油田中心处理厂现场总线控制系统的安装、组态和调试

功能块的选择：本项目中可供选择的功能块种类有：输入类、控制类、计算类和输出类。

链接的概念：从输出参数到输入参数，功能块彼此链接。链路中既包括参数数值，又包括参数状态。不同设备间功能块的链接，称之为外部链接，通过网络通信实现同一设备上功能块的链接，称之为内部链接，该链接不需通过总线进行通信，会立即完成并且不占用网络带宽。所以，在将功能块分配到设备时，尽可能将功能块安排在一个设备中，使链路存在于设备内部，从而减少链路通信时间。链接有3种：非串级向前、串级向前、串级向后，向前链路源头的模块被称为高端或上游模块，接收向前链路的模块被称为低端或下游模块。基金会中串级是指从其他功能块接收设定点信号的任何类型的功能块，与传递上游模块输出到下游模块串级设定点的串级向前相关联，是从下游模块反馈到设定点源头的向后反馈链路，反馈链路起自回算输出，中止于回算输入。向前和向后串级链路通称为串级结构。

功能块参数的设置主要针对如下功能块：

（1） 输入类功能块：输入类模块通过转换块中的一个硬件通道访问现场物理设备，如压力、温度、液位或流量变送器等，获得其对应基本数值，并将对应数值提供给其他功能块使用。AI模块完成通道的配置、仿真、阻尼和过程变量报警。根据信号类型和处理要求，输入功能块可能的组态是设置如下参数：通道参数、模块模式参数、过程变量过滤时间参数、线性化类型参数、转换器刻度参数、输出刻度参数、状态选项参数等。

（2） 控制类功能块：控制类功能块从其他功能块接收输入并进行处理，为其他功能块产生输出。该类功能块既有设定点选择，又有输出选择，并支持串级结构。该模块一般具有过滤、设定点选择和限幅、PID算法、输出选择和限幅、前馈、设定点跟踪、输出跟踪以及过程变量和偏差报警等。根据控制策略，控制功能块可能的组态是设置如下参数：模块模式参数、过程变量过滤时间参数、回算输出参数、过程变量刻度参数、输出刻度参数、前馈变量刻度参数、控制选项参数、模式迁移旁路参数等。

（3）计算类功能块：计算类功能块从其他功能块接收输入并进行处理，为其他功能块产生输出。它支持输出选择，但不支持串级结构，根据计算的函数不同，计算功能块有不同的参数，其组态也不同，但一般模块模式都设为自动。

（4）输出类功能块：输出类功能块从其他功能块接收设定点输入，可能对数值进行处理，然后通过转换块中的硬件通道传递给阀门定位器、电气转换器等物理输出设备。输出类功能块有设定点选择。它提供许多用户对定位器所希望的功能，如限幅、信号反转、实际位置读回、仿真以及故障安全的功能。根据控制策略和使用的输出设备的类型，其可能组态是如下参数的设置：模块模式参数、通道参数、1/0选项参数、故障安全时间参数、故障状态值、过程变量刻度参数、转换器刻度、输出刻度参数、模式迁移选项等。

4 系统调试

链路设备自动管理每一个网络上所有设备的地址，只要设备接人网络，链路设备就自动对其进行检测，只要设备接人的网络正确并正常工作，该设备就会与同一网络的其他设备显示在网络的在线设备列表中。现场总线设备组态数据库是以用户定义的设备位号为基础准备的，与特定的物理设备没有任何关系，连接在网络上的物理设备必须与它相关联的组态结合才能正常的工作，结合方式为：每一个现场总线设备都有一个唯一的32位字符的设备标识符，它是设备的硬件地址，如同以太网卡的MAC地址，由制造厂设定在线路板上，唯一且不可更改。只要设备接人网络，设备标识符就会被取到在线设备列表中，设备的位号也是在制造厂预组态的，只要设备组态的位号和其策略组态的位号与设备制造厂预组态的位号一致，该现场设备就会与其组态关联。完成了设备及其位号的关联后，下载组态文件。组态文件正确下载后，进行回路检查和现场仪表校验。现场总线设备的校验在控制室进行。包括输入校验和输出校验。

输入校验：将一个已知的标准信号值加到变送器，并将该值写人输入类转换块的高低校准点参数中，低点值不一定低于高点值，如在液位测量中的量程迁移。测量范围的设置是在PID或AI等功能块的转换器刻度参数中进行，传感器校准最小量程可从转换模块的校准最小量程参数中查询，校准点数值的单位在转换模块的校准点单位参数中选择。

输出校验：输出校验是强制电气阀门定位器、信号转换器等执行机构的转换块输出，在自校验类型参数中选择校验类型，在自校验命令参数中启动校验命令。由于总线阀门定位器具有自动安装特性，定位器可自动使阀门做一次全行程全关和全开动作。除此之外，也需校验回路的故障安全性能。

低端和高端的校验点，无论是输入校验，还是输出校验，都互不干扰，无须反复校验。为留下校准记录，可以在设备中存储并验证有关数据，包括日期、地点、使用方法以及校准人员等。

总之，现场总线控制系统与成熟的DCS系统比较，安装更方便，组态更灵活，调试更简单。

参 考 文 献

张洁，谭克勤，朱守云．现场总线与工业以太网络应用技术手册[M>．上海：上海科学技术出版社，2002.
作者简价：刘超明（1967），湖北天门人，工程师，1989年毕业于江汉石油学院机械工程系，长期从事国内外工程项目的施工、系统调试和试运工作。