新型即時(shí)總線儀器儀表和組配情態(tài)技藝
1現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了現(xiàn)場(chǎng)儀表數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化。我國(guó)“九五”攻關(guān)以來(lái)，HART協(xié)議和FF協(xié)議智能儀表與系統(tǒng)的開發(fā)得到迅速發(fā)展，并已取得相關(guān)成果。
但是由于現(xiàn)場(chǎng)總線是一項(xiàng)新技術(shù)，而且FF智能儀表組態(tài)參數(shù)頗多，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試和維護(hù)人員專業(yè)知識(shí)、技術(shù)水平等要求升高。因此本文從實(shí)際應(yīng)用角度介紹FF智能儀表及其組態(tài)技術(shù)，以利于FF智能儀表的推廣應(yīng)用。
2FF智能儀表
FF智能儀表是嵌入微處理器、實(shí)時(shí)嵌入式操作系統(tǒng)和FF現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議棧，具有傳感測(cè)量、數(shù)字通信、自動(dòng)補(bǔ)償、自動(dòng)診斷、分散控制、信息存儲(chǔ)等功能的儀表。目前，國(guó)際上較為常見的FF現(xiàn)場(chǎng)總線智能儀表類型及用途主要有以下幾種。
（1）IF表，亦稱“電流信號(hào)到現(xiàn)場(chǎng)總線信號(hào)變送器”，它是將4￣20mA電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成現(xiàn)場(chǎng)總線信號(hào)，用于將傳統(tǒng)的4￣20mA輸出的模擬儀表連接到現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)中，適用于企業(yè)控制系統(tǒng)改造，可以很大程度上保護(hù)用戶原有的可利用的模擬儀表資源，減少用戶投資。
（2）FI表，亦稱“現(xiàn)場(chǎng)總線到電流信號(hào)變送器”，它是將現(xiàn)場(chǎng)總線信號(hào)轉(zhuǎn)換成4￣20mA電流信號(hào)，用于現(xiàn)場(chǎng)總線控制設(shè)備與需要4￣20mA電流輸入信號(hào)的儀表的連接，也是現(xiàn)場(chǎng)總線與4￣20mA電流控制的執(zhí)行機(jī)構(gòu)及控制裝置的控制信號(hào)轉(zhuǎn)換設(shè)備，適用于現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)與4￣20mA電氣轉(zhuǎn)換器或電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的連接，有利于保留企業(yè)控制系統(tǒng)改造中的可利用的執(zhí)行設(shè)備。
（3）TT表，亦稱“現(xiàn)場(chǎng)總線溫度變送器”，它是將PT100、CU50等熱電阻信號(hào)轉(zhuǎn)換成現(xiàn)場(chǎng)總線信號(hào)，適用于現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)中對(duì)溫度信號(hào)的采集。
（4）PT表（LD），亦稱“現(xiàn)場(chǎng)總線智能壓力變送器”，它是將壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換成現(xiàn)場(chǎng)總線信號(hào)，適用于現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)中對(duì)壓力、流量、液位等信號(hào)的采集。
（5）FP表，亦稱“現(xiàn)場(chǎng)總線到氣動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換器”，它是將從總線接收的輸入信號(hào)按比例轉(zhuǎn)換成3－15psi氣壓信號(hào)，連接到非現(xiàn)場(chǎng)總線類型的氣動(dòng)閥門定位器上，用于代替模擬的電／氣轉(zhuǎn)換器，控制系統(tǒng)中的氣動(dòng)閥門。
