博大精深 細致入微
基金會現(xiàn)場總線主要技術(shù)
2022-09-21
現(xiàn)場總線將向著開放系統(tǒng)、統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)方向發(fā)展這是必然的趨勢,現(xiàn)場總線基金會(Fieldbus Foundation)于1996年第一季度頒布了低速總線H1標(biāo)準(zhǔn),安裝了示范系統(tǒng),這一系統(tǒng)將不同廠商的符合FF協(xié)議的儀表互連為控制系統(tǒng)和通信系統(tǒng),使H1標(biāo)準(zhǔn)開始進入實用階段。因此本論文將對基金會現(xiàn)場總線這一在過程自動化領(lǐng)域得到廣泛支持和具有良好發(fā)展前景的技術(shù)做重點介紹。
基金會現(xiàn)場總線的最大特色就在于它不僅僅是一種總線,而且是一個系統(tǒng)。是網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),也是自動化系統(tǒng)。它作為新型自動化系統(tǒng),區(qū)別于以前各種自動化系統(tǒng)的特征就在于它所具有的開放型數(shù)字通信能力,它使自動化系統(tǒng)具備了網(wǎng)絡(luò)化特征,而它作為一種通信網(wǎng)絡(luò),有別于其它網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的特征則在于它位于工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場,其網(wǎng)絡(luò)通信是圍繞完成各種自動化任務(wù)進行的。
基金會現(xiàn)場總線圍繞工廠底層網(wǎng)絡(luò)和全分布自動化系統(tǒng)這兩個方面形成了它的技術(shù)特色。其主要技術(shù)內(nèi)容有:
(1)基金會現(xiàn)場總線的通信技術(shù)。它包括基金會現(xiàn)場總線的通信模型、通信協(xié)議、通信控制芯片、通信網(wǎng)絡(luò)與系統(tǒng)管理等內(nèi)容。它涉及一系列與網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的硬、軟件,如通信棧軟件,被稱之為圓卡的儀表用通信接口卡,F(xiàn)F與計算機的接口卡,各種網(wǎng)關(guān)、網(wǎng)橋、中繼器等。它是現(xiàn)場總線的核心基礎(chǔ)技術(shù)之一。
(2)標(biāo)準(zhǔn)化功能模塊(FB, Function Block)與功能塊應(yīng)用進程(FBAP, Function Block Application Process)。它提供一個通用結(jié)構(gòu),把實現(xiàn)控制系統(tǒng)所需的各種功能劃分為功能模塊,使其公共特征標(biāo)準(zhǔn)化,規(guī)定它們各自的輸入、輸出、算法、事件、參數(shù)與控制圖,并把它們組成為可在某個現(xiàn)場設(shè)備中執(zhí)行的應(yīng)用進程。便于實現(xiàn)不同制造商產(chǎn)品的混合組態(tài)與調(diào)用。功能塊的通用結(jié)構(gòu)是實現(xiàn)開放系統(tǒng)構(gòu)架的基礎(chǔ),也是實現(xiàn)各種網(wǎng)絡(luò)功能與自動化功能的基礎(chǔ)。
(3)設(shè)備描述(DD, Device Description)與設(shè)備描述語言(DDL, Device Description Language)。為實現(xiàn)現(xiàn)場總線設(shè)備的互操作性,支持標(biāo)準(zhǔn)的功能塊操作,基金會現(xiàn)場總線采用了設(shè)備描述技術(shù)。設(shè)備描述為控制系統(tǒng)理解來自現(xiàn)場設(shè)備的數(shù)據(jù)意義提供必需的信息,因而也可以看作控制系統(tǒng)或主機對某個設(shè)備的驅(qū)動程序,即設(shè)備描述是設(shè)備驅(qū)動的基礎(chǔ),設(shè)備描述語言是一種用以進行設(shè)備描述的標(biāo)準(zhǔn)語言。、
(4)現(xiàn)場總線通信控制器與智能儀表或工業(yè)控制計算機之間的接口技術(shù)。在現(xiàn)場總線的產(chǎn)品開中,常采用OEM集成方法構(gòu)成新產(chǎn)品。已有多家供應(yīng)商向市場提供FF集成通信控制芯片、通信棧軟件、圓卡等。把這些部件與其他供應(yīng)商開發(fā)的、或自行開發(fā)的、完成測量控制功能的部件集成起來,組成現(xiàn)場智能設(shè)備的新產(chǎn)品。
(5)系統(tǒng)集成技術(shù)。它包括通信系統(tǒng)與控制系統(tǒng)的集成,如通信系統(tǒng)的組態(tài)、網(wǎng)絡(luò)拓撲、配線、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)管理、控制系統(tǒng)組態(tài)、人機接口、系統(tǒng)管理維護等。這是一項集控制、通信、計算機、網(wǎng)絡(luò)等多方面的知識,集軟硬件于一體的綜合性技術(shù)。
(6)系統(tǒng)測試技術(shù)。系統(tǒng)測試技術(shù)包括通信系統(tǒng)的一致性與互操作性測試技術(shù)、總線監(jiān)聽分析技術(shù)、系統(tǒng)的功能和性能測試技術(shù)。一致性與互操作性測試是為保證系統(tǒng)的開放性而采取的重要措施。一般要經(jīng)授權(quán)過的第三方認證機構(gòu)作專門測試,驗證符合統(tǒng)一的技術(shù)規(guī)范后,將測試結(jié)果交基金會登記注冊,授予FF標(biāo)志。只有具備了FF標(biāo)志的現(xiàn)場總線產(chǎn)品,才是真正的FF產(chǎn)品,其通信的一致性與系統(tǒng)的開放性才有保障。有時,對由具有FF標(biāo)志的現(xiàn)場設(shè)備所組成的實際系統(tǒng),還需進一步進行互操作性測試和功能性能測試,以保證系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn),并達到所要求的性能指標(biāo)。
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