基金会现场总线指南

前言

基金会现场总线系统工程指南

(AG-181)版本 1.0

序言以及所有的脚注和附录仅用于提供信息,并不属于AG-181的内容。

本文档在现场总线基金会最终用户咨询委员会(EUAC)的指导下制定。为体现其真正价值,它不能一成不变,需要定期审核。因此基金会欢迎所有对此的意见、批评和咨询,通信地址:Chairman

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本文档的现行版本发布时,已经可以从现场总线基金会及其成员处获得高速以太网(HSE)产品。本文档的下个版本将包括HSE安装和实现的指南。本文档中,作者或现场总线基金会对特定销售商/制造商产品的使用并不意味着对其他同类产品隐含的认可。欢迎个人使用本文档,从其他作者未能意识到的资源处发现类似功能的设备。为协助我们更好地制定本文档,如果本文档用户发现此类设备,请将该信息通过上述地址发送给我们。

现场总线基金会一贯欢迎和鼓励所有对此感兴趣的个人促进开发基金会现场总线的标准、建议措施和技术报告。个人参与现场总线基金会标准的制定过程决不意味着其雇主、现场总线基金会、或现场总线基金会研发的标准、建议措施和技术报告对此的认可。

现场总线基金会对最终用户咨询委员会及最终用户咨询委员会成员表示致谢,他们为本指南的制定付出了大量的时间和精力。

基金会特别感谢如下个人,没有他们的奉献本指南就不可能发行:

Ian Verhappen (Editor)

Chris Baltus

John Bazley

Ambrose Hargan

Henry Marks

Norihko EGI

Nola Ogar

Deon Rae

Jim Russel

Herman Storey

Ron Szanyi

Al Chan

Jim Sprague

Ralph A. Hartman IIICE-Pros, Inc.DSMBeca SimonsCSBPMarks & AssociatesIT Engineering (Retired)BP GroupChevron TexacoKeyfleet Pty LtdShell Global SolutionsExxonMobilCanadian NaturalResources LtdSaudi AramcoChairman, EUAC, CanadaEUAC, EuropeEUC, AustraliaEUC, AustraliaEUC, USAEUC, JapanEUC, USAEUC, USAEUAC, AustraliaEUAC, USADirector, Fieldbus FoundationEUC, CanadaEUC, Saudi Arabia

前言

版本号

1.0日期2003年10月2003年12月说明原著编辑修订IVIV版本说明

版本1.0 - 2003年12月

Saudi Aramco对前言的增补

1.3.3改为1.3.2

4.4.3改为4.4.2

8.6.2节的参考文献改为6.5.2到6.7.2。

警告

本指南的使用可能涉及危险材料、操作或设备。本指南不可能预测到所有可能的应用场合或强调危险情况下所有可能的安全事项。本指南用户必须根据用户的特定情况和公司已有的标准和规范,对指南的使用和适用性作出正确的专业判断。在实施本标准之前,用户还必须考虑所有的政府规章限制和已有的安全和健康法规。

免责声明

本文档仅用于提供信息,并以“按现状”的方式出现。将来对本文档进行增补、修改或校正时不再另行通知。现场总线基金会不承担与本文档相关的任何形式、明确或隐含的责任,包括特定场合的销售或适合性责任。在任何情况下,由于本文档的缺陷、错误或遗漏或任何使用或采用文档所造成的任何损失或损害,现场总线基金会将不承担任何责任。

如何使用本文档

本文体现截至发行之日,基金会现场总线H1项目应用中的标准行业规范。为反应该技术的最新发展,包括高速以太网(HSE)的采纳和应用,本文档将定期进行维护和更新。

作者意识到每个设备规划或安装基金会现场总线项目时,并不都希望遵循本手册中列出的所有推荐标准。为此,委员会建议不必要直接修改手册,而是让用户采取交叉索引方式清楚地标明那些需要修改或采用其他方案实施的章节。请参照如下的例子:

“XYZ公司根据6.3.3节的内容,为现场设备提供额外的接地保护。”

建议修改内容或提议可以通过电子邮件发送到[email protected]

目录

1.0 简介1

1.1 目录1

1.2 目的1

1.3 范围1

2.0 参考文献2

3.0 定义3

  缩写3

4.0 现场设备要求9

4.1 对基金会现场总线功能的支持9

4.2 设备诊断10

4.3 现场设备供电11

4.4 工作条件11

4.5 逻辑现场设备11

4.6 工厂组态11

5.0 辅助设备要求12

5.1 主配电电源12

5.2 基金会现场总线电源/功率调节器(FFPS)12

5.3 基金会现场总线终端器12

5.4 基金会现场总线中继器13

5.5 基金会现场总线接线13

5.6 基金会现场总线接线盒13

6.0 现场总线网段设计指南14

6.1 基金会现场总线网段拓朴14

6.2 基金会现场总线接线15

6.3 基金会现场总线电源、接地和避雷保护16

6.4 基金会现场总线网段风险管理18

6.5 本质安全 (IS)装置19

6.6 现场总线本质安全概念(FISCO)装置19

6.7 基金会现场总线的负载和计算20

6.8 基金会现场总线的命名惯例20

7.0 主系统要求21

7.1 使用标准产品21

7.2 备用容量和扩展21

7.3 互操作性21

7.4 主机互操作性能测试(HIST)说明21

7.5 对基金会现场总线功能的支持22

7.6 组态工具23

7.7 冗余&稳定性23

7.8 故障排除、维护和诊断24

7.9 高级诊断和基于计算机的维护24

7.10 评估标准24

8.0 软件组态指南25

8.1 控制系统图形图25

8.2 节点地址分配和命名惯例25

8.3 控制功能本地化26

8.4 组态选项和缺省值26

8.5 报警和警示27

8.6 网段通信和调度28

8.7 数据导入和导出29

8.8 操作员显示29

8.9 软件版本30

8.10 系统管理30

8.11 控制和数据处理30

8.12 系统组态工具32

8.13 显示33

9.0 文档要求349.1 制图349.2 控制叙述359.3 仪表索引/数据库359.4 仪表数据表359.5 材料要求359.6 生产商文档359.7 维护手册3610.0 工厂验收测试要求3910.1 简介3910.2 出厂阶段3910.3 假定3910.4 工厂验收试验(FAT)要求3910.5 FAT程序4011.0 现场安装指南4111.1 简介4111.2 网络安装4111.3 电缆测试程序4111.4 网段检查程序4211.5 回路检查/现场综合测试4411.6 热切换4511.7 实验台仿真测试4611.8 系统研发室4611.9 MCC测试4611.10 备件供应4611.11 多余设备的拆除4611.12 维护程序46

简介

1.1 目录

基金会现场总线工程手册分几个章节。如下是对各章节的说明:

第01节-简介和范围

基金会现场总线工程手册的目的和适用范围。

第02节-参考文献

编辑基金会现场总线工程手册采用的参考文献。

第03节-定义

基金会现场总线技术的专用术语。

第04节-现场设备要求

实现基金会现场总线技术时,对所用现场设备功能的要求。

第05节-辅助设备要求

采用基金会现场总线技术时,对辅助设备(如主配电电源和电源调节器)

