一、前言
　　
　　從過程測量和控制的發(fā)展歷史來看，每一次大的變革往往與信號傳輸方式的改變密切相關(guān)。早期的氣動信號發(fā)展到4~20mA為主的模擬信號，產(chǎn)生了電動儀表及組裝儀表。這以后，隨著計(jì)算機(jī)、通信的等技術(shù)的發(fā)展，在70年代中期，出現(xiàn)了分散控制系統(tǒng)（DCS），真正把計(jì)算機(jī)技術(shù)運(yùn)用到過程控制領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)了自控技術(shù)一次大的跨越。
　　
　　80年代初期，基于HART協(xié)議的智能化儀表問世。HART協(xié)議采用FSK頻移鍵控技術(shù)，其數(shù)字信號調(diào)制到4~20mA模擬信號上，在實(shí)現(xiàn)數(shù)字通信的同時(shí)，又不干擾模擬信號的傳輸。由于其*的設(shè)備描述語言（DDL）和其他技術(shù)特色，在HART智能儀表得到了廣泛的接受和應(yīng)用。
　　
　　在智能儀表出現(xiàn)以后，人們對數(shù)字通信技術(shù)在自控領(lǐng)域的應(yīng)用，產(chǎn)生了極大的興趣。這是因?yàn)橹悄軆x表與傳統(tǒng)儀表相比，增加了設(shè)備數(shù)據(jù)庫、自診斷、故障預(yù)測等功能，使得儀表的面貌煥然一新。但形成一種能針對過程控制的特點(diǎn)，技術(shù)上*，同時(shí)又能被各大儀表和控制廠家以及用戶廣泛接受的數(shù)字通信的標(biāo)準(zhǔn)，是一個(gè)極其復(fù)雜的過程。直到1994年6月，現(xiàn)場總線的兩大組織ISP（InteroperableSystemProtocol）和北美WorldFIP（WorldFactoryInstrumentationProtocol）組織正式合并，產(chǎn)生了現(xiàn)場總線基金會（FieldbusFoundation）。
　　
　　現(xiàn)場總線基金會是由上100多家主要的控制和檢測儀表廠家和zui終用戶組成的非贏利性中立組織。其宗旨是開發(fā)適應(yīng)于過程控制、開放、可相互操作、標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場總線。它同時(shí)符合制定中的IEC（電工委員會）標(biāo)準(zhǔn)及ISA（美國儀器儀表學(xué)會）的SP50標(biāo)準(zhǔn)，在上具有廣泛的代表性。
　　
　　FF現(xiàn)場總線是一種全數(shù)字、串行、雙向通信協(xié)議，用于現(xiàn)場設(shè)備如變送器、控制閥和控制器等的互聯(lián)?，F(xiàn)場總線是存在于過程控制儀表間的一個(gè)局域網(wǎng)（LAN），以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)內(nèi)過程控制的分散化。
　　
　　FF現(xiàn)場總線zui根本的特點(diǎn)是專門針對工業(yè)過程自動化而開發(fā)的，在滿足要求苛刻的使用環(huán)境、本質(zhì)安全、危險(xiǎn)場合、多變過程以及總線供電等方面，都有*的措施。由于采用了標(biāo)準(zhǔn)功能塊及DDL設(shè)備描述技術(shù)，確保不同廠家的產(chǎn)品有很好的可互操作性和互換性。概括的說，在自動化產(chǎn)品從設(shè)計(jì)、安裝、運(yùn)行到維護(hù)的完整生命周期內(nèi)，F(xiàn)F現(xiàn)場總線都能給用戶帶來多方面的效益。
　　
　　二、FF現(xiàn)場總線的模型及技術(shù)概貌
　　
　　FF現(xiàn)場總線符合ISO（標(biāo)準(zhǔn)化組織）定義的OSI（開放系統(tǒng)互聯(lián)）的模型。如圖1所示，它主要包括3部分：物理層（PhysicalLayer）、通信"棧"（Stack）和用戶應(yīng)用層（UserLayer）。
　　
