劉  速

1  引言
現在，現場(chǎng)傳感儀器日趨智能化。當現場(chǎng)傳感儀器所傳送的不僅是單純的數據，還包括異常檢查、統計分析等“信息”時(shí)，就要求記錄儀具備對信息進(jìn)行加工，并以易懂的方式進(jìn)行傳送的功能。橫河電機株式會(huì )社（以下簡(jiǎn)稱(chēng)橫河公司）在其無(wú)紙記錄儀DAQSTATION上增加了現場(chǎng)總線(xiàn)通訊的附加功能，并取得了成功的應用。
2  DAQSTATION概述
橫河公司1999年開(kāi)發(fā)的DAQSTATION DX系列是無(wú)紙記錄儀的一種，同時(shí)也是高性能的數據采集站。為了擴大其網(wǎng)絡(luò )功能，現又開(kāi)發(fā)出了可以對應FoundationTM現場(chǎng)總線(xiàn)（H1）的功能，并在2000年通過(guò)了現場(chǎng)總線(xiàn)基金會(huì )（美國Fieldbus Foundation）的認證。DAQSTATION在獲得免檢之前，接受了現場(chǎng)總線(xiàn)協(xié)會(huì )的互換性實(shí)驗，并在最新版本ITK（Interoperability Test Kit）4.0的測試中合格。此外，在橫河公司的CENTUM系統，以及部分其它公司的主機上，其互換性也得以確認。其特點(diǎn)如下：
①  DX100的最多模擬輸入通道數為12，DX200的最多模擬輸入通道數為30。
②  標準配置Ethernet接口?？梢酝瓿蒄TP數據傳送、WWW監視、用E-mail傳送報警信息等服務(wù)功能。
③  可用大容量存儲媒體（閃存卡、Zip盤(pán)等）保存數據。
④  使用大視角的TFT液晶顯示器，顯示內容豐富。
⑤  報警輸出最多可達24點(diǎn)。
⑥  根據IEC529-IP65標準構造設計，實(shí)現防塵、防水。
⑦  可對應MODBUS、Foundation^TM 現場(chǎng)總線(xiàn)等的通訊。
3  現場(chǎng)總線(xiàn)規格
DAQSTATION的現場(chǎng)總線(xiàn)規格見(jiàn)表1。

表1  現場(chǎng)總線(xiàn)規格

在裝載Foundation^TM 現場(chǎng)總線(xiàn)定義的標準AI（Analog Input）、MAI（Multiple Analog Input）、MAO（Multiple Analog Output）功能模塊的同時(shí)，可以與現場(chǎng)總線(xiàn)上其它儀器實(shí)現發(fā)信、收信，還可以通過(guò)LM（Link Master）功能對現場(chǎng)總線(xiàn)的通訊進(jìn)行控制。
此外，考慮到無(wú)需使用DCS等大規?？刂葡到y的小規模監視應用的情況，還可以另行提供以DQASTATION作為通訊主機構筑系統時(shí)所需要的PC軟件、現場(chǎng)總線(xiàn)工具（DAQSTATION用）。
4  系統軟、硬件構成
4.1  硬件結構
現場(chǎng)總線(xiàn)系統回路構成如圖1所示。

圖1  回路構成圖（模塊圖）

DAQSTATION的現場(chǎng)總線(xiàn)通訊，只是在現場(chǎng)總線(xiàn)模式下，才在已構筑于本體內部的子系統上進(jìn)行實(shí)裝。這樣，幾乎所有的現場(chǎng)總線(xiàn)功能可以在子系統上進(jìn)行構筑，橫河公司在現場(chǎng)儀器上先行開(kāi)發(fā)的資源，也可以得到靈活應用。
另外，現場(chǎng)總線(xiàn)以外的功能由主系統完成，兩者通過(guò)內部的串行通訊交換必要的數據。
4.2  軟件功能
軟件的功能模塊圖如圖2所示。 

圖2  軟件功能模塊圖

DAQSTATION的軟件和硬件一樣，在進(jìn)行數據采集時(shí)，其系統分為主系統和子系統兩部分。
通過(guò)這樣的軟件構成，DAQSTATION將主系統的測量/運算通道采集的模擬數據，經(jīng)過(guò)AI及MAI功能模塊向現場(chǎng)總線(xiàn)上的其它儀器輸出，最大可以達到16點(diǎn)。
另外，通過(guò)MAO功能模塊，可以輸入現場(chǎng)儀器上的模擬數據，最多可以達到8點(diǎn)。同時(shí)通過(guò)運算通道，可以和本機的其它模擬輸入一樣，在主系統上進(jìn)行記錄、顯示，或通過(guò)Ethernet在LAN上發(fā)送信息。
除此之外，由于DAQSTATION上裝載有LM功能，還可以作為現場(chǎng)總線(xiàn)的通訊控制器LAS（Link Active Scheduler）使用。
5  應用實(shí)例
(1)  作為已經(jīng)設置的傳感器的變換器
如圖3所示，在使用DCS等主機系統的環(huán)境下，DAQSTATION可以作為未連接到現場(chǎng)總線(xiàn)上的傳感器的信號變換器。 

      圖3  作為現有傳感器的變換器

在歐美等國，對現行系統進(jìn)行改造、擴展的工廠(chǎng)比新建的工廠(chǎng)更多。這多數是給中央控制室的記錄儀等顯示儀器接入熱電偶等以前已經(jīng)在使用的信號線(xiàn)。如果要將現有傳感器并入現場(chǎng)總線(xiàn)進(jìn)行再利用，DAQSTATION可以既作為顯示裝置使用，又作為將現有傳感器的輸出變換為現場(chǎng)總線(xiàn)信號的變換器，在主機系統上統一工作。這時(shí)使用的是DAQSTATION的AI、MAI功能模塊。
(2)  作為現場(chǎng)顯示裝置
在使用DCS等主機系統的環(huán)境下，現場(chǎng)總線(xiàn)上的所有測量結果通過(guò)現場(chǎng)總線(xiàn)發(fā)送到操作控制臺。同時(shí)，對于中央控制室以外的現場(chǎng)工作人員，也要提供現有測量?jì)x器信息。
 

圖4  作為現場(chǎng)顯示裝置

現在，由于DAQSTATION安裝了MAO功能模塊，可以作為在主機系統的環(huán)境下，對現場(chǎng)儀器的過(guò)程值進(jìn)行監視的現場(chǎng)顯示器。如圖4所示。
(3)  作為小規模測量系統的監視裝置
Foundation^TM現場(chǎng)總線(xiàn)考慮到了現場(chǎng)儀器的分散控制，在不使用DCS等大規?？刂葡到y的情況下，只運用現場(chǎng)儀器就可以進(jìn)行控制。靈活應用DAQSTATION作為監視裝置的特點(diǎn)，將控制裝置及監視系統構筑為現場(chǎng)總線(xiàn)系統。這里，將用于監視、記錄現場(chǎng)過(guò)程值的MAO功能模塊，作為現場(chǎng)總線(xiàn)上進(jìn)行通訊控制的LM進(jìn)行使用。
另外，由于DAQSTATION標準配置了Ethernet端口，用戶(hù)可以在辦公室的計算機上很容易地查看現場(chǎng)數據的變化曲線(xiàn)或獲取數據。