的功能要求。

第06节-网络/网段设计准则

设计基金会现场总线网络/网段时,采用的信息、注解和准则。

第07节-主系统要求

实现基金会现场总线技术时,对主系统功能的要求。

第08节-软件组态准则

基金会现场总线策略中组态控制系统软件时采用的信息、注解和准则。

其内容包括控制模块组态、功能块实现、运行状态监视软件组态,以及

报警管理和组态。

第09节-文档要求

设计和维护基金会现场总线时对文档的要求。本章内容包括控制策略、

P&ID和仪表位置图。

第10节-工厂验收实验(FAT)要求

对采用基金会现场总线的控制系统进行工厂验收实验时,其任务和功能

要求。

第11节-现场安装要求

安装现场总线网络时,采用的信息和程序。本章还对检查现场总线系统

所需的程序加以详细说明,以及安装和维护基金会现场总线设备时所需

的工具。1.2 目的制定基金会现场总线系统工程手册的目的是对委托人现有的仪表技术规范进行补充。它详细列出现场总线设备在说明、安装、组态、调试和维护方面与传统模拟量或“智能”仪表的差别。由于本手册包括多个不同“主题”,因此分成几个独立部分,分别描述其“生命周期”内的各组件。本工程手册只强调基金会现场总线的实施。如果工程设计需要,其他现有现场总线技术可以集成到基本过程控制系统中。基金会现场总线主要用于取代传统模拟量输入/输出信号类型。基金会现场总线技术由现场总线基金会制订。本手册谨慎使用术语fieldbus和Fieldbus。小写字母fieldbus是一般性使用,适用于IEC文档定义的所有现场总线。大写字母的Fieldbus特指FOUNDATION fieldbus(基金会现场总线)。1.3 范围对基于基金会现场总线的控制系统,定义其设计、技术规范、安装、组态、调试和维护。本手册只讨论电压模式(并联耦合)介质连接装置,如ISA 50.02定义,通信速率为31.25 Kbit/s(如H1)。本版本的技术规范并不包括基金会现场总线的高速以太网(HSE)版本。基金会现场总线系统包括:所有涉及仪表与控制的应用和方面。因此,除非特别声明,所有基金会仪表和控制系统标准都适应于基金会现场总线系统。但是请注意,只有本文档列出名称的那些标准是特指。根据本文档前面免责声明,本工程手册适用于用户、承包商和控制系统销售商。1.3.1 概述现场总线是一种实现智能现场设备和自动化系统之间全数字、双向的多站式通信连接。基金会现场总线是一种适用于过程自动化仪表的局域网(LAN),其内置功能可将控制应用分散到网络中的各处。1.3.2 项目中需考虑的事项对任何新项目而言,掌握适当的技能至关重要。这一点对现场总线项目同样适用。经验表明对项目组的所有成员、工程师、维护人员和操作人员进行培训是项目成功的关键所在。由于该信息可以通过‘经验’获

得,为尽可能减少返工,培训应在工程的前期展开。

在项目的关键部分聘用适当的顾问,检查并建议下一步的工作,这通常也

是一种明智的投资。

参考文献

2.0 其他参考文献

2.1FOUNDATION Fieldbus Specifications

2.1.1FF-569 Host Interoperability Support Test

2.2Industry Codes and Standards

2.2.1IEC 61158-1:Introductory Guide

2.2.2IEC 61158-2:Physical Layer Specification and Service Definition

2.2.3IEC 61158-3:Data Link Layer (DLL) Service Definition

2.2.4IEC 61158-4:Data Link Layer (DLL) Protocol Specification

2.2.5IEC 61158-5:Application Layer Service Specification

2.2.6IEC 61158-6:Application Layer Protocol Specification

2.2.7IEC 61158-7:System Management

2.2.8IEC 61158-8:Conformance Testing

注意,涉及DDL和应用层的部分包含八种协议,包括基金会现场总线。

实际上,基金会现场总线的标准将与IEC 61158标准相符并且兼容。

2.3 其他参考文献

2.3.1Fieldbus Technical Overview Understanding Fieldbus Technology - Fisher Rosemount

2.3.2Yokogawa TI 38K02A01-01E Fieldbus Book - A Tutorial

2.3.3FOUNDATION Fieldbus Wiring Design & Installation Guidelines

Author - Relcom, Inc.

ISBN - Download @ http://www.relcominc.com/download/fbguide.pdf

2.3.4Fieldbuses for Process Control: Engineering, Operation and Maintenance Author - Jonas Berge ISBN - 1-55617-760-7 (note - ISA publication) Also available in Chinese

2.3.5Industrial Ethernet Planning and Installation Guide

Sponsoring Organization: IAONA e.V

Download @ http://www.iaona-eu-com

2.3.6FOUNDATION Fieldbus: A Pocket Guide

Authors - Ian Verhappen, Augusto Pereira

ISBN - 1-55617-775-5 (note - ISA publication) Also available in Portuguese

3.0 定义

3.1 通用定义

如果操作规程中采用了定义的词语,其定义如下所述。

承包商是指项目、工厂的运行或维护中,负责所有或部分设计、工程、采购、施工、调试或管理的一方。

委托人将承担承包商的全部或部分责任。

生产商/供应商是指生产或提供设备和服务,履行执行承包商指定职责的一方。

委托人是指启动该项目,并最终为设计和施工支付费用的一方。委托人通常要指明技术要求。委托人也可是一个授权的代理商或顾问,代理或代表委托人。

关键字应/必须/将表明为必须遵循的要求。

关键字应该表明,根据以往项目的实施经验,是一种可接受的措施或性能。关键字可能/能表明是一种可接受的措施。B基本设备基本设备是指H1现场总线网段上不具备控制通信能力的任何设备。集线端子块总线上完全被动的无源接头。总线位于主机和现场设备之间,连接多个网段的H1现场总线电缆,有时采用中继器。C能力文件能力文件描述现场总线设备中的通信对象。无需现场总线设备在线,组态设备能够采用设备描述(DD)文件和能力文件组态现场总线系统。通用文件格式文件(CFF)一种软件文件,无需实际设备,主机利用它掌握设备的详细FF功能。能力文件和数值文件采用该文件格式。