　　物理層對應(yīng)OSI的*層，它從通信棧接受報(bào)文，并將其轉(zhuǎn)換成在現(xiàn)場總線通信介質(zhì)上傳輸?shù)奈锢硇盘?，反之亦然?br />　　
　　通信棧對應(yīng)OSI的第二和第七層。第七層，即應(yīng)用層（AL），對用戶層命令進(jìn)行編碼和解碼。第二層，即數(shù)據(jù)鏈路層（DataLinkLayer，DLL），控制通過*層的信息傳輸。DDL還通過確定的集中總線調(diào)度器，即所謂的鏈路活動調(diào)度器（LinkActiveScheduler，LAS）來管理對現(xiàn)場總線的訪問。LAS用來調(diào)度確定信息的傳輸和控制設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換。FF現(xiàn)場總線沒有使用OSI的第三、五和六層。用戶應(yīng)用層不由OSI模型定義，而是由FF自己定義。　　FF現(xiàn)場總線的結(jié)構(gòu)（見圖2）提供了穩(wěn)定的同步控制，并支持?jǐn)?shù)據(jù)的非同步通信，后者用于診斷、生成報(bào)告、維護(hù)和故障查找。維護(hù)任務(wù)可在線進(jìn)行并不干擾同步通信。
　　
　　FF數(shù)據(jù)鏈接能力提供了一種增強(qiáng)了的對控制的訪問方法，以及對所有現(xiàn)代數(shù)據(jù)模型的服務(wù)。包括客戶/服務(wù)器（Client/Server）、圖2現(xiàn)場總線結(jié)構(gòu)發(fā)布/接收（Publisher/Subscriber）和報(bào)告分發(fā)器（ReportDistributor）。通過擴(kuò)展尋址和安全數(shù)據(jù)傳輸?shù)臉蚪樱瑫r(shí)支持多段網(wǎng)絡(luò)。此外，它還提供了更準(zhǔn)確的時(shí)間分配和多段系統(tǒng)的同步化，在線設(shè)備監(jiān)測和組態(tài)，以及在線調(diào)度的修改和建立。
　　
　　1.物理層
　　
　　物理層根據(jù)IEC和ISA批準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)定義，符合ISAP50.02-1992、IEC1158-2（1993）物理層標(biāo)準(zhǔn)以及FF-81631.25kb/s物理層行為規(guī)范。
　　
　　FF現(xiàn)場總線采用曼徹斯特雙向L（Manchester-Biphase-L）技術(shù)編碼。　　
　　FF現(xiàn)場總線包括H1和H2兩種（見圖3），H1的技術(shù)規(guī)范已*確定，H2采用100Mb/s高速以太網(wǎng)技術(shù)，預(yù)計(jì)在1999年發(fā)布其技術(shù)規(guī)范。
　　
　　H1通信速率為31.25kb/s，它適合于溫度、流量及物位測量應(yīng)用。其設(shè)備直接由總線供電，也能在原有的4~20mA設(shè)備線路上運(yùn)行。H1能以總線供電方式支持本質(zhì)安全（IS），因此應(yīng)在安全區(qū)域的電源和危險(xiǎn)區(qū)域的本質(zhì)安全設(shè)備之間加上本質(zhì)安全柵。
　　
　　H1的信號波形如圖4所示，發(fā)送設(shè)備以31.25kb/s的速率將+10mA的電流信號傳送給一個(gè)50Ω的等效負(fù)載,產(chǎn)生一個(gè)調(diào)制在直流電源電壓上的1V的峰-峰（P-P）電壓信號。直流電壓的范圍為9~32V，但在本安應(yīng)用中，允許的電壓范圍由安全柵額定值而定。　　
　　H2的技術(shù)規(guī)范尚未*確定，本文暫不涉及。
　　
　　2.通信棧
　　
　　結(jié)合圖2，下面概要分析通信棧各層的工作。
　　
　　a.數(shù)據(jù)鏈路層（DLL）
　　
　　DLL位于第二層,主要控制報(bào)文在現(xiàn)場總線的傳輸,它通過LAS來管理對總線的訪問。DLL是現(xiàn)有IEC/ISADLL的一個(gè)子集。
　　
