量計都是常用的設備，這些設備的功能組態及校準均能夠直接在分布式控制系統內進行，舉例說明，液位計因為有幾率發生液位計底端存有水珠等問題，因此要通過有效方式去降低附著物對液位測量的影響，而通過Fieldbus Foundation總線通訊協議我們無需去現場予以處理，在分布式控制系統中我們就能夠輕松的進行處理，Fieldbus Foundation總線通訊這一優勢，在一定程度上簡化了儀表常規維護，從根本深化了工作有效性；

（6）Fieldbus Foundation總線通信支持現場裝置總線供電，同時可以在危險范圍內予以應用。Fieldbus Foundation總線通信技術可以取替高投資的四至二十移動平均線信號的布線機制。擇取Fieldbus Foundation總線通信技術不但從根本減少了工程投資，同時還能夠縮減工程施工時間。

3 現階段Fieldbus Foundation總線通訊較之高速通道可定址遠程轉換器通訊的不足

因為Fieldbus Foundation總線通訊控制系統的應用一定要依附于可支持其通訊協議的儀表裝置，不過就目前而言，因為支持Fieldbus Foundation總線通訊協議的儀表裝置大多為進口品牌，這些進口品牌不但價格較之高速通道可定址遠程轉換器通訊儀表高，同時具有供貨周期長以及備件難以購買等問題。

同時因為Fieldbus Foundation擇取總線通訊機制，現場一個Fieldbus Foundation總線通訊分接點就能夠匹配十多個儀表裝置，在此基礎上通過主線通訊至分布式控制系統，若此狀態下通訊主線發生故障，那么就能夠影響所有鏈路上配置的儀表裝置，因此大范圍發生通訊問題的風險較高，這在一定程度上增加了維護的難度。

在Fieldbus Foundation總線通訊的常規使用中我們會發現，各Fieldbus Foundation總線通信的智能儀表裝置都需DD文件，此文件的作用即為驅動，此類文件需經分布式控制系統導入至儀表裝置，進而予以系統和儀表的兼容，同時各差異化品牌的DD 文件無法相互適應，這在一定程度上就會為用戶的使用帶來阻礙。

4 總結

綜上所述， Fieldbus Foundation總線通訊協議具備一定的精度，且有著高控制性，同時可以進行自診斷及優異的分散控制性能，非常適合高速精確的工業自動化控制，Fieldbus Foundation總線通訊協議與其裝置適用于對控制精度要求高的系統，而高速通道可定址遠程轉換器通訊與其裝置的優勢即為大眾化與兼容性優異，這是因為我國很多通訊系統目前還是依附于高速通道可定址遠程轉換器通訊協議所構建。Fieldbus未來的發展更傾向于過程自動化，現階段因為成本等因素，Fieldbus Foundation總線通訊協議與其儀表裝置在國內的應用還存在一定的局限性，高速通道可定址遠程轉換器通訊協議依然是首選。

參考文獻

[1]譚思云，李志明.PROFIBUS現場總線技術在水泥工業控制中的應用[A].中國硅酸鹽學會2014年學術年會水泥基材料論文集（上冊）[C].2014.

[2]陸勁松，夏建華.現場總線技術在水電廠監控系統中的應用和發展[A].中國水力發電工程學會電力系統自動化專委會2016年年會暨學術交流會論文集[C].2016.

[3]劉子行，陳磊，馮冬芹，褚健，宗宇劍，張博生.“基金會現場總線（FF）技術”講座 第2講 FF鏈路活動調度器（LAS）工作機理[J].自動化儀表，2014（07）.

[4]許小林，馮冬芹，湯建彬，褚健.“基金會現場總線（FF）技術”講座 第5講 FF總線訪問子層FAS工作機理及實現[J].自動化儀表，2015（11）.

[5]黃鶴，韓華，呂健，張平.基于多種現場總線的數字化多參數傳感器的發展趨勢[A].科技、工程與經濟社會協調發展——中國科協第五屆青年學術年會論文集[C].2014.

[6]張偉.基于MODBUS協議的RFT9739變送器遠程通信編程[A].加入WTO和中國科技與可持續發展——挑戰與機遇、責任和對策（上冊）[C].2015.

[7]楊彬，王雙存，李志剛.通過HART實現服務器對差壓變送器的非線性標定[A].2016中國儀器儀表與測控技術進展大會論文集（Ⅰ）[C].2016.

[8]余曉林.Profibus現場總線技術資源循環利用自動控制系統的研究和應用[A].2014中國環境科學學會學術年會論文集（第一卷）[C].2014.

作者簡介

李京華（1984-），男，山東省莒南縣人。大學本科學歷。工程師。主要研究方向為系統裝調測試、信號采集、總線通訊。

作者單位

凱邁（洛陽）測控有限公司 河南省洛陽市 471009