通信栈

支持设备通信的分层软件。通信栈是一种设备通信软件,它实现用户层报文的编码和译码、报文传输的确定性控制,以及报文传输。

可组态的

选定并连接标准硬件模块创建系统的能力;或在不修改或更新软件的前提下,通过修改参数改变功能或改变软件功能的能力。

组态

为满足系统要求,对硬件模块的物理安装;或满足系统要求时对软件选项的设定。

连接器

连接器是一种连接导线介质和现场总线设备或其他网段导线的耦合设备。

控制台

一个或多个工作站以及相关设备的总称,例如个人与自动化系统打交道和执行其他功能时采用的打印机和通信设备。

控制回路

控制回路指位于现场总线设备内,或分布在现场总线网络上,以规定速率执行的一组功能块(FB)。

耦合器

耦合器是一种物理接口,位于主干线和分支之间,或主干线和设备之间。周期

设备的输入扫描、算法执行和输出值传送。3.2 基金会现场总线的定义对于现场总线技术的使用和应用中经常遇到的术语,如下给出其定义。与基金会现场总线相关的词汇表可在基金会现场总线网址http://www.fieldbus.org/上找到。A非周期时间通信循环周期内,非发布/预订数据信息传送的时间。该期间内典型传送的信息包括报警/事件,维护/诊断信息,程序调用,被动/联动,显示信息,趋势信息和组态。应用层通信栈中包含对象字典的层。自动化系统由不同模块组成的过程自动化、控制和诊断系统。在物理地址和功能上,上述模块可以分布在工厂内的各区域。自动化系统包括实现监督控制和工厂过程监视所需的所有模块和相关软件。本文档中,自动化系统的定义不包括现场仪表、远程终端设备、辅助系统和管理信息系统。自检测在用户不干预的情况下,系统自动检测并识别系统中任何添加或删除硬件的能力。辅助系统一种控制和/或监视系统,可独立执行特定任务,并且能够与自动化系统

通信。

D

数据链路层(DLL)

数据链路层(DLL)控制现场总线上报文的传输,并通过链路活动调度器(LAS)管理对现场总线的访问。基金会现场总线采用的DLL由IEC 61158和ISA50定义。它包括布布方/预订方,客户/服务器和源点/受点服务。

确定性的

网络上任意两个节点之间的报文输送时,计算最恶劣情况下最大延时的能力。任何根据随机延迟解决控制的网络协议是非确定性的。

设备描述(DD)

设备描述提供虚拟现场设备(VFD)中每个对象的扩展说明,它包括控制系统或主机理解VFD中数据所需的信息。

离散控制

对基于逻辑值(是或否)的输入、算法和输出的控制。在FF中,离散量包括0-255之间的任意整数操作。

离散输入

离散输入-由现场设备发送到主系统的信号。

离散输出

离散输出-由主系统产生,并传送到现场设备的信号。说明:网络管理(NM)支持基金会网络管理器(NMgr)实体利用网络管理代理(NMA)执行网络上的管理操作。每个NMA负责一个设备的通信。NMgr和NMA利用FMS和虚拟通信关系(VCR)进行通信。FISCO现场总线本质安全概念。对于获得认证的FISCO设备,IS网段允许的电源功率增加,因而能够带载更多的设备。说明:根据FISCO设计网络时,无需计算电容和电感等实体参数。柔性功能块(FFB)编程工具创建的具体算法决定了块的功能、块参数的次序和定义,以及块执行所需的时间。除此以处,柔性功能块(FFB)与标准功能块(FB)是类似的。柔性功能块(FFB)通常用于离散过程和混合(批量)过程的控制。可编程序逻辑控制器(PLC)可看作是一种柔性功能块设备。FNICO现场总线非易燃概念。Zone 2区域内现场总线网段允许的电源功率增加,网段能够带载更多的设备。

G

E

EDDL

增强设备描述语言

以太网

HSE现场总线采用的物理和数据链接层。网关将其他协议转换成现场总线协议,例如将HART或Modbus协议接驳到现场总线中。HH1

术语H1用于描述通信速率为31.25 kb/s的现场总线网络。

H1现场设备

H1现场设备是一种能够直接与H1现场总线连接的现场设备。常见的H1现场设备有阀门和变送器。

H1中继器

H1中继器可由总线供电,也可以采用非总线供电方式,对于特定介质,它可以扩展正确发送和接收信号的范围。在H1现场总线网络上,两个设备之间最多可采用四个中继器和/或激活耦合器。中继器将多个网段连在一起,形成更大的网络。

高速以太网(HSE)

高速以太网(HSE)是现场总线基金会运行以太网和IP的主干网络。

HIST

主机互操性测试由基金会实施,其目的是测试主机与FF技术规范的一致性。HSE现场设备

HSE现场设备是一种能够与高速以太网(HSE)现场总线直接连接的现场总线设备。通常的HSE现场设备有HSE链接设备、运行功能块的HSE现场设备和主机。FFF基金会现场总线工厂验收试验(FAT)定购的成套系统在销售商工厂的最终测试。现场总线现场总线是一种连接智能测量和控制设备的数字式、双向的多站式通信连接。它是一种局域网(LAN),可实现先进过程控制、远程输入/输出和高速工厂自动化应用场合。现场总线访问子层(FAS)现场总线访问子层(FAS)将现场总线报文规范(FMS)映射到数据链路层(DLL)。现场总线报文规范(FMS)现场总线报文规范(FMS)包含基金会现场总线中应用层服务的定义。FMS规定访问功能块(FB)参数的服务和报文格式,以及虚拟现场设备(VFD)中定义参数的对象字典(OD)描述。

HSE链接设备

HSE链接设备是一种将H1现场总线网络/网段互联、创建更大系统的设备。HSE交换器

HSE交换器是一种标准以太网设备,可用于连接多个高速以太网(HSE)设

备,如HSE链接设备和SHE现场设备,从而形成更大的HSE网络。链路主设备(LM)链路主设备(LM)可以是任何具备链路活动调度器(LAS)功能的设备,它控制H1现场总线链接上的通信。一个H1链路上至少要有一个LM;其中一个LM设备担任LAS。链接对象

链接对象包含同一设备和多个设备之间链接功能块(FB)输入/输出(I/O)参数的信息。链接对象直接与虚拟通信关系(VCR)连接。

I

输入/输出(I/O)子系统接口

输入/输出(I/O)子系统接口是一种将其他类型通信协议连接到现场总线网段或网段的设备。亦可参见网关。

互用性

在不丧失功能或集成度的前提下,将现场总线网络上一家生产商的设备用另一家设备替换的功能。

可示例化的

根据应用要求,功能块从库中创建多个不同类型的带位号功能块的能力。每个设备的数量由设备内在和其他资源限制。

互操作性

互操作性是指现场总线网络上一家生产商的设备与另一家生产商的设备交互作用时,不会丧失各自的功能。

IS

本质安全

ITK

基金会利用互操作性测试设备标记设备并确认其与相关基金会现场总线标准的一致性。这是一种合格/不合格测试。设备只有通过所有的测试才能标上FF“认证标志”。M媒体访问控制地址分配给各以太网接口芯片的唯一硬件地址。方法方法是是设备描述(DD)的一种补充选项(但非常有用)。方法可用于实现现场设备操作的定义/自动执行程序(例如标定)。模式控制块运行状态,如手动、自动或串级。N网络本文档中采用的术语网络包括一个或多个现场总线网段末端到主系统的接口插件。说明:本文档中,由于已经成为行业规范,术语网段用于表示安装在一对终端器之间的电缆和设备。网络管理(NM)

网络管理(NM)支持基金会网络管理器(NMgr)实体利用网络管理代理(NMA)执行网络上的管理操作。每个NMA负责一个设备的通信。NMgr和NMA利用FMS和虚拟通信关系(VCR)进行通信。