　　DLL定義了3種設(shè)備類型，即不可成為LAS的基本設(shè)備、可成為LAS的主設(shè)備以及能將現(xiàn)場總線聯(lián)成更大網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)橋。
　　
　　LAS將實(shí)時(shí)過程數(shù)據(jù)與后臺MMI（人機(jī)界面）、下裝等報(bào)文分開處理。在總線上，只有一個(gè)現(xiàn)行的LAS負(fù)責(zé)管理總線，它具有總線上所有設(shè)備的清單，設(shè)備在得到LAS的允許后，才能向總線上發(fā)送傳輸包。
　　
　　總線上的通信分為兩類：受調(diào)度/周期通信（Scheduled/Cyclic）和非調(diào)度/非周期（Unscheduled/Acyclic）通信。
　　
　　對受調(diào)度通信來說，LAS有一份傳輸時(shí)間表，該表對所有需要周期性傳輸?shù)脑O(shè)備中所有數(shù)據(jù)緩沖器起作用。當(dāng)設(shè)備緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)刻到來時(shí)，LAS向該設(shè)備發(fā)送一個(gè)強(qiáng)制數(shù)據(jù)（CompelData，CD）。一旦收到CD，該設(shè)備即向現(xiàn)場總線上所有設(shè)備發(fā)廣播或"發(fā)布"數(shù)據(jù)。所有被組態(tài)為接收數(shù)據(jù)的設(shè)備稱之為接收方（Subscriber）。
　　
　　受調(diào)度通信常用于現(xiàn)場總線設(shè)備間，將控制回路的數(shù)據(jù)進(jìn)行有規(guī)律、周期性的傳輸。
　　
　　非調(diào)度通信使得現(xiàn)場總線上所有設(shè)備在調(diào)度報(bào)文傳送之間都有機(jī)會發(fā)送非調(diào)度報(bào)文。LAS通過發(fā)布一個(gè)傳輸令牌（PassToken，PT）給一設(shè)備。當(dāng)該設(shè)備接收到PT時(shí)，它就允許使用現(xiàn)場總線并發(fā)送報(bào)文。非調(diào)度通信通常用來傳輸報(bào)警事件、維護(hù)/診斷信息、顯示信息、趨勢、組態(tài)等信息。
　　
　　b.現(xiàn)場總線訪問子層（FAS）
　　
　　FAS利用DLL的調(diào)度和非調(diào)度特點(diǎn),為報(bào)文子層（FMS）提供服務(wù)。其服務(wù)類型包括3類：
　　
　?。?）客戶/服務(wù)器型：用于設(shè)備間排隊(duì)、非調(diào)度、用戶初始化、一對一的通信。它常用于操作員產(chǎn)生的請求，如定值修改、報(bào)警確認(rèn)和設(shè)備的上載和下載等。
　　
　　（2）報(bào)告分發(fā)型：用于隊(duì)列化、非調(diào)度、用戶初始化、一對多的通信。一般用于現(xiàn)場總線設(shè)備發(fā)送報(bào)警通知給操作員控制臺。
　　
　?。?）發(fā)布/接收型：用于緩沖式（即網(wǎng)絡(luò)中只保留數(shù)據(jù)的版本）、一對多的通信。它常被用于周期性、用戶功能塊的輸入和輸出，如過程變量（PV）和原始輸出（OUT）等。
　　
　　c.現(xiàn)場總線報(bào)文子層（FMS）
　　
　　FMS通信服務(wù)為用戶應(yīng)用提供了一種標(biāo)準(zhǔn)的方法。借助它，各功能塊就能通過該總線進(jìn)行通信。它描述了通信服務(wù)，報(bào)文格式和用戶建立報(bào)文所必需的協(xié)議行為。針對不同的對象類型，定義了相應(yīng)的FMS通信服務(wù)。
　　
　　3.用戶應(yīng)用程序模塊
　　
　　FF模塊分下述3類。
　　
　　a.資源塊（ResourceBlock）
　　
　　描述設(shè)備的特性，如名稱、制造商與系列號等，每臺設(shè)備只有一個(gè)資源塊。
　　
　　b.功能塊（FunctionBlock）
　　
