1、第2章 基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線2.1 概述2.2 基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備與安裝2.3 基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線組態(tài)基礎(chǔ)2.4 基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線儀表及應(yīng)用第2章 基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線 基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線（FF） 從自控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、開車運(yùn)行和維護(hù)的整個(gè)過程中都體現(xiàn)了優(yōu)越性。FF系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，節(jié)省了控制設(shè)備。FF高度分散性與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的自治性，使系統(tǒng)運(yùn)行性能提高，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的診斷可隨時(shí)進(jìn)行，使系統(tǒng)可靠性大大改善。FF系統(tǒng)的開放性與互操作性 ，把從多個(gè)廠商處購買部件而集成系統(tǒng)的權(quán)利交給用戶。 FF是儀表和過程控制向數(shù)字化通訊方向發(fā)展而形成的技術(shù)。它不同于其他通訊協(xié)議，僅僅實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的數(shù)字化傳輸，而是用來完成整個(gè)過程控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2、。本書介紹現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，使您了解它的優(yōu)勢(shì)和長(zhǎng)處，并進(jìn)而將這種杰出而可靠的技術(shù)應(yīng)用到您的控制系統(tǒng)中去。 FF目前已經(jīng)應(yīng)用在石化、煉油、化工、石油天然氣、熱電廠、冶金礦山、水處理、造紙、公用（含電站）、食品飲料、制藥、電力、鋼鐵和水泥等領(lǐng)域，F(xiàn)F技術(shù)已經(jīng)運(yùn)用得非常成熟。 據(jù)報(bào)道，目前已經(jīng)在使用的FF總線系統(tǒng)的最大規(guī)模已經(jīng)達(dá)到12000臺(tái)儀表。我國廣西惠州新建的大型石化裝置約采用數(shù)千臺(tái)FF總線儀表，自動(dòng)化的總投資達(dá)到5000萬美元。上海SECCO新建的石化裝置也全部采用FF總線技術(shù)和儀表，合同金額達(dá)到3000萬美元。 2.1 概述2.1.1 基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線發(fā)展背景、特點(diǎn)及應(yīng)用情況2.1.2 一個(gè)典型

3、的工程實(shí)例2.1.3 技術(shù)分析2.1 概述 基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線FF（Foudation Fieldbus）在過程自動(dòng)化領(lǐng)域得到廣泛支持和應(yīng)用，并具有良好發(fā)展前景。 FF總線由低速(FF-H1)和高速(FF-HSE)兩部分組成，其中FF-H1網(wǎng)絡(luò)以ISO/OSI模型為基礎(chǔ)，取其物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)用層，并在應(yīng)用層之上增加了用戶層，構(gòu)成了四層結(jié)構(gòu)的通信模型。FF-H1傳輸速率為31.25Kbps，通信距離可達(dá)1 900m（與傳輸介質(zhì)有關(guān)，可加中繼器延長(zhǎng)），可支持總線供電，支持本質(zhì)安全防爆環(huán)境。 FF-H1主要用于過程工業(yè)（連續(xù)控制）的自動(dòng)化。FF-HSE則采用基于Ethernet (IEEE802.

4、3) +TCP/IP的六層結(jié)構(gòu)，其通信距離為750m和500m。物理傳輸介質(zhì)可支持雙絞線、光纜和無線發(fā)射，協(xié)議符合IEC61158-2標(biāo)準(zhǔn)。FF-HSE主要用于制造業(yè)(離散控制)自動(dòng)化以及邏輯控制、批處理和高級(jí)控制等場(chǎng)合。2.1.1 基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線發(fā)展背景、特點(diǎn)及應(yīng)用情況 1FF總線的前身是ISP和WordFIP標(biāo)準(zhǔn)，ISP協(xié)議是以美國Fisher-Rousemount公司為首，聯(lián)合Foxboro、橫河、ABB、西門子等80家公司制訂的；WordFIP協(xié)議是以Honeywell公司為首，聯(lián)合歐洲等地的150家公司制訂的。迫于用戶壓力和市場(chǎng)需求，1994年9月兩大集團(tuán)合并，成立了現(xiàn)場(chǎng)總線基金會(huì)。

5、現(xiàn)場(chǎng)總線基金會(huì)致力于開發(fā)出國際上統(tǒng)一的現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議。它以ISO/OSI開放系統(tǒng)互連模型為基礎(chǔ)，取其物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、應(yīng)用層為FF通信模型的相應(yīng)層次，并在應(yīng)用層上增加了用戶層。 2FF的最大特色在于它不僅是一種總線，而是一個(gè)系統(tǒng)。它既是網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)也是自動(dòng)化系統(tǒng)。作為新型自動(dòng)化系統(tǒng)，區(qū)別于以前各種自動(dòng)化系統(tǒng)的特征在于它所具有的開放型數(shù)字通信能力，使自動(dòng)化系統(tǒng)具備了網(wǎng)絡(luò)化特征；而作為一種通訊網(wǎng)絡(luò)，有別于其它網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的特征則在于它位于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，其網(wǎng)絡(luò)通信是圍繞完成各種自動(dòng)化任務(wù)進(jìn)行的。 FF總線的低速部分FF-H1是參考了ISO/OSI參考模型,并在此基礎(chǔ)上根據(jù)過程自動(dòng)化系統(tǒng)的特點(diǎn)進(jìn)行演變而得到的。除

