艾默生基金會現場總線系統及應用

駱啟偉

摘要：自現場總線技術在上世紀90年代后期問世以來，它就已經開創了自動化控制技術的新紀元——數字時代，艾默生過程控制公司應用業內關鍵技術無縫集成基于現場總線的現場智能設備和整套AMS軟件，使生產控制具有可預測性和智能性，本文簡單介紹了艾默生基金會現場總線及應用。

關鍵詞：基金會現場總線；解決方案；系統集成

中圖分類號：TP273.5 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2017）06-0088-01

隨著行業專家開始認識到數字通訊的優勢，現場總線就成為過程控制領域的主導發展方向。基金會現場總線技術成為了自動控制系統內的信息流載體。通過流程化系統結構和工作流，基金會現場總線提高了控制系統和現場設備之間的通訊能力。

1 基金會現場總線概述

基金會現場總線是一種全數字，雙向，多點通信協議，可互連智能設備，如執行器，傳感器，分立器件和控制器等領域。在工廠網絡層級中的最低層，它是一種用于儀器的局域網（LAN），可實現基本控制和I/O從分布式控制系統（DCS）移動到現場設備，與專有網絡協議不同，基金會現場總線既不屬于任何一家公司，也不是由單一國家管理。（國際電工委員會或IEC被視為管理標準機構。）該技術得到了現場總線基金會的支持，現場總線基金會是一個非營利組織，由超過150個世界領先的控制和儀器供應商和最終用戶組成。現場總線基金會的目標是開發一個單一，開放，可互操作的國際現場總線，為使用者提供來自大量供應商的各種“現場總線兼容”設備[1]。

2 現場總線技術優點

（1）通過數字機制提高抗噪聲能力。（2）減少整個工廠的接線。（3）每個設備具有多個變量的能力。（4）能夠收集現場級診斷。（5）提高機組可利用率。（6）無縫式集成，模塊化設計。

目前越來越多的自動化工廠希望能夠提供真正的設備互操作性，增強的現場級控制和降低安裝成本的技術。現場總線通過以組網或多點配置替代傳統的一對一接線方式，從而降低了安裝和材料成本。傳統的模擬和離散現場儀表使用點對點布線；也就是說，每個設備有一個線對。如果有1000個現場設備，那將意味著1000條線對。此外，常規儀器僅限于在這些電線上傳送一條信息（通常是過程變量或控制輸出）。基金會現場總線最多支持16對設備在一對線。綜合Ovation應用程序，電源和循環執行速度等因素考慮每對線一般連接六至八個設備。基于具有1000個設備的現場示例，只需要在現場總線應用中使用125到170對連接線。

通過基金會現場總線，現場儀表成為智能數據發射器。例如，一個溫度變送器最多可以傳送八個傳感器的輸入-仍然只使用一個線對。此外，現場總線的信息流可以是雙向的。閥門控制器可接受來自主機系統或其他源的控制輸出，并發回實際閥位置以進行更精確的控制。現場總線允許報告現場儀表的自我診斷，校準和環境條件，而不會影響設備的控制。Foundation Fieldbus還提供在現場設備中執行某些或所有控制算法的選項，而不用在中央主機系統中執行。通過Foundation Fieldbus，現場儀表成為智能數據發射器。

3系統集成

艾默生基金會現場總線系統由艾默生符合IEC標準61158的基金會現場總線認證的標準設計的總線模塊即硬件以及AMS Device Manager軟件包。AMS設備管理器通過智能現場總線設備分析通過控制系統接收到的信息，為操作員和維護人員提供更有效地校準，配置和診斷工廠設備所需的詳細信息。

艾默生現場總線的Ff總線模塊直接安裝在艾默生通用IO底座上，通過PCI總線連接到艾默生控制器上。每個控制器可以連接多至18只現場總線模塊。每只模塊可連接2條可插拔總線模塊或稱（H1）分支，每條分支可連接多至16只總線驅動的現場設備，如同其他的I/O模塊一樣，Ovation Ff現場總線接口模塊可安裝在標準Ovation機柜中，同控制器和其它Ovation I/O模塊一同布置。靈活的安裝選擇允許把Ff模塊布置在控制器機柜內的任何底座上。Ff模塊包含一個I/O端子塊，用于連接Ff現場總線分支。供電和隔離采用標準的配件組，安裝在機柜中，確保能夠支持所有的Ff總線段，每個總線模塊有兩個端口：P01和P02。每個端口可以連接到一個現場總線段，可以通過使用系統樹從包含現場總線設備的控制器下拉列表向下導航來查看端口及其屬性，模塊電源由控制器統一提供[2]。

將設備添加到艾默生系統后，在艾默生系統編輯工具Developer Studio窗口中可對其進行配置和調試，可以在AMS設備管理器系統中進行設計，設備管理器是艾默生全面綜合的應用系列，用于預測性維護，性能監控和經濟優化，AMS設備管理器應用程序是行業領先的應用程序，可優化經濟性能并實現對工廠生產資產的預測和主動維護，使用該管理器對現場設備對現場設備進行故障診斷、校準、量程修改等，免除了以往使用手持智能連接設備到現場進行維護的不便。

參考文獻

[1]李喜剛.基金會現場總線的工程應用[J].化工自動化及儀表，1999（3）：24-29.

[2]姚克磊.現場總線控制系統的設計與應用[J].儀器儀表用戶，2014（1）：70-72.endprint