　　它通過控制系統(tǒng)行為，其輸入和輸出可通過現(xiàn)場總線相連。每個(gè)功能塊的執(zhí)行被地調(diào)度。在一個(gè)用戶應(yīng)用中可有多個(gè)功能塊。FF定義了標(biāo)準(zhǔn)的功能塊集，如AI、AO、PID等。
　　
　　在現(xiàn)場設(shè)備中，通過建立功能塊，可以實(shí)現(xiàn)預(yù)計(jì)的功能。如一臺壓力變送器可包含一個(gè)AI，一臺控制閥可包含一個(gè)PID和AO塊。這樣，由變送器和控制閥就可構(gòu)成一個(gè)完整的控制回路。　　c.轉(zhuǎn)換器塊（TransducerBlock）
　　
　　它把功能塊從讀傳感器和命令輸出與硬件的本地輸入/輸出功能分開。它們還包含日期和傳感器類型等信息。
　　
　　4.系統(tǒng)管理（SystemManagement）
　　
　　為了使控制系統(tǒng)正常工作，功能塊必須按的時(shí)間間隔和正確的順序執(zhí)行。
　　
　　系統(tǒng)管理使現(xiàn)場總線上的功能塊的執(zhí)行和功能塊參數(shù)的通信同步起來；它還處理其他重要的系統(tǒng)特性，如對所有設(shè)備的日期時(shí)間發(fā)布，設(shè)備地址的自動分配，以及參數(shù)名或位號（Tag）的搜尋等。
　　
　　5.設(shè)備描述（DeviceDescription）
　　
　　為保證FF設(shè)備的可互操作性,除了保證功能塊參數(shù)和行為定義外，還采用了設(shè)備描述技術(shù)。DD類似于PC機(jī)中用來與操作打印機(jī)的驅(qū)動程序。只要有設(shè)備的DD，任何與現(xiàn)場總線兼容的控制系統(tǒng)或主機(jī)就可操作該設(shè)備。
　　
　　FF為所有標(biāo)準(zhǔn)功能塊和轉(zhuǎn)換器塊提供DD。供應(yīng)商通常根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的DD制定"加長"DD，從而向設(shè)備中加入供應(yīng)商特定的特性，如標(biāo)定和診斷程序等。
　　
　　6.系統(tǒng)組態(tài)（SystemConfiguration）
　　
　　它分為如下兩個(gè)階段。
　　
　　a.系統(tǒng)設(shè)計(jì)
　　
　　它與目前的分散控制系統(tǒng)（DCS）設(shè)計(jì)很類似，但也有一些不同之處。
　　
　　首先是物理接線，從4~20mA模擬點(diǎn)對點(diǎn)變?yōu)槎嗯_設(shè)備聯(lián)到一根電纜的數(shù)字總線聯(lián)線。每臺FF的設(shè)備都必須有*的物理設(shè)備位號和一個(gè)相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)地址。　　其次，F(xiàn)F系統(tǒng)能將一些控制和輸入/輸出子系統(tǒng)功能分散到現(xiàn)場總線設(shè)備中，從而可減少所需控制器和遠(yuǎn)程I/O的數(shù)量。
　　
　　b.系統(tǒng)組態(tài)
　　
　　系統(tǒng)設(shè)計(jì)和儀表選擇后,按照控制策略,連接設(shè)備功能塊的輸入和輸出，即可實(shí)現(xiàn)組態(tài)，如圖7所示。如果有一臺設(shè)備是鏈路主設(shè)備，即可組態(tài)一個(gè)獨(dú)立的控制回路，這使得在沒有組態(tài)設(shè)備或中心控制臺的情況下，回路也可連續(xù)運(yùn)行。　　
　　三、FF現(xiàn)場總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及常用部件特性
　　
　　1.FF現(xiàn)場總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
　　
　　FF現(xiàn)場總線的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)較靈活，如圖8所示，通常包括點(diǎn)到點(diǎn)型、帶分支的總線型、菊花鏈型（DaisyChain）和樹型。同時(shí)，這幾種結(jié)構(gòu)還可組合在一起構(gòu)成混合型結(jié)構(gòu)。其中，帶分支的總線型和樹型在工程中使用較多。　　