平均噪声

在帧之间的无声周期内,网络上的平均噪声。J接线盒/快速连接站通过终端连接器,接线盒工作站支持对四到八个现场仪表的快速安装。

KO

对象字典

对象字典(OD)包括设备中所有功能块(FB),资源块(RB)和转换块(TB)的参数。通过这些参数,现场总线网络可以对块进行访问。

OPC(过程控制中的对象链接和嵌入技术)

软件应用支持两个独立应用程序之间的双向数据流动。这些应用程序可以在同一个或独立的服务器上运行。

操作员控制台

用于执行监视和控制操作员负责装置所需功能的控制台。L链路链路是一种连接H1现场总线设备的逻辑介质。它由一个或多个通过总线、中继器或耦合器互联的物理网段组态。链路上所有的设备共用一个调度,并由该链路的当前LAS管理。链路活动调度器(LAS)链路活动调度器(LAS)是一种确定的、集中式总线调度程序,它包括一张传输

时刻表,这张时刻表对所有需要周期性传输的设备中的所有数据缓冲器起作用。一个H1现场总线链接上只能有一个链路主设备负责该链路的LAS功能。

P

物理层

物理层接收通信栈的报文并将其转换成现场总线传输介质的物理信号,反之亦然。接头接头是一种长度小于1 m(3.28 ft.)的分支。分支

分支是一种与主干线相连的H1支线,属末级电路。分支的长度从1 m(3.28 ft.)到120 m(394 ft.)。

标准功能块

为实现期望的控制功能,标准功能块内置在现场总线设备中。标准FB提供的自动功能包括模拟输入(AI),模拟输出(AO)和比例/积分/微分(PID)控制。基金会现场总线已经公布了21种标准FB的技术规范。设备中可以存在多种类型的FB。标准FB参数的次序和定义是固定的,并由技术规范定义。

速率/失效数

设备切换模式前,与允许通信失败相对应的数。它通常为“看门狗”定时器。系统管理(SM)

系统管理(SM)实现现场总线上功能块(FB)执行和功能块(FB)参数通信的同步,发布所有设备的日期时间,自动分配设备地址,以及现场总线上参数名或“位号”的搜索。Q静态电流设备功耗,指设备不处于发送状态时的电流。为带载更多的设备和导线更长,静态电流越小越好,尤其是在本质安全应用中。R冗余组态一种系统/子系统组态,发生故障时能够实现自动切换,并且系统功能不会丧失。监督控制其功能包括过程测量、控制算法执行和最终控制设备的操纵,可实现工厂过程的闭环控制。

资源块(RB)

资源块(RB)描述现场设备的特征,如设备名称、生产商和系列号。每台设备中只能存在一个资源块(RB)。T位号

表示控制回路或过程变量,或被测输入量,或计算值,或上述几者的组合,以及所有与控制和输出算法相关的属性集合。每个位号是唯一的。位号ID

分配给输入、输出、设备项和控制块的唯一字母数字码。位号ID可以包含工厂区域的标识符。

终端器

一种安装在传输线末端或接近末端位置的阻抗匹配模块,其特性阻抗与传输线相同。信号失真将引起电流/电压转换时的数据误差,采用终端器可将信号失真的影响降到最低。H1终端器还具有其他更为重要的功能。它将一个设备发送的电流信号转换成网络上所有设备都可以接收的电压信号。

拓朴

现场总线网络的形状和方案(如树形、菊花链、点对点,带分支的总线,等等)。转换块(TB)

转换块(TB)把功能块(FB)从读取传感器和命令输出硬件的本地输入/输出(I/O)功能分开。转换块(TB)包含诸如校准日期和传感器类型的信息。通常每个功能块(FB)的输入或输出都有一个TB通道。变送器

变送器是一种包含电子线路的有源现场总线设备,它采用总线上的数字信号。主干

主干是H1现场总线网络上设备之间的主通信线。主干为网络上的分支供电。S调度调度定义功能块(FB)何时执行,以及总线上数据和状态何时发布。网段H1现场总线的一部分,以特性阻抗为终端。通过中继器可将多个网段连成更大的H1现场总线。一个网段最多可包括32个H1设备。说明:本文档中,由于已经成为行业规范,术语网段用于表示安装在一对终端器之间的电缆和设备。现场总线技术规范中,采用术语网络描述设备系统,而本文档中采用术语互用性。参见ANSI/ISA-50.02, Part 2 (IEC 61158-2):网段 = 现场总线中以特性阻抗为终端的部分。通过中继器连接多个网段组成完整的现场总线。采用多点耦合器可将多个通信组件连接到主干网上的同一点。如果分支过长,要求使用终端以避免反射和失真,可采用有源耦合器。有源中继器可扩展主干网,其长度可超过网络组态规则所允许的单个网段长度。满负荷情况(最大允许连接设备)下,31.25 kbit/s电压模式现场总线的电缆总长度为1900米,包括分支和任意两个设备之间的长度。两个冗余网段之间不得采用非冗余网段。自诊断电子设备监视其自身状态并指示设备内部故障的功能。

定义

U

用户应用

用户应用基于“块”,包括资源块(RB),功能块(FB)和转换块(TB),分别表示不同类型的应用功能。

用户层

用户层实现功能块(FB)和设备描述(DD)的调度,无需客户编程,它支持主系统与设备的通信。

V

虚拟通信关系(VCR)

组态的应用层通道,可为应用程序提供数据传输。基金会现场总线描述了三类VCR:发布方/预订方,客户/服务器和源点/受点。

虚拟现场设备(VFD)

虚拟现场设备(VFD)用于远程查看对象辞典中描述的本地设备数据。典型的设备至少有两个虚拟现场设备(VFD)。

W

向导

向导是Windows的一种自动执行程序,可用于实现方法。工作站

一套电子设备,至少包括一个监视器、键盘和相关的指示设备。

X

Y

Z

版本1.0 - 07 -2003年12月

定义

缩写 说明 缩写 说明AIAOBPSCAPEXCCRC/SCFFDCSDIDDDLLDOEDDLESDFARFASFBFFFFBFFPSF&GHISTHMIHSEIECI/OIPFISITITCITK

模拟输入模拟输出主配电电源资本支出中央控制室客户/服务器通用文件格式

分散控制系统/数字控制系统离散输入设备描述数据链路层离散输出增强设备描述语言紧急停车现场辅助室现场总线访问子层功能块基金会现场总线柔性功能块基金会现场总线电源消防和煤气主机互操性测试人机界面高速以太网国际电工技术委员会输入输出仪表保护功能本质安全信息技术独立双绞线互操作性测试工具

LASLMMAIMAOMLMVNMODOPEXPCSPASP/SPDP&IDPIDPTBPVPLCRARBSILSMSPSSTBTCoOTPEVCR

链路活动调度链路主设备多路模拟输入多路模拟输出手动装载

被控变量(控制器输出)网络管理对象字典运行成本过程控制系统过程自动化系统发布/预订比例/微分控制过程&仪表图

比例/积分/微分控制德国标准计量机构过程变量可编程逻辑控制器比率资源块安全集成等级系统管理给定值安全系统转换块总投入热塑性弹性体虚拟通信资源

前言

基金会现场总线系统工程指南

(AG-181)版本 1.0

序言以及所有的脚注和附录仅用于提供信息,并不属于AG-181的内容。

本文档在现场总线基金会最终用户咨询委员会(EUAC)的指导下制定。为体现其真正价值,它不能一成不变,需要定期审核。因此基金会欢迎所有对此的意见、批评和咨询,通信地址:Chairman