（6）FY表，亦稱“現(xiàn)場(chǎng)總線氣動(dòng)閥門定位器”，它是將現(xiàn)場(chǎng)總線信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的壓力輸出控制閥門到所需位置，實(shí)現(xiàn)氣動(dòng)閥門的定位控制。
3功能塊
功能塊是參數(shù)、算法和事件三者的完整組成。它由輸入?yún)?shù)、輸出參數(shù)、內(nèi)含參數(shù)及操作算法定義，并使用一個(gè)位號(hào)（Tag）和一個(gè)OD索引識(shí)別。功能塊的執(zhí)行是按周期性調(diào)度或事件驅(qū)動(dòng)的。
功能塊外部連接結(jié)構(gòu)具有通用性，左邊是一組輸入?yún)?shù)，右邊是一組輸出參數(shù)。不同的功能塊主要是內(nèi)部執(zhí)行的算法和實(shí)現(xiàn)的功能不同。FF現(xiàn)場(chǎng)總線智能儀表含10種標(biāo)準(zhǔn)功能塊，如2所示。
4FF儀表組態(tài)技術(shù)
4.1功能塊連接
現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)組態(tài)關(guān)鍵是對(duì)現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備中功能塊參數(shù)的配置和對(duì)功能塊關(guān)系的組合、連接及對(duì)功能塊調(diào)度參數(shù)的調(diào)整。本節(jié)以流程行業(yè)應(yīng)用比較廣泛的PID控制和串級(jí)控制為例，介紹FF智能儀表組態(tài)方法。
組態(tài)時(shí)一個(gè)功能的輸入?yún)?shù)只能與另一個(gè)功能塊的輸出參數(shù)連接，輸出參數(shù)只能與另一個(gè)功能塊的輸入?yún)?shù)連接。PID控制和串級(jí)控制的功能塊連接如1、2所示。
4.2功能塊主要參數(shù)配置
本節(jié)以焦化廠焦?fàn)t煤氣主管壓力流量串級(jí)控制為例，介紹FF智能儀表功能塊主要參數(shù)配置。
焦?fàn)t煤氣主管壓力流量串級(jí)控制是通過檢測(cè)煤氣主管壓力和主管流量，調(diào)節(jié)主管翻板開度。其中壓力控制做主回路，流量控制做副回路�？刂苹芈穬x表及檢測(cè)參數(shù)情況參照，各功能塊參數(shù)配置如表3￣表5所示。
FF智能儀表在控制系統(tǒng)中體現(xiàn)出抗干擾能力強(qiáng)、可遠(yuǎn)程校準(zhǔn)、有自診斷功能、連接方便等特點(diǎn)，具有廣泛應(yīng)用前景。
4.4組態(tài)注意事項(xiàng)
（1）每次修改儀表功能塊參數(shù)時(shí)，首先要把功能塊的目標(biāo)模態(tài)選擇為OOS狀態(tài)（OutOfService），儀表實(shí)際模態(tài)處于OOS狀態(tài)時(shí)才能更改參數(shù)，更改后再把功能塊的目標(biāo)模態(tài)選擇為Auto等所需狀態(tài)。
（2）當(dāng)PID功能塊實(shí)際模態(tài)是“IMAN”或在“IMAN”和“AUTO”之間切換時(shí)，說(shuō)明PID和AO功能塊之間通信有問題，可以通過調(diào)整功能塊調(diào)度間隔時(shí)間來(lái)消除。
（3）如果設(shè)備以臨時(shí)地址上線，說(shuō)明該設(shè)備與總線上其它設(shè)備地址有沖突。將其地址更改為總線上設(shè)備沒有用過的可用地址即可解決問題。
（4）對(duì)系統(tǒng)有用的AI、AO、PID等功能塊一定要加到功能塊調(diào)度應(yīng)用，并下載到儀表中，否則功能塊實(shí)際模態(tài)將不能離開OOS狀態(tài)進(jìn)入Auto或Cas等目標(biāo)狀態(tài)。
5結(jié)論
本文介紹的FF智能儀表組態(tài)方法已經(jīng)在天津市第二煤氣廠“基于FF的分布式控制系統(tǒng)應(yīng)用工程”中實(shí)際應(yīng)用，得到驗(yàn)證，有助于用戶正確選擇和有效使用FF智能儀表，更好地推廣和應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)。
本文作者創(chuàng)新點(diǎn)：結(jié)合實(shí)際工程進(jìn)行FF智能儀表組態(tài)。中國(guó)糧油儀器網(wǎng) http://m.52lvi.cn/