　　a.帶分支的總線型（BuswithSpur）
　　
　　在這種結(jié)構(gòu)中，現(xiàn)場總線設(shè)備通過一段稱為支線的電纜連接到總線段上。支線的長度從1m到120m之間，長度小于1m的支線被看作是一個(gè)接頭（Splice）。它適應(yīng)于設(shè)備物理分布比較分散、設(shè)備密度較低以及新安裝等應(yīng)用場合。分支上的設(shè)備拆裝對其他設(shè)備無影響。
　　
　　b.樹型（Tree）
　　
　　在一個(gè)現(xiàn)場總線段上的設(shè)備都是以獨(dú)立的雙絞線連接到公共的接線盒、端子、儀表板或I/O卡。它適用于現(xiàn)場總線局部集中、密度高以及把現(xiàn)有設(shè)備升級到現(xiàn)場總線等應(yīng)用場合。使用這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，必須考慮到支線的zui長長度。
　　
　　2.常用部件特性
　　
　　a.電纜
　　
　　多種類型的電纜可用于現(xiàn)場總線。
　　
　　表1所列是IEC/ISA物理層標(biāo)準(zhǔn)中的電纜類型。其中A型電纜是符合IEC/ISA物理層一致性測試的電纜。替代A型電纜的是B型電纜，它通常用于工廠的新建和改造項(xiàng)目中，在那里，多條現(xiàn)場總線在同一個(gè)區(qū)域中運(yùn)行。C型和D型電纜一般不推薦采用。
　　
　　b.終端器
　　
　　它是安裝在傳輸線的每個(gè)末端或附近的阻抗匹配模塊，每個(gè)現(xiàn)場總線段需要安裝兩只。其作用是防止信號失真和衰減。
　　
　　c.電源
　　
　　按照FF物理層行規(guī)規(guī)范，電源將被設(shè)計(jì)成以下3種類型：
　　
　?。?）131型。非本安電源，是為本安防爆柵供電而設(shè)計(jì)的，其輸出電壓取決于防爆柵功率（額定值）。
　　
　?。?）132型。非本安電源，不用于本安防爆柵供電。輸出電壓zui大值為32VDC。
　　
　　（3）133型。本安電源，符合推薦的本安參數(shù)。
　　
　　為了保證現(xiàn)場總線的正常運(yùn)行，電源的阻抗必須與網(wǎng)絡(luò)匹配。無論是內(nèi)置或外置的現(xiàn)場總線電源，這個(gè)網(wǎng)絡(luò)都是電阻/電感網(wǎng)絡(luò)。
　　
　　四、FF在美國Monsato的現(xiàn)場試驗(yàn)
　　
　　1995年11月，F(xiàn)F在MonsatoChocolateBayou工廠進(jìn)行了現(xiàn)場Beta試驗(yàn)。參加試驗(yàn)的廠家包括Fisher-Rosemount、Honeywell、Foxboro、Micro-Motion、Yokogawa、Smar、E+H等，試驗(yàn)的主機(jī)采用費(fèi)希爾-羅斯蒙特的PROVOX系統(tǒng)。試驗(yàn)的主要內(nèi)容包括通信調(diào)度、報(bào)警和在線功能塊等。
　　
　　如圖9所示，它是一個(gè)鍋爐冷卻液回收系統(tǒng)，在該過程中安裝了相應(yīng)的現(xiàn)場總線測量和控制設(shè)備。
　　
　　如圖10所示，現(xiàn)場總線區(qū)域分為區(qū)域1和2兩個(gè)部分，通過H1總線，相關(guān)的功能塊鏈接成特定的測量和控制回路。　　
　　如圖11所示，在這里，主機(jī)只承擔(dān)組態(tài)和監(jiān)控的任務(wù)，而基本的測量和控制功能由現(xiàn)場的設(shè)備完成。　　
　　這次現(xiàn)場測試驗(yàn)證了關(guān)鍵性技術(shù)，展示了不同廠家的產(chǎn)品在同一個(gè)系統(tǒng)中的互可操作性。當(dāng)然，它只是一套測試系統(tǒng)，在試驗(yàn)完成不久便拆除了。
　　