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本文档的现行版本发布时,已经可以从现场总线基金会及其成员处获得高速以太网(HSE)产品。本文档的下个版本将包括HSE安装和实现的指南。本文档中,作者或现场总线基金会对特定销售商/制造商产品的使用并不意味着对其他同类产品隐含的认可。欢迎个人使用本文档,从其他作者未能意识到的资源处发现类似功能的设备。为协助我们更好地制定本文档,如果本文档用户发现此类设备,请将该信息通过上述地址发送给我们。

现场总线基金会一贯欢迎和鼓励所有对此感兴趣的个人促进开发基金会现场总线的标准、建议措施和技术报告。个人参与现场总线基金会标准的制定过程决不意味着其雇主、现场总线基金会、或现场总线基金会研发的标准、建议措施和技术报告对此的认可。

现场总线基金会对最终用户咨询委员会及最终用户咨询委员会成员表示致谢,他们为本指南的制定付出了大量的时间和精力。

基金会特别感谢如下个人,没有他们的奉献本指南就不可能发行:

Ian Verhappen (Editor)

Chris Baltus

John Bazley

Ambrose Hargan

Henry Marks

Norihko EGI

Nola Ogar

Deon Rae

Jim Russel

Herman Storey

Ron Szanyi

Al Chan

Jim Sprague

Ralph A. Hartman IIICE-Pros, Inc.DSMBeca SimonsCSBPMarks & AssociatesIT Engineering (Retired)BP GroupChevron TexacoKeyfleet Pty LtdShell Global SolutionsExxonMobilCanadian NaturalResources LtdSaudi AramcoChairman, EUAC, CanadaEUAC, EuropeEUC, AustraliaEUC, AustraliaEUC, USAEUC, JapanEUC, USAEUC, USAEUAC, AustraliaEUAC, USADirector, Fieldbus FoundationEUC, CanadaEUC, Saudi Arabia

前言

版本号

1.0日期2003年10月2003年12月说明原著编辑修订IVIV版本说明

版本1.0 - 2003年12月

Saudi Aramco对前言的增补

1.3.3改为1.3.2

4.4.3改为4.4.2

8.6.2节的参考文献改为6.5.2到6.7.2。

警告

本指南的使用可能涉及危险材料、操作或设备。本指南不可能预测到所有可能的应用场合或强调危险情况下所有可能的安全事项。本指南用户必须根据用户的特定情况和公司已有的标准和规范,对指南的使用和适用性作出正确的专业判断。在实施本标准之前,用户还必须考虑所有的政府规章限制和已有的安全和健康法规。

免责声明

本文档仅用于提供信息,并以“按现状”的方式出现。将来对本文档进行增补、修改或校正时不再另行通知。现场总线基金会不承担与本文档相关的任何形式、明确或隐含的责任,包括特定场合的销售或适合性责任。在任何情况下,由于本文档的缺陷、错误或遗漏或任何使用或采用文档所造成的任何损失或损害,现场总线基金会将不承担任何责任。

如何使用本文档

本文体现截至发行之日,基金会现场总线H1项目应用中的标准行业规范。为反应该技术的最新发展,包括高速以太网(HSE)的采纳和应用,本文档将定期进行维护和更新。

作者意识到每个设备规划或安装基金会现场总线项目时,并不都希望遵循本手册中列出的所有推荐标准。为此,委员会建议不必要直接修改手册,而是让用户采取交叉索引方式清楚地标明那些需要修改或采用其他方案实施的章节。请参照如下的例子:

“XYZ公司根据6.3.3节的内容,为现场设备提供额外的接地保护。”

建议修改内容或提议可以通过电子邮件发送到[email protected]

目录

1.0 简介1

1.1 目录1

1.2 目的1

1.3 范围1

2.0 参考文献2

3.0 定义3

  缩写3

4.0 现场设备要求9

4.1 对基金会现场总线功能的支持9

4.2 设备诊断10

4.3 现场设备供电11

4.4 工作条件11

4.5 逻辑现场设备11

4.6 工厂组态11

5.0 辅助设备要求12

5.1 主配电电源12

5.2 基金会现场总线电源/功率调节器(FFPS)12

5.3 基金会现场总线终端器12

5.4 基金会现场总线中继器13

5.5 基金会现场总线接线13

5.6 基金会现场总线接线盒13

6.0 现场总线网段设计指南14

6.1 基金会现场总线网段拓朴14

6.2 基金会现场总线接线15

6.3 基金会现场总线电源、接地和避雷保护16

6.4 基金会现场总线网段风险管理18

6.5 本质安全 (IS)装置19

6.6 现场总线本质安全概念(FISCO)装置19

6.7 基金会现场总线的负载和计算20

6.8 基金会现场总线的命名惯例20

7.0 主系统要求21

7.1 使用标准产品21

7.2 备用容量和扩展21

7.3 互操作性21

7.4 主机互操作性能测试(HIST)说明21

7.5 对基金会现场总线功能的支持22

7.6 组态工具23

7.7 冗余&稳定性23

7.8 故障排除、维护和诊断24

7.9 高级诊断和基于计算机的维护24

7.10 评估标准24

8.0 软件组态指南25

8.1 控制系统图形图25

8.2 节点地址分配和命名惯例25

8.3 控制功能本地化26

8.4 组态选项和缺省值26

8.5 报警和警示27

8.6 网段通信和调度28

8.7 数据导入和导出29

8.8 操作员显示29

8.9 软件版本30

8.10 系统管理30

8.11 控制和数据处理30

8.12 系统组态工具32

8.13 显示33

9.0 文档要求349.1 制图349.2 控制叙述359.3 仪表索引/数据库359.4 仪表数据表359.5 材料要求359.6 生产商文档359.7 维护手册3610.0 工厂验收测试要求3910.1 简介3910.2 出厂阶段3910.3 假定3910.4 工厂验收试验(FAT)要求3910.5 FAT程序4011.0 现场安装指南4111.1 简介4111.2 网络安装4111.3 电缆测试程序4111.4 网段检查程序4211.5 回路检查/现场综合测试4411.6 热切换4511.7 实验台仿真测试4611.8 系统研发室4611.9 MCC测试4611.10 备件供应4611.11 多余设备的拆除4611.12 维护程序46

简介

1.1 目录

基金会现场总线工程手册分几个章节。如下是对各章节的说明:

第01节-简介和范围

基金会现场总线工程手册的目的和适用范围。

第02节-参考文献

编辑基金会现场总线工程手册采用的参考文献。

第03节-定义

基金会现场总线技术的专用术语。

第04节-现场设备要求

实现基金会现场总线技术时,对所用现场设备功能的要求。

第05节-辅助设备要求

采用基金会现场总线技术时,对辅助设备(如主配电电源和电源调节器)

