5.2.5.5. Остальные

Foundation FieldBus – цифровая, последовательная, дуплексная система передачи данных, соединяющая и поддерживающая взаимодействие полевого оборудования - датчиков, пускателей и контроллеров. Fieldbus представляет собой локальную сеть (ЛВС), обладающую возможностью распределять управление по всей сети. Управление процессом включает в себя различные функции: конфигурирование, калибровку, мониторинг, диагностику, а также регистрацию событий, происходящих в различных узлах производственной системы.

В соответствии с многоуровневой моделью открытых систем (OSI) протокол полевой шины использует уровни 1, 2 и 7.

Foundation Fieldbus имеет 2 физических уровня:

• Физический уровень H1 FF (медленный), обеспечивающий рабочую скорость 31,25 Кбит/с. Эта реализация физического уровня основана на модифицированной версии стандарта IEC 1158-2 и предназначена для объединения устройств, функционирующих во взрывоопасных газовых средах.

• Физический уровень H2 FF (быстрый), обеспечивающий рабочую скорость до 1Мбит/с и также основанный на стандарте IEC 1158-2;

Н аиболее распространенная топология полевой шины FF - шинная (рис. 1.14) и древовидная.

Рис. 1.14. Интеллектуальные устройства на шине FF.

5.3. Интеллектуальные устройства

Основой для создания систем такого типа служат «интеллектуальные устройства» – датчики и исполнительные механизмы.

Само понятие "интеллектуальное устройство" подразумевает присутствие в данном устройстве микропроцессора. В нынешних системах автоматизации даже разнообразные механические клапаны и задвижки, некогда абсолютно пассивные, теперь "способны общаться" - воспринимать команды и информировать о своих рабочих состояниях.

Структура интеллектуального датчика.

Термин "интеллектуальные" для первичных устройств был введен для тех из них, внутри которых содержится микропроцессор. Обычно это добавляет новые функциональные возможности, которых не было в аналогичных устройствах без микропроцессора. Например, интеллектуальный датчик может давать более точные показания благодаря применению числовых вычислений для компенсации нелинейности чувствительного элемента или температурной зависимости. Интеллектуальный датчик имеет возможность работать с большой разновидностью разных типов чувствительных элементов, а также составлять два или более измерений в одно новое измерение (например, объемный расход и температуру - в массовый расход). И, наконец, интеллектуальный датчик позволяет производить настройку на другой диапазон измерений или полуавтоматическую калибровку, а также осуществлять функции внутренней самодиагностики, что упрощает техническое обслуживание.

Наряду с усовершенствованием работы устройств, дополнительные функциональные возможности могут сократить объем обработки сигналов системой управления и приводят к тому, что несколько разных приборов заменяют прибором одной модели, что дает преимущество как в самом производстве, так и в стоимости обслуживания.

Конфигураторы

Для того, чтобы заработали все эти дополнительные функции, интеллектуальному устройству обычно требуется ручной коммуникатор для настройки и управления прибором. (Другой способ - встраивать все это в прибор, что обычно гораздо дороже и, кроме того, неуместно для устанавливаемых на объекте устройствах. Однако, это может подойти для более сложных приборов, монтируемых в стойке, таких как расходомеры, в этом случае местная настройка применяется в дополнении к удаленному конфигурированию.)

Считывание измеряемого параметра по цифровой связи

Использование цифровой связи для считывания измеряемого пара­метра позволяет одному прибору обрабатывать более одного измере­ния. Например, расходомер позволяет вам в одном сообщении считы­вать массовый расход, температуру и плотность жидкости процесса, а также суммарный массовый расход. Кроме того, вы можете следить за состоянием первичного прибора каждый раз, когда производится измерение, повышая достоверность и безопасность автоматического управления.

Считывание измеряемого параметра в цифровой форме повышает точ­ность за счет ограничения операций цифро-аналогового и аналогово-цифрового преобразования сигнала 4-20 mA. Однако время, затрачи­ваемое на передачу сообщения, добавляет лишнюю задержку (время задержки) к измерению, которая может отрицательно повлиять на управление в быстродействующем контуре. Преимуществом HART про­токола является то, что в таких ситуациях для целей управления мож­но по-прежнему использовать аналоговое значение переменной

Дополнительная информация

Цифровой обмен позволяет Вам хранить в первичных приборах дополнительную информацию и считывать ее по запросу. Датчик может хранить информацию о процессе, такую как тэг (идентификатор) и описатель позиции измерения, диапазон калибровки прибора и единицы из­мерения. Кроме того, он может выдавать информацию о себе самом, выступая в роли электронной "бирки". Более того, его можно исполь­зовать для хранения записей о процедурах его обслуживания, напри­мер о дате последней калибровки.

Моноканальная коммуникация

Если измеряемая переменная считывается в цифровой форме, аналого­вый сигнал 4—20 мА больше не нужен. Поэтому Вы можете подсоеди­нить несколько первичных устройств к одной паре проводов, а считы­вать данные с датчиков индивидуально. Чтобы это было возможно, ка­ждое устройство должно иметь адрес, на который оно будет откликать­ся, а каждый запрос от системы управления должен содержать этот адрес как часть сообщения.

Это может значительно сократить стоимость кабельной продукции для подключения первичных приборов и интерфейсных электронных мо­дулей ввода сигналов в систему управления, и это может быть удобным в системах мониторинга (сбора данных). Однако, использование цик­лического сканирования означает, что каждое измерение опрашивает­ся с определенным интервалом времени. Время цикла полного опроса может оказаться слишком большим для быстродействующих контуров управления.

В режиме моноканала аналоговый выход датчика устанавливается рав­ным 4 мА для обеспечения прибора питанием. Полевые приборы под­ключаются параллельно.

Р ИСУНОК 1-2. Цифровой обмен в моноканале.