　　在這以后，1996年10月美國的ISA展覽上，F(xiàn)F展示了業(yè)已完成和得到認(rèn)圖11現(xiàn)場總線應(yīng)用的控制策略
　　
　　證的現(xiàn)場總線技術(shù)，37家廠家的70多臺FF設(shè)備和8個(gè)控制系統(tǒng)通過13段現(xiàn)場總線連接在一起運(yùn)行。
　　
　　五、費(fèi)希爾-羅斯蒙特一體化現(xiàn)場總線方案
　　
　　自FF現(xiàn)場總線問世以來，PlantWeb工廠管控網(wǎng)結(jié)構(gòu)就給過程管理帶來了一場深刻的變革，它融合了智能化現(xiàn)場設(shè)備、標(biāo)準(zhǔn)的和規(guī)?？勺兊钠脚_技術(shù)以及集成的模塊化軟件，為提高過程性能提供了更有效、用戶能承受的方法。在比傳統(tǒng)的以DCS為中心的方案綜合價(jià)格更低的基礎(chǔ)上，PlantWeb提供了更多的功能。
　　
　　費(fèi)希爾-羅斯蒙特公司進(jìn)一步推出了一體化的現(xiàn)場總線方案，即PlantWeb-Builder，如圖12所示。它主要包括：
　　
　?。?）FF測量和分析儀表。如3051壓力變送器、3244MV溫度變送器、5300質(zhì)量流量計(jì)8800A渦街流量計(jì)、4081pH計(jì)等。
　　
　?。?）帶有數(shù)字控制器的FF閥門和執(zhí)行器。如DVC5000F閥門控制器和ELQ系列閥門執(zhí)行器等。
　　
　?。?）具有一體化管理能力（內(nèi)置AMS設(shè)備管理軟件）、規(guī)?？勺兛刂葡到y(tǒng)DeltaV。
　　
　　（4）其他需要的設(shè)備，如電源、防護(hù)設(shè)備和接線盒。
　　
　?。?）工程實(shí)施的。　　
　　PlantWebBuilder不僅兌現(xiàn)了FF現(xiàn)場總線的技術(shù)承諾，并且增加了一些新的功能，主要體現(xiàn)在：
　　
　　a.實(shí)現(xiàn)在任意地點(diǎn)的控制
　　
　　采用FF技術(shù)，現(xiàn)場設(shè)備能夠不依賴控制系統(tǒng)來執(zhí)行控制算法，使得PID控制能夠下裝到現(xiàn)場設(shè)備中。
　　
　　PlantWebBuilder*的任意地點(diǎn)的控制能提供更多的
　　
　　功能，這是因?yàn)樵谠摲桨钢校诂F(xiàn)場設(shè)備中采用的通用的功能塊與DeltaV控制系統(tǒng)中的*一致?；谠O(shè)備的控制具有改進(jìn)控制響應(yīng)、減少死區(qū)時(shí)間等優(yōu)點(diǎn)；它同時(shí)能減輕控制系統(tǒng)的負(fù)載，以使控制系統(tǒng)能執(zhí)行像批處理和檢測控制等功能。
　　
　　b.內(nèi)置的AMS設(shè)備管理軟件
　　
　　在該方案中，內(nèi)值得AMS管理軟件使用戶能方便地在一臺PC機(jī)或工作站前檢查接線和組態(tài)設(shè)備，在實(shí)際應(yīng)用中，用戶反映可節(jié)省安裝費(fèi)用達(dá)30%以上。同時(shí)，可以用AMS軟件的診斷功能去檢查設(shè)備，在問題尚未嚴(yán)重前發(fā)出報(bào)警信號，或在技術(shù)人員去現(xiàn)場檢查前，在控制室就可確認(rèn)故障，從而減少設(shè)備停運(yùn)時(shí)間；并且使得現(xiàn)場變送器和閥門的工作狀態(tài)始終保持*，提高了過程的一致性和可用率。
　　
　　c.一體化方案風(fēng)險(xiǎn)更小，靈活性更強(qiáng)
　　
　　考慮到用戶在zui初應(yīng)用FF現(xiàn)場總線技術(shù)時(shí)可能會遇到一些困難，因此一體化方案使得用戶能更快地使用FF現(xiàn)場總線技術(shù)。該方案中德現(xiàn)場總線產(chǎn)品不僅在實(shí)驗(yàn)室得到過測試，并且在現(xiàn)場也接受過驗(yàn)證。
　　