的功能要求。

第06节-网络/网段设计准则

设计基金会现场总线网络/网段时,采用的信息、注解和准则。

第07节-主系统要求

实现基金会现场总线技术时,对主系统功能的要求。

第08节-软件组态准则

基金会现场总线策略中组态控制系统软件时采用的信息、注解和准则。

其内容包括控制模块组态、功能块实现、运行状态监视软件组态,以及

报警管理和组态。

第09节-文档要求

设计和维护基金会现场总线时对文档的要求。本章内容包括控制策略、

P&ID和仪表位置图。

第10节-工厂验收实验(FAT)要求

对采用基金会现场总线的控制系统进行工厂验收实验时,其任务和功能

要求。

第11节-现场安装要求

安装现场总线网络时,采用的信息和程序。本章还对检查现场总线系统

所需的程序加以详细说明,以及安装和维护基金会现场总线设备时所需

的工具。1.2 目的制定基金会现场总线系统工程手册的目的是对委托人现有的仪表技术规范进行补充。它详细列出现场总线设备在说明、安装、组态、调试和维护方面与传统模拟量或“智能”仪表的差别。由于本手册包括多个不同“主题”,因此分成几个独立部分,分别描述其“生命周期”内的各组件。本工程手册只强调基金会现场总线的实施。如果工程设计需要,其他现有现场总线技术可以集成到基本过程控制系统中。基金会现场总线主要用于取代传统模拟量输入/输出信号类型。基金会现场总线技术由现场总线基金会制订。本手册谨慎使用术语fieldbus和Fieldbus。小写字母fieldbus是一般性使用,适用于IEC文档定义的所有现场总线。大写字母的Fieldbus特指FOUNDATION fieldbus(基金会现场总线)。1.3 范围对基于基金会现场总线的控制系统,定义其设计、技术规范、安装、组态、调试和维护。本手册只讨论电压模式(并联耦合)介质连接装置,如ISA 50.02定义,通信速率为31.25 Kbit/s(如H1)。本版本的技术规范并不包括基金会现场总线的高速以太网(HSE)版本。基金会现场总线系统包括:所有涉及仪表与控制的应用和方面。因此,除非特别声明,所有基金会仪表和控制系统标准都适应于基金会现场总线系统。但是请注意,只有本文档列出名称的那些标准是特指。根据本文档前面免责声明,本工程手册适用于用户、承包商和控制系统销售商。1.3.1 概述现场总线是一种实现智能现场设备和自动化系统之间全数字、双向的多站式通信连接。基金会现场总线是一种适用于过程自动化仪表的局域网(LAN),其内置功能可将控制应用分散到网络中的各处。1.3.2 项目中需考虑的事项对任何新项目而言,掌握适当的技能至关重要。这一点对现场总线项目同样适用。经验表明对项目组的所有成员、工程师、维护人员和操作人员进行培训是项目成功的关键所在。由于该信息可以通过‘经验’获

得,为尽可能减少返工,培训应在工程的前期展开。

在项目的关键部分聘用适当的顾问,检查并建议下一步的工作,这通常也

是一种明智的投资。

参考文献

2.0 其他参考文献

2.1FOUNDATION Fieldbus Specifications

2.1.1FF-569 Host Interoperability Support Test

2.2Industry Codes and Standards

2.2.1IEC 61158-1:Introductory Guide

2.2.2IEC 61158-2:Physical Layer Specification and Service Definition

2.2.3IEC 61158-3:Data Link Layer (DLL) Service Definition

2.2.4IEC 61158-4:Data Link Layer (DLL) Protocol Specification

2.2.5IEC 61158-5:Application Layer Service Specification

2.2.6IEC 61158-6:Application Layer Protocol Specification

2.2.7IEC 61158-7:System Management

2.2.8IEC 61158-8:Conformance Testing

注意,涉及DDL和应用层的部分包含八种协议,包括基金会现场总线。

实际上,基金会现场总线的标准将与IEC 61158标准相符并且兼容。

2.3 其他参考文献

2.3.1Fieldbus Technical Overview Understanding Fieldbus Technology - Fisher Rosemount

2.3.2Yokogawa TI 38K02A01-01E Fieldbus Book - A Tutorial

2.3.3FOUNDATION Fieldbus Wiring Design & Installation Guidelines

Author - Relcom, Inc.

ISBN - Download @ http://www.relcominc.com/download/fbguide.pdf

2.3.4Fieldbuses for Process Control: Engineering, Operation and Maintenance Author - Jonas Berge ISBN - 1-55617-760-7 (note - ISA publication) Also available in Chinese

2.3.5Industrial Ethernet Planning and Installation Guide

Sponsoring Organization: IAONA e.V

Download @ http://www.iaona-eu-com

2.3.6FOUNDATION Fieldbus: A Pocket Guide

Authors - Ian Verhappen, Augusto Pereira

ISBN - 1-55617-775-5 (note - ISA publication) Also available in Portuguese

3.0 定义

3.1 通用定义

如果操作规程中采用了定义的词语,其定义如下所述。

承包商是指项目、工厂的运行或维护中,负责所有或部分设计、工程、采购、施工、调试或管理的一方。

委托人将承担承包商的全部或部分责任。

生产商/供应商是指生产或提供设备和服务,履行执行承包商指定职责的一方。

委托人是指启动该项目,并最终为设计和施工支付费用的一方。委托人通常要指明技术要求。委托人也可是一个授权的代理商或顾问,代理或代表委托人。

关键字应/必须/将表明为必须遵循的要求。

关键字应该表明,根据以往项目的实施经验,是一种可接受的措施或性能。关键字可能/能表明是一种可接受的措施。B基本设备基本设备是指H1现场总线网段上不具备控制通信能力的任何设备。集线端子块总线上完全被动的无源接头。总线位于主机和现场设备之间,连接多个网段的H1现场总线电缆,有时采用中继器。C能力文件能力文件描述现场总线设备中的通信对象。无需现场总线设备在线,组态设备能够采用设备描述(DD)文件和能力文件组态现场总线系统。通用文件格式文件(CFF)一种软件文件,无需实际设备,主机利用它掌握设备的详细FF功能。能力文件和数值文件采用该文件格式。

