FF(Fieldbus Foundation)現(xiàn)場(chǎng)總線基金會(huì)(簡(jiǎn)稱FF)是由WORLD-FIP NA(北美部分，不包括歐洲)和ISP Foundation于1994年6月聯(lián)合成立的，它是一個(gè)國(guó)際性的組織，其目標(biāo)是建立單一的、開(kāi)放的、可互操作的現(xiàn)場(chǎng)總線國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。這個(gè)組織給予了IEC現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)起草工作組以強(qiáng)大的支持。這個(gè)組織目前有100多個(gè)成員單位，包括了全世界主要的過(guò)程控制產(chǎn)品及控制系統(tǒng)的生產(chǎn)公司。1997年4月這個(gè)組織在中國(guó)成立了中國(guó)儀協(xié)現(xiàn)場(chǎng)總線專業(yè)委員會(huì)(CFC)，致力于這項(xiàng)技術(shù)在中國(guó)的推廣和應(yīng)用。FF成立的時(shí)間比較晚，所以在推出自己的產(chǎn)品和把這項(xiàng)技術(shù)完整地應(yīng)用到工程上相比Profibus和WORLDFIP要晚一些。但是，正是由于FF是以Fisher Rosemount(羅斯蒙特)公司為核心的ISP與WORLDFIP NA兩大組織合并而成的，因此這個(gè)組織具有相當(dāng)實(shí)力：目前FF在IEC現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)的制訂過(guò)程中起著舉足輕重的作用。
1、FF總線的組成結(jié)構(gòu)
FF總線是一種全數(shù)字式的串行雙向通信系統(tǒng)，用于連接工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)各種智能儀表設(shè)備及自動(dòng)化系統(tǒng)。FF現(xiàn)場(chǎng)總線的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是按照ISO/OSI模型建立的，F(xiàn)F模型結(jié)構(gòu)如圖1所示。
圖1 FF總線的組成結(jié)構(gòu)
物理層分為H1(過(guò)程)和H2(工廠自動(dòng)化)兩級(jí)總線，其中H1符合IEC61158-2標(biāo)準(zhǔn)，支持總線供電和本質(zhì)安全防爆環(huán)境。H1現(xiàn)場(chǎng)總線的主要電氣特性是：數(shù)據(jù)采用數(shù)字化、位同步的傳輸方式，傳輸波特率為31.25kbps，驅(qū)動(dòng)電壓為9-32VDC，信號(hào)電流是±9mA，電纜形式采用屏蔽雙絞線，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以采用線型、樹(shù)型、星型及復(fù)合型的方式，無(wú)中繼器時(shí)電纜長(zhǎng)度應(yīng)≤1900m，分支電纜長(zhǎng)度在30-120m范圍內(nèi)，無(wú)中繼器時(shí)設(shè)備掛接數(shù)不得超過(guò)32臺(tái)，可用中繼器數(shù)不得超過(guò)4臺(tái)。H2采用高速以太網(wǎng)作為其物理層，傳輸速率為1Mbps和2.5Mbps，通信距離分別為750m和500m，支持雙絞線、光纜和無(wú)線發(fā)射。
2、FF總線儀表的選用原則
總線型控制系統(tǒng)的重要特點(diǎn)就是把控制權(quán)力下放到儀表中實(shí)現(xiàn)，因此儀表選型設(shè)計(jì)與其他常規(guī)儀表是有很大不同的。首先，現(xiàn)場(chǎng)總線類的儀表由于內(nèi)部所帶的功能不同，實(shí)現(xiàn)的功能也是不相同的，因此要考慮不同的場(chǎng)合選擇不同的FF儀表。
其次，儀表的功能塊所在的位置不同也會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)量的不同，因此要合理選擇，減少網(wǎng)絡(luò)通信數(shù)據(jù)量，比如常用的PID控制模塊放在FCS系統(tǒng)中、FF變送器內(nèi)，還是FF閥門定位器中，在設(shè)計(jì)的時(shí)候需要充分考慮。還有一點(diǎn)，由于不同廠家的FF總線儀表消耗的功率不同，內(nèi)部算法的執(zhí)行時(shí)間或速度是不同的，決定了網(wǎng)段的執(zhí)行時(shí)間不同，而這也影響了掛接在FF總線上的儀表數(shù)量。
3、常見(jiàn)FF總線儀表類型
FF總線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(jiàn)的FF總線儀表類型及用途主要有以下幾種：
①IF表
IF表指電流信號(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。
②FI表
FI表指現(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。
③TT表
TT表指現(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。
④PT表
PT表指現(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。
⑤FP表
FP表指現(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。
⑥FY表
FY表指現(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。
4、我國(guó)FF總線的發(fā)展
現(xiàn)在我國(guó)已經(jīng)有很多系統(tǒng)采用FF總線方式，當(dāng)然大部分是中小型系統(tǒng)。據(jù)報(bào)道，廈門湘魯石化有限公司，一期投資為6億美元。生產(chǎn)純凈對(duì)苯二酸，是世界上第一個(gè)在本安區(qū)域使用FF總線的PTA工廠。該系統(tǒng)在本安區(qū)域有161個(gè)網(wǎng)段，掛接742臺(tái)FF總線設(shè)備。另外，自備鍋爐還有38個(gè)網(wǎng)段，掛接173臺(tái)FF總線設(shè)備，平均一個(gè)網(wǎng)段掛接4臺(tái)設(shè)備。采用的系統(tǒng)是Emerson公司的產(chǎn)品。
FF總線網(wǎng)絡(luò)連接方式見(jiàn)圖2。
圖2 FF總線網(wǎng)絡(luò)連接方式
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