　　需要強(qiáng)調(diào)的是，盡管PlantWebBuilder地FF一體化方案是完整的，但它同時(shí)也是開放的，即所有獲得了FF可互操作性測試標(biāo)簽的產(chǎn)品，以及符合OPC標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用軟件都可集成到該方案中；并且，通過OPC、Modbus、4~20mA、HART以及離散的I/O還可以把用戶現(xiàn)有的設(shè)備和系統(tǒng)集成在一起。
　　
　　六、應(yīng)用實(shí)例
　　
　　1.世界*套投入商業(yè)運(yùn)行的FF現(xiàn)場總線系統(tǒng)
　　
　　1997年4月15日，在加拿大的FortSaskatchewan的一家大型化工廠，*套FF現(xiàn)場總線系統(tǒng)投入了商業(yè)運(yùn)行。該系統(tǒng)包括96臺FF3051壓力變送器，分成6個(gè)現(xiàn)場總線區(qū)域，一套DeltaV控制系統(tǒng)，并且通過OPC技術(shù)與工廠現(xiàn)存DCS系統(tǒng)進(jìn)行通信。據(jù)用戶記錄，與傳統(tǒng)安裝方式相比，整個(gè)項(xiàng)目節(jié)省投資約30%。4位儀表工程師僅用了5h就完成了所有變送器的安裝和開車。在安裝上采用了現(xiàn)場安裝的控制器和I/O卡件。在系統(tǒng)順利投運(yùn)后，該用戶在第二階段將變送器增加到576臺，并將部分控制下裝到現(xiàn)場儀表完成，如圖13所示。　　
　　2.美國阿拉斯加WestSakARCO油田
　　
　　該油田位于美國石油資源豐富的北部地區(qū)，該地區(qū)自然條件十分惡劣，溫度為-50oF~+70oF。在建設(shè)該油田時(shí)，受到了很大的資金限制。用戶在參觀了1996年ISA展覽后決定采用FF現(xiàn)場總線技術(shù)，并選擇了一體化的現(xiàn)場總線方案。
　　
　　該項(xiàng)目包括29臺油井，DeltaV控制系統(tǒng)采用了6塊H1現(xiàn)場總線接口卡，配備了69臺FF3051壓力變送器，38臺FFEI-O-MaticELQ800執(zhí)行器以及內(nèi)置的AMS管理軟件。1997年11月開始安裝，同年12月26日投產(chǎn)運(yùn)行。取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益。　　據(jù)統(tǒng)計(jì)，與傳統(tǒng)DCS方案相比，WestSak油田采用FF現(xiàn)場總線的初步節(jié)省情況如下：
　　
　?。?）減少接線端子84%；
　　
　　（2）減少I/O卡件數(shù)量93%；
　　
　?。?）減少控制儀表面板空間70%；
　　
　?。?）減少室內(nèi)接線98%；
　　
　?。?）由于遠(yuǎn)程診斷減少維護(hù)量50~80%；
　　
　　（6）擴(kuò)展油田所需組態(tài)時(shí)間減少90%；
　　
　　（7）節(jié)省電纜費(fèi)用69%。
　　
　　除了這些效益明顯的節(jié)省外，在維護(hù)管理方面，由于采用內(nèi)置的AMS管理軟件，使得技術(shù)人員在控制室就能對現(xiàn)場設(shè)備的狀態(tài)及故障進(jìn)行診斷，大大減少了不必要的現(xiàn)場巡檢，這在冬季嚴(yán)寒的ARCO油田意義尤其重大。
　　
　　3.FF現(xiàn)場總線系統(tǒng)在中國的發(fā)展
　　
　　1998年8月，費(fèi)希爾-羅斯蒙特公司與西安國家電力研究院以及西安交通大學(xué)簽署了中國*套電力行業(yè)FF現(xiàn)場總線應(yīng)用合同。該項(xiàng)目用于火電廠大型輪機(jī)的高精度熱力試驗(yàn)。包括DeltaV控制系統(tǒng)、AMS管理軟件、120多臺FF壓力和溫度變送器等。
　　
　　配合機(jī)組檢修，該系統(tǒng)從1999年4月23日到5月22日，對河北張家口電廠300MW汽輪機(jī)進(jìn)行了熱力試驗(yàn)。在20多天的試驗(yàn)過程種DeltaV現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)沒有出現(xiàn)任何故障和異?，F(xiàn)象，而且在可靠性、高精度、安裝和組態(tài)靈活簡便、設(shè)備快速診斷等許多方面充分顯示了它的*性。