通信栈

支持设备通信的分层软件。通信栈是一种设备通信软件,它实现用户层报文的编码和译码、报文传输的确定性控制,以及报文传输。

可组态的

选定并连接标准硬件模块创建系统的能力;或在不修改或更新软件的前提下,通过修改参数改变功能或改变软件功能的能力。

组态

为满足系统要求,对硬件模块的物理安装;或满足系统要求时对软件选项的设定。

连接器

连接器是一种连接导线介质和现场总线设备或其他网段导线的耦合设备。

控制台

一个或多个工作站以及相关设备的总称,例如个人与自动化系统打交道和执行其他功能时采用的打印机和通信设备。

控制回路

控制回路指位于现场总线设备内,或分布在现场总线网络上,以规定速率执行的一组功能块(FB)。

耦合器

耦合器是一种物理接口,位于主干线和分支之间,或主干线和设备之间。周期

设备的输入扫描、算法执行和输出值传送。3.2 基金会现场总线的定义对于现场总线技术的使用和应用中经常遇到的术语,如下给出其定义。与基金会现场总线相关的词汇表可在基金会现场总线网址http://www.fieldbus.org/上找到。A非周期时间通信循环周期内,非发布/预订数据信息传送的时间。该期间内典型传送的信息包括报警/事件,维护/诊断信息,程序调用,被动/联动,显示信息,趋势信息和组态。应用层通信栈中包含对象字典的层。自动化系统由不同模块组成的过程自动化、控制和诊断系统。在物理地址和功能上,上述模块可以分布在工厂内的各区域。自动化系统包括实现监督控制和工厂过程监视所需的所有模块和相关软件。本文档中,自动化系统的定义不包括现场仪表、远程终端设备、辅助系统和管理信息系统。自检测在用户不干预的情况下,系统自动检测并识别系统中任何添加或删除硬件的能力。辅助系统一种控制和/或监视系统,可独立执行特定任务,并且能够与自动化系统

通信。

D

数据链路层(DLL)

数据链路层(DLL)控制现场总线上报文的传输,并通过链路活动调度器(LAS)管理对现场总线的访问。基金会现场总线采用的DLL由IEC 61158和ISA50定义。它包括布布方/预订方,客户/服务器和源点/受点服务。

确定性的

网络上任意两个节点之间的报文输送时,计算最恶劣情况下最大延时的能力。任何根据随机延迟解决控制的网络协议是非确定性的。

设备描述(DD)

设备描述提供虚拟现场设备(VFD)中每个对象的扩展说明,它包括控制系统或主机理解VFD中数据所需的信息。

离散控制

对基于逻辑值(是或否)的输入、算法和输出的控制。在FF中,离散量包括0-255之间的任意整数操作。

离散输入

离散输入-由现场设备发送到主系统的信号。

离散输出

离散输出-由主系统产生,并传送到现场设备的信号。说明:网络管理(NM)支持基金会网络管理器(NMgr)实体利用网络管理代理(NMA)执行网络上的管理操作。每个NMA负责一个设备的通信。NMgr和NMA利用FMS和虚拟通信关系(VCR)进行通信。FISCO现场总线本质安全概念。对于获得认证的FISCO设备,IS网段允许的电源功率增加,因而能够带载更多的设备。说明:根据FISCO设计网络时,无需计算电容和电感等实体参数。柔性功能块(FFB)编程工具创建的具体算法决定了块的功能、块参数的次序和定义,以及块执行所需的时间。除此以处,柔性功能块(FFB)与标准功能块(FB)是类似的。柔性功能块(FFB)通常用于离散过程和混合(批量)过程的控制。可编程序逻辑控制器(PLC)可看作是一种柔性功能块设备。FNICO现场总线非易燃概念。Zone 2区域内现场总线网段允许的电源功率增加,网段能够带载更多的设备。

G

E

EDDL

增强设备描述语言

以太网

HSE现场总线采用的物理和数据链接层。网关将其他协议转换成现场总线协议,例如将HART或Modbus协议接驳到现场总线中。HH1

术语H1用于描述通信速率为31.25 kb/s的现场总线网络。

H1现场设备

H1现场设备是一种能够直接与H1现场总线连接的现场设备。常见的H1现场设备有阀门和变送器。

H1中继器

H1中继器可由总线供电,也可以采用非总线供电方式,对于特定介质,它可以扩展正确发送和接收信号的范围。在H1现场总线网络上,两个设备之间最多可采用四个中继器和/或激活耦合器。中继器将多个网段连在一起,形成更大的网络。

高速以太网(HSE)

高速以太网(HSE)是现场总线基金会运行以太网和IP的主干网络。

HIST

主机互操性测试由基金会实施,其目的是测试主机与FF技术规范的一致性。HSE现场设备

HSE现场设备是一种能够与高速以太网(HSE)现场总线直接连接的现场总线设备。通常的HSE现场设备有HSE链接设备、运行功能块的HSE现场设备和主机。FFF基金会现场总线工厂验收试验(FAT)定购的成套系统在销售商工厂的最终测试。现场总线现场总线是一种连接智能测量和控制设备的数字式、双向的多站式通信连接。它是一种局域网(LAN),可实现先进过程控制、远程输入/输出和高速工厂自动化应用场合。现场总线访问子层(FAS)现场总线访问子层(FAS)将现场总线报文规范(FMS)映射到数据链路层(DLL)。现场总线报文规范(FMS)现场总线报文规范(FMS)包含基金会现场总线中应用层服务的定义。FMS规定访问功能块(FB)参数的服务和报文格式,以及虚拟现场设备(VFD)中定义参数的对象字典(OD)描述。

HSE链接设备

HSE链接设备是一种将H1现场总线网络/网段互联、创建更大系统的设备。HSE交换器

HSE交换器是一种标准以太网设备,可用于连接多个高速以太网(HSE)设

备,如HSE链接设备和SHE现场设备,从而形成更大的HSE网络。链路主设备(LM)链路主设备(LM)可以是任何具备链路活动调度器(LAS)功能的设备,它控制H1现场总线链接上的通信。一个H1链路上至少要有一个LM;其中一个LM设备担任LAS。链接对象

链接对象包含同一设备和多个设备之间链接功能块(FB)输入/输出(I/O)参数的信息。链接对象直接与虚拟通信关系(VCR)连接。

I

输入/输出(I/O)子系统接口

输入/输出(I/O)子系统接口是一种将其他类型通信协议连接到现场总线网段或网段的设备。亦可参见网关。

互用性

在不丧失功能或集成度的前提下,将现场总线网络上一家生产商的设备用另一家设备替换的功能。

可示例化的

根据应用要求,功能块从库中创建多个不同类型的带位号功能块的能力。每个设备的数量由设备内在和其他资源限制。

互操作性

互操作性是指现场总线网络上一家生产商的设备与另一家生产商的设备交互作用时,不会丧失各自的功能。

IS

本质安全

ITK

基金会利用互操作性测试设备标记设备并确认其与相关基金会现场总线标准的一致性。这是一种合格/不合格测试。设备只有通过所有的测试才能标上FF“认证标志”。M媒体访问控制地址分配给各以太网接口芯片的唯一硬件地址。方法方法是是设备描述(DD)的一种补充选项(但非常有用)。方法可用于实现现场设备操作的定义/自动执行程序(例如标定)。模式控制块运行状态,如手动、自动或串级。N网络本文档中采用的术语网络包括一个或多个现场总线网段末端到主系统的接口插件。说明:本文档中,由于已经成为行业规范,术语网段用于表示安装在一对终端器之间的电缆和设备。网络管理(NM)

网络管理(NM)支持基金会网络管理器(NMgr)实体利用网络管理代理(NMA)执行网络上的管理操作。每个NMA负责一个设备的通信。NMgr和NMA利用FMS和虚拟通信关系(VCR)进行通信。

