艾默生基金会现场总线系统及应用

骆启伟

摘要：自现场总线技术在上世纪90年代后期问世以来，它就已经开创了自动化控制技术的新纪元——数字时代，艾默生过程控制公司应用业内关键技术无缝集成基于现场总线的现场智能设备和整套AMS软件，使生产控制具有可预测性和智能性，本文简单介绍了艾默生基金会现场总线及应用。

关键词：基金会现场总线；解决方案；系统集成

中图分类号：TP273.5 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2017）06-0088-01

随着行业专家开始认识到数字通讯的优势，现场总线就成为过程控制领域的主导发展方向。基金会现场总线技术成为了自动控制系统内的信息流载体。通过流程化系统结构和工作流，基金会现场总线提高了控制系统和现场设备之间的通讯能力。

1 基金会现场总线概述

基金会现场总线是一种全数字，双向，多点通信协议，可互连智能设备，如执行器，传感器，分立器件和控制器等领域。在工厂网络层级中的最低层，它是一种用于仪器的局域网（LAN），可实现基本控制和I/O从分布式控制系统（DCS）移动到现场设备，与专有网絡协议不同，基金会现场总线既不属于任何一家公司，也不是由单一国家管理。（国际电工委员会或IEC被视为管理标准机构。）该技术得到了现场总线基金会的支持，现场总线基金会是一个非营利组织，由超过150个世界领先的控制和仪器供应商和最终用户组成。现场总线基金会的目标是开发一个单一，开放，可互操作的国际现场总线，为使用者提供来自大量供应商的各种“现场总线兼容”设备[1]。

2 现场总线技术优点

（1）通过数字机制提高抗噪声能力。（2）减少整个工厂的接线。（3）每个设备具有多个变量的能力。（4）能够收集现场级诊断。（5）提高机组可利用率。（6）无缝式集成，模块化设计。

目前越来越多的自动化工厂希望能够提供真正的设备互操作性，增强的现场级控制和降低安装成本的技术。现场总线通过以组网或多点配置替代传统的一对一接线方式，从而降低了安装和材料成本。传统的模拟和离散现场仪表使用点对点布线；也就是说，每个设备有一个线对。如果有1000个现场设备，那将意味着1000条线对。此外，常规仪器仅限于在这些电线上传送一条信息（通常是过程变量或控制输出）。基金会现场总线最多支持16对设备在一对线。综合Ovation应用程序，电源和循环执行速度等因素考虑每对线一般连接六至八个设备。基于具有1000个设备的现场示例，只需要在现场总线应用中使用125到170对连接线。

通过基金会现场总线，现场仪表成为智能数据发射器。例如，一个温度变送器最多可以传送八个传感器的输入-仍然只使用一个线对。此外，现场总线的信息流可以是双向的。阀门控制器可接受来自主机系统或其他源的控制输出，并发回实际阀位置以进行更精确的控制。现场总线允许报告现场仪表的自我诊断，校准和环境条件，而不会影响设备的控制。Foundation Fieldbus还提供在现场设备中执行某些或所有控制算法的选项，而不用在中央主机系统中执行。通过Foundation Fieldbus，现场仪表成为智能数据发射器。

3系统集成

艾默生基金会现场总线系统由艾默生符合IEC标准61158的基金会现场总线认证的标准设计的总线模块即硬件以及AMS Device Manager软件包。AMS设备管理器通过智能现场总线设备分析通过控制系统接收到的信息，为操作员和维护人员提供更有效地校准，配置和诊断工厂设备所需的详细信息。

艾默生现场总线的Ff总线模块直接安装在艾默生通用IO底座上，通过PCI总线连接到艾默生控制器上。每个控制器可以连接多至18只现场总线模块。每只模块可连接2条可插拔总线模块或称（H1）分支，每条分支可连接多至16只总线驱动的现场设备，如同其他的I/O模块一样，Ovation Ff现场总线接口模块可安装在标准Ovation机柜中，同控制器和其它Ovation I/O模块一同布置。灵活的安装选择允许把Ff模块布置在控制器机柜内的任何底座上。Ff模块包含一个I/O端子块，用于连接Ff现场总线分支。供电和隔离采用标准的配件组，安装在机柜中，确保能够支持所有的Ff总线段，每个总线模块有两个端口：P01和P02。每个端口可以连接到一个现场总线段，可以通过使用系统树从包含现场总线设备的控制器下拉列表向下导航来查看端口及其属性，模块电源由控制器统一提供[2]。

将设备添加到艾默生系统后，在艾默生系统编辑工具Developer Studio窗口中可对其进行配置和调试，可以在AMS设备管理器系统中进行设计，设备管理器是艾默生全面综合的应用系列，用于预测性维护，性能监控和经济优化，AMS设备管理器应用程序是行业领先的应用程序，可优化经济性能并实现对工厂生产资产的预测和主动维护，使用该管理器对现场设备对现场设备进行故障诊断、校准、量程修改等，免除了以往使用手持智能连接设备到现场进行维护的不便。

参考文献

[1]李喜刚.基金会现场总线的工程应用[J].化工自动化及仪表，1999（3）：24-29.

[2]姚克磊.现场总线控制系统的设计与应用[J].仪器仪表用户，2014（1）：70-72.endprint