　　
　　今年3月31日，費(fèi)希爾-羅斯蒙特與清華大學(xué)自動化系合作建立的現(xiàn)場總線系統(tǒng)集成實(shí)驗(yàn)室正式開通。該系統(tǒng)是國內(nèi)運(yùn)行的*套通過FF認(rèn)證的儀表和系統(tǒng)，它包括一套DeltaV控制系統(tǒng)，AMS設(shè)備管理系統(tǒng)，F(xiàn)F3051壓力變送器，F(xiàn)F3244MV多參數(shù)溫度變送器以及FFDVC5000智能閥門等設(shè)備。清華大學(xué)現(xiàn)場總線集成實(shí)驗(yàn)室將費(fèi)希爾-羅斯蒙特一體化的FF系統(tǒng)作為其重要組成部分，與其他現(xiàn)場總線網(wǎng)段、局域網(wǎng)、Internet等互聯(lián)為一體，將現(xiàn)場實(shí)時(shí)運(yùn)行的狀態(tài)和數(shù)據(jù)送入綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，為開展企業(yè)網(wǎng)絡(luò)信息集成以及遠(yuǎn)程控制技術(shù)的實(shí)驗(yàn)研究提供了良好的條件。
　　
　　迄今為止，費(fèi)希爾-羅斯蒙特公司已有數(shù)套FF控制系統(tǒng)在中國投入運(yùn)行，同時(shí)已簽訂了數(shù)十套FF控制系統(tǒng)合同，其中包括寧夏大元煉油化工公司、蘇州碳黑廠、唐山水泥廠、陜西興平化工廠、廣州石化煉油廠、吉林化纖、云南江川磷肥廠等用戶。
　　
　　七、結(jié)束語
　　
　　在企業(yè)信息系統(tǒng)中，現(xiàn)場總線是連接現(xiàn)場智能設(shè)備的底層控制網(wǎng)絡(luò)。傳統(tǒng)儀表通信大多采用電流、電壓的模擬信號進(jìn)行，控制系統(tǒng)采用封閉的分散系統(tǒng)，現(xiàn)場設(shè)備之間以及系統(tǒng)與企業(yè)綜合信息系統(tǒng)的信息交換十分困難。而現(xiàn)場總線一方面實(shí)現(xiàn)了在工廠現(xiàn)場自動化設(shè)備之間多點(diǎn)的數(shù)字通信，并可以完成部分傳統(tǒng)上只能由控制系統(tǒng)執(zhí)行的控制任務(wù)。另一方面，它作為現(xiàn)場底層開放的網(wǎng)絡(luò)，溝通了現(xiàn)場設(shè)備與上層信息系統(tǒng)的，不僅能完成測量和控制任務(wù)，還能提供豐富的設(shè)備管理信息，從而提高企業(yè)自動化水平和管理水平。與傳統(tǒng)的DCS結(jié)構(gòu)比較，它具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢。
　　
　　與其他現(xiàn)場總線相比，基金會現(xiàn)場總線的設(shè)計(jì)、開發(fā)都是圍繞著過程工業(yè)的特點(diǎn)進(jìn)行的，在開放性、可互操作性、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的分散性、*的功能塊技術(shù)、通信執(zhí)行的同步化以及對苛刻的現(xiàn)場環(huán)境的適應(yīng)性（如本質(zhì)安全，電纜安裝和總線供電）等方面，都能更好地滿足過程自動化的需要。
　　
　　在國內(nèi)，中國儀器儀表行業(yè)協(xié)會現(xiàn)場總線專業(yè)委員會（CFFC）是基金會現(xiàn)場總線的集團(tuán)會員，負(fù)責(zé)FF現(xiàn)場總線技術(shù)的支持和推廣。1998年12月在北京成功舉辦了FF現(xiàn)場總線的展覽和技術(shù)交流，吸引了自動化行業(yè)大批專業(yè)人士的參與。1993年3月，在北京又成立了FF基金會現(xiàn)場總線zui終用戶協(xié)會，這標(biāo)志著FF技術(shù)的應(yīng)用在中國進(jìn)入了一個(gè)全新的階段。