FF现场总线智能仪表及组态技术

摘 要: 本文介绍了 FF 现场总线智能仪表种类及功能块技术, 给出了 FF 智能仪表在常用控制回路中的组态方法和注意事项, 说明了 FF 智能仪表的优势和特点。关键词: FF 现场总线; 智能仪表; 功能块; 组态Abstract:The different kinds of FF intelligent instruments and function block technology are introduced. The configuration method of FF intelligent instruments and notice details in normal control loops are put forward. The advantages and characteristic of FF intelli-gent instruments are shown.Keywords: Fundation Fieldbus;Intelligent Instrument; Function Block; Configuration1 引言 现场总线技术的发展促进了现场仪表数字化、智能化、网络化。我国“九五”攻关以来, HART 协议和 FF协议智能仪表与系统的开发得到迅速发展, 并已取得相关成果。但是由于现场总线是一项新技术, 而且 FF 智能仪表组态参数颇多, 对现场调试和维护人员专业知识、技术水平等要求升高。因此本文从实际应用角度介绍 FF 智能仪表及其组态技术, 以利于 FF 智能仪表的推广应用。2 FF 智能仪表 FF 智能仪表是嵌入微处理器、实时嵌入式操作系统和 FF 现场总线协议栈, 具有传感测量、数字通信、自动补偿、自动诊断、分散控制、信息存储等功能的仪表。目前, 国际上较为常见的 FF 现场总线智能仪表类型及用途主要有以下几种。 （1）IF 表, 亦称 “电流信号到现场总线信号变送器”, 它是将 4￣20mA 电流信号转换成现场总线信号,用于将传统的4-20mA输出的模拟仪表连接到现场总线控制系统中, 适用于企业控制系统改造, 可以很大程度上保护用户原有的可利用的模拟仪表资源, 减少用户投资。 （2）FI 表, 亦称“现场总线到电流信号变送器”, 它是将现场总线信号转换成 4-20mA 电流信号, 用于现场总线控制设备与需要4-20mA 电流输入信号的仪表的连接, 也是现场总线与 4-20mA 电流控制的执行机构及控制装置的控制信号转换设备, 适用于现场总线控制系统与 4￣20mA 电气转换器或电动调节阀的连接, 有利于保留企业控制系统改造中的可利用的执行设备。 （3）TT 表, 亦称“现场总线温度变送器”, 它是将PT100、CU50 等热电阻信号转换成现场总线信号, 适用于现场总线控制系统中对温度信号的采集。 （4）PT 表 （LD）, 亦称 “现场总线智能压力变送器”, 它是将压力信号转换成现场总线信号, 适用于现场总线控制系统中对压力、流量、液位等信号的采集。 （5）FP 表, 亦称“现场总线到气动信号转换器”, 它是将从总线接收的输入信号按比例转换成 3- 15psi 气压信号, 连接到非现场总线类型的气动阀门定位器上, 用于代替模拟的电/气转换器, 控制系统中的气动阀门。 （6）FY 表, 亦称“现场总线气动阀门定位器”, 它是将现场总线信号转换成相应的压力输出控制阀门到所需位置, 实现气动阀门的定位控制。3 功能块 功能块是参数、算法和事件三者的完整组成。它由输入参数、输出参数、内含参数及操作算法定义, 并使用一个位号（Tag）和一个 OD 索引识别。功能块的执行是按周期性调度或事件驱动的。功能块外部连接结构具有通用性, 左边是一组输入参数, 右边是一组输出参数。不同的功能块主要是内部执行的算法和实现的功能不同。FF 现场总线智能仪表含 10 种标准功能块, 如表 1 所示。4 FF 仪表组态技术 4.1 功能块连接 现场总线控制系统组态关键是对现场总线设备中功能块参数的配置和对功能块关系的组合、连接及对功能块调度参数的调整。本节以流程行业应用比较广泛的 PID 控制和串级控制为例, 介绍 FF 智能仪表组态方法。 组态时一个功能的输入参数只能与另一个功能块的输出参数连接, 输出参数只能与另一个功能块的输入参数连接。PID 控制和串级控制的功能块连接如图 1、图 2 所示。 4.2 功能块主要参数配置 本节以焦化厂焦炉煤气主管压力流量串级控制为例,介绍 FF 智能仪表功能块主要参数配置。焦炉煤气主管压力流量串级控制是通过检测煤气主管压力和主管流量, 调节主管翻板开度。其中压力控制做主回路, 流量控制做副回路。控制回路仪表及检测参数情况如表 2 所示, 参照图 2, 各功能块参数配置如表3-表5所示。 FF 智能仪表在控制系统中体现出抗干扰能力强、可远程校准、有自诊断功能、连接方便等特点, 具有广泛应用前景。 4.4 组态注意事项 （1） 每次修改仪表功能块参数时, 首先要把功能块的目标模态选择为 OOS 状态（Out Of Service）, 仪表实际模态处于 OOS 状态时才能更改参数, 更改后再把功能块的目标模态选择为 Auto 等所需状态。 （2） 当 PID 功能块实际模态是 “IMAN”或在“IMAN”和“AUTO”之间切换时, 说明 PID 和 AO 功能块之间通信有问题, 可以通过调整功能块调度间隔时间来消除。 （3） 如果设备以临时地址上线, 说明该设备与总线上其它设备地址有冲突。将其地址更改为总线上设备没有用过的可用地址即可解决问题。 （4）对系统有用的 AI、AO、PID 等功能块一定要加到功能块调度应用, 并下载到仪表中, 否则功能块实际模态将不能离开 OOS 状态进入 Auto0.9559 时, 可得到最佳分类矩阵, 原始数据分为 7 类:｛1｝, ｛2, b, c｝, ｛3｝, ｛4｝, ｛5｝, ｛6, a｝, ｛7｝。此时的分类矩阵如下: 对得到的上述分类结果作进一步计算, 得最终分类矩阵和最终聚类中心: 最终分类矩阵: 最终聚类中: 根据上述分析, 诊断结果为: 待检数据 a 表明角限位器失常, 待检数据 b 和 c 表明控制板出现了故障。 工程技术人员据此可以制定出排除故障的方法和步骤, 从而迅速排除所发现的故障。可以看出, 此种方法易于实现实时化、智能化故障诊断。通过实例检验表明,理论计算与现场检查结果相符。证明该方法具有良好的实际应用前景,为复杂系统故障诊断提供了一种良好的途径。3 结束语 本文论述了自行火箭炮电传动装置故障诊断的新方法, 该方法通过模糊理论可以实现对人类主观和实践经验中的不确定或不完全知识的运用, 从而对故障类型进行成功地最准确的分类判定。在部队进行火箭炮训练中, 一旦出现故障, 运用该方法可以快速准确地判定故障类型, 操作者可以根据故障类型采取适当的方法快速地排除故障, 使火箭炮的技术保障能力大大提高, 具有非常显著的经济和军事效益。