平均噪声

在帧之间的无声周期内,网络上的平均噪声。J接线盒/快速连接站通过终端连接器,接线盒工作站支持对四到八个现场仪表的快速安装。

KO

对象字典

对象字典(OD)包括设备中所有功能块(FB),资源块(RB)和转换块(TB)的参数。通过这些参数,现场总线网络可以对块进行访问。

OPC(过程控制中的对象链接和嵌入技术)

软件应用支持两个独立应用程序之间的双向数据流动。这些应用程序可以在同一个或独立的服务器上运行。

操作员控制台

用于执行监视和控制操作员负责装置所需功能的控制台。L链路链路是一种连接H1现场总线设备的逻辑介质。它由一个或多个通过总线、中继器或耦合器互联的物理网段组态。链路上所有的设备共用一个调度,并由该链路的当前LAS管理。链路活动调度器(LAS)链路活动调度器(LAS)是一种确定的、集中式总线调度程序,它包括一张传输

时刻表,这张时刻表对所有需要周期性传输的设备中的所有数据缓冲器起作用。一个H1现场总线链接上只能有一个链路主设备负责该链路的LAS功能。

P

物理层

物理层接收通信栈的报文并将其转换成现场总线传输介质的物理信号,反之亦然。接头接头是一种长度小于1 m(3.28 ft.)的分支。分支

分支是一种与主干线相连的H1支线,属末级电路。分支的长度从1 m(3.28 ft.)到120 m(394 ft.)。

标准功能块

为实现期望的控制功能,标准功能块内置在现场总线设备中。标准FB提供的自动功能包括模拟输入(AI),模拟输出(AO)和比例/积分/微分(PID)控制。基金会现场总线已经公布了21种标准FB的技术规范。设备中可以存在多种类型的FB。标准FB参数的次序和定义是固定的,并由技术规范定义。

速率/失效数

设备切换模式前,与允许通信失败相对应的数。它通常为“看门狗”定时器。系统管理(SM)

系统管理(SM)实现现场总线上功能块(FB)执行和功能块(FB)参数通信的同步,发布所有设备的日期时间,自动分配设备地址,以及现场总线上参数名或“位号”的搜索。Q静态电流设备功耗,指设备不处于发送状态时的电流。为带载更多的设备和导线更长,静态电流越小越好,尤其是在本质安全应用中。R冗余组态一种系统/子系统组态,发生故障时能够实现自动切换,并且系统功能不会丧失。监督控制其功能包括过程测量、控制算法执行和最终控制设备的操纵,可实现工厂过程的闭环控制。

资源块(RB)

资源块(RB)描述现场设备的特征,如设备名称、生产商和系列号。每台设备中只能存在一个资源块(RB)。T位号

表示控制回路或过程变量,或被测输入量,或计算值,或上述几者的组合,以及所有与控制和输出算法相关的属性集合。每个位号是唯一的。位号ID

分配给输入、输出、设备项和控制块的唯一字母数字码。位号ID可以包含工厂区域的标识符。

终端器

一种安装在传输线末端或接近末端位置的阻抗匹配模块,其特性阻抗与传输线相同。信号失真将引起电流/电压转换时的数据误差,采用终端器可将信号失真的影响降到最低。H1终端器还具有其他更为重要的功能。它将一个设备发送的电流信号转换成网络上所有设备都可以接收的电压信号。

拓朴

现场总线网络的形状和方案(如树形、菊花链、点对点,带分支的总线,等等)。转换块(TB)

转换块(TB)把功能块(FB)从读取传感器和命令输出硬件的本地输入/输出(I/O)功能分开。转换块(TB)包含诸如校准日期和传感器类型的信息。通常每个功能块(FB)的输入或输出都有一个TB通道。变送器

变送器是一种包含电子线路的有源现场总线设备,它采用总线上的数字信号。主干

主干是H1现场总线网络上设备之间的主通信线。主干为网络上的分支供电。S调度调度定义功能块(FB)何时执行,以及总线上数据和状态何时发布。网段H1现场总线的一部分,以特性阻抗为终端。通过中继器可将多个网段连成更大的H1现场总线。一个网段最多可包括32个H1设备。说明:本文档中,由于已经成为行业规范,术语网段用于表示安装在一对终端器之间的电缆和设备。现场总线技术规范中,采用术语网络描述设备系统,而本文档中采用术语互用性。参见ANSI/ISA-50.02, Part 2 (IEC 61158-2):网段 = 现场总线中以特性阻抗为终端的部分。通过中继器连接多个网段组成完整的现场总线。采用多点耦合器可将多个通信组件连接到主干网上的同一点。如果分支过长,要求使用终端以避免反射和失真,可采用有源耦合器。有源中继器可扩展主干网,其长度可超过网络组态规则所允许的单个网段长度。满负荷情况(最大允许连接设备)下,31.25 kbit/s电压模式现场总线的电缆总长度为1900米,包括分支和任意两个设备之间的长度。两个冗余网段之间不得采用非冗余网段。自诊断电子设备监视其自身状态并指示设备内部故障的功能。

定义

U

用户应用

用户应用基于“块”,包括资源块(RB),功能块(FB)和转换块(TB),分别表示不同类型的应用功能。

用户层

用户层实现功能块(FB)和设备描述(DD)的调度,无需客户编程,它支持主系统与设备的通信。

V

虚拟通信关系(VCR)

组态的应用层通道,可为应用程序提供数据传输。基金会现场总线描述了三类VCR:发布方/预订方,客户/服务器和源点/受点。

虚拟现场设备(VFD)

虚拟现场设备(VFD)用于远程查看对象辞典中描述的本地设备数据。典型的设备至少有两个虚拟现场设备(VFD)。

W

向导

向导是Windows的一种自动执行程序,可用于实现方法。工作站

一套电子设备,至少包括一个监视器、键盘和相关的指示设备。

X

Y

Z

版本1.0 - 07 -2003年12月

定义

缩写 说明 缩写 说明AIAOBPSCAPEXCCRC/SCFFDCSDIDDDLLDOEDDLESDFARFASFBFFFFBFFPSF&GHISTHMIHSEIECI/OIPFISITITCITK

模拟输入模拟输出主配电电源资本支出中央控制室客户/服务器通用文件格式

分散控制系统/数字控制系统离散输入设备描述数据链路层离散输出增强设备描述语言紧急停车现场辅助室现场总线访问子层功能块基金会现场总线柔性功能块基金会现场总线电源消防和煤气主机互操性测试人机界面高速以太网国际电工技术委员会输入输出仪表保护功能本质安全信息技术独立双绞线互操作性测试工具

LASLMMAIMAOMLMVNMODOPEXPCSPASP/SPDP&IDPIDPTBPVPLCRARBSILSMSPSSTBTCoOTPEVCR

链路活动调度链路主设备多路模拟输入多路模拟输出手动装载

被控变量(控制器输出)网络管理对象字典运行成本过程控制系统过程自动化系统发布/预订比例/微分控制过程&仪表图

比例/积分/微分控制德国标准计量机构过程变量可编程逻辑控制器比率资源块安全集成等级系统管理给定值安全系统转换块总投入热塑性弹性体虚拟通信资源

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