FF现场总线与智能仪表技术

基于FF现场总线的智能仪表组态技术摘要................................................................................................................................21FF智能仪表简介....................................................................................................21.1IF表................................................................................................................21.2FI表................................................................................................................21.3TT表...............................................................................................................21.4PT表...............................................................................................................21.5FP表...............................................................................................................31.6FY表...............................................................................................................32功能块......................................................................................................................33FF智能仪表组态技术............................................................................................43.1功能块连接.....................................................................................................43.1.1PID控制..............................................................................................43.1.2串级控制...............................................................................................43.2FF智能仪表的特点........................................................................................43.3组态注意事项.................................................................................................43.3.1修改参数...............................................................................................43.3.2模态切换...............................................................................................43.3.3设备冲突...............................................................................................43.3.4功能块调度...........................................................................................54焦炉控制系统应用举例..........................................................................................54.1炼焦工艺.........................................................................................................54.1.1焦炉煤气主管压力控制.......................................................................64.1.2机焦侧分烟道吸力控制.......................................................................64.1.3焦炉煤气主管流量控制.......................................................................64.2控制系统体系结构..........................................................................................64.3控制回路组态..................................................................................................64.4控制性能分析..................................................................................................84.5系统中应用智能仪表的优点..........................................................................95结束语......................................................................................................................9参考文献......................................................................................................................10附录..............................................................................................................................11摘要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。自“九五”攻关以来,HART协议和FF协议智能仪表与系统的开发在我国得到迅速发展,并已取得大批成就。但是由于现场总线是一项较新的技术,且FF总线协议复杂，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、技术水平等要求很高。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。关键词：FF现场总线;智能仪表;功能块；组态1FF智能仪表简介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。1.1IF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。1.2FI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。1.3TT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。1.4PT表亦称“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。1.5FP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。1.6FY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。2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,如下表所示。符号功能块名功能简要描述AI模拟量输入读取现场模拟信号AO模拟量输出提供模拟输出DI离散量输入读取现场开关信号DO离散量输出提供开关量输出值PID比例积分微分PID自动控制模块ML手动装载人或设备设置输出BG偏置使IO满足线性函数CS控制选择自动选取输入信号PD比例微分增量式输出无积分RC比例系数用于比例控制3FF智能仪表组态技术3.1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。3.1.1PID控制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。如图3.1.1PID控制块连接图。3.1.2串级控制串级控制组态时同样遵守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的规则。如图3.1.23.2FF智能仪表的特点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。3.3组态注意事项3.3.1修改参数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(OutOfSe