6、了實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)總線信號(hào)的數(shù)字通信外，F(xiàn)F-H1具有適用于過程自動(dòng)化的一些特點(diǎn)：支持總線供電、支持本質(zhì)安全、采用令牌總線訪問機(jī)制等。 基于以太網(wǎng)的高速部分HSE充分利用低成本和商業(yè)可用的以太網(wǎng)技術(shù)，并以100Mbit/s到1Gbit/s或更高的速度運(yùn)行。HSE支持所有的FF總線低速部分31.25kbit/s的功能，并支持H1設(shè)備與基于以太網(wǎng)的設(shè)備通過鏈接設(shè)備接口。 HSE現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的另一個(gè)關(guān)鍵特點(diǎn)是，HSE現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備支持標(biāo)準(zhǔn)的FOUNDATION功能模塊，例如AI、AO和PID，也包括新的、具體應(yīng)用于離散控制和I/O子系統(tǒng)集成的“柔性功能模塊”(flexible function block,FFB

7、)等。鏈接設(shè)備和HSE現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備可以結(jié)合進(jìn)一個(gè)單一的、節(jié)約成本的和強(qiáng)大的物理設(shè)備，用于批處理、邏輯PLC和連續(xù)控制。所有或部分的HSE網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備可實(shí)現(xiàn)冗余，以適應(yīng)應(yīng)用中容錯(cuò)的需要。 3基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線這一開放、可互操作的技術(shù)已經(jīng)成為全球范圍內(nèi)領(lǐng)先的數(shù)字化控制系統(tǒng)解決方案。近年來，越來越多的最終用戶采納了基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)。該技術(shù)已廣泛應(yīng)用在石油、天然氣、石油化工、化工食品、制藥、電力、水處理、鋼鐵礦山、造紙、水泥等行業(yè)有著廣泛應(yīng)用，其中石化領(lǐng)域目前是FF總線最主要的應(yīng)用領(lǐng)域。 基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線在大、中、小系統(tǒng)中都有應(yīng)用，但大部分的應(yīng)用在中、小系統(tǒng)中。在過程控制領(lǐng)域，F(xiàn)F已成為公認(rèn)的第一流技術(shù)。從全球

8、范圍內(nèi)看，F(xiàn)F現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的應(yīng)用量一直在增長(zhǎng)，亞太地區(qū)的應(yīng)用也日趨活躍，尤其是中國，已成為主要FF總線技術(shù)應(yīng)用項(xiàng)目的關(guān)鍵市場(chǎng)。現(xiàn)場(chǎng)總線具有很強(qiáng)的性能優(yōu)勢(shì)，它能節(jié)約支出并改善運(yùn)行條件等。為此國內(nèi)一些舊的系統(tǒng)被先進(jìn)的基于現(xiàn)場(chǎng)總線控制平臺(tái)的自動(dòng)化系統(tǒng)所取代。目前中國已有上百個(gè)FF總線應(yīng)用項(xiàng)目，廣泛應(yīng)用在石油、冶金、油氣、食品和飲料以及生物制藥等諸多行業(yè)。 2.1.2一個(gè)典型的工程實(shí)例FF總線在拜耳漕涇工廠的應(yīng)用 上海拜耳漕涇園區(qū)(Bayer Material Science)下屬工廠的涂料廠、公用工程廠和聚酯廠已于2006年建成投產(chǎn)，該項(xiàng)目選用了FF基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線，在儀表選型和安裝調(diào)試方面有自己的特

9、色，特別是聚酯廠，使用的FF現(xiàn)場(chǎng)總線儀表較多，系統(tǒng)設(shè)置明朗、可靠、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用。在2006年上海FF年會(huì)上，該項(xiàng)目工程設(shè)計(jì)人員提供了專題報(bào)告，反映很熱烈。 1.設(shè)備的選用和總量 該項(xiàng)目已使用了6套艾默生的DeltaV系統(tǒng)，其中涂料廠、公用工程廠、聚脂廠近期使用了DeltaV74版本和大量的FF設(shè)備；涂料廠為600臺(tái)(全部模擬量設(shè)備)；公用工程廠為300臺(tái)(另外有HART設(shè)備在單元包中)；聚脂廠為2200臺(tái)。2.網(wǎng)段設(shè)計(jì)塑料廠網(wǎng)段布局中，在1個(gè)H1例段上接兩個(gè)子網(wǎng)段，聚酯廠網(wǎng)段布局為FF設(shè)備最大安裝數(shù)量為8臺(tái)，每個(gè)網(wǎng)段的最大閥門安裝數(shù)為2臺(tái)(閥門定位器為2個(gè))，每個(gè)網(wǎng)段的備用的分支數(shù)為2個(gè)，每個(gè)分

10、支上的FF設(shè)備為1臺(tái)，也就是8：2：2：1模式。具體見圖2.1所示，采用了兩個(gè)網(wǎng)段保護(hù)器，圖2.2僅采用一個(gè)網(wǎng)段保護(hù)器。3.輔助設(shè)備及電纜（1）接線箱：涂料廠：接線箱使用刀式開關(guān)終端公用工程廠：Relcom的Mega-block接線箱聚脂廠：帶有P+F網(wǎng)段保護(hù)和現(xiàn)場(chǎng)隔離的接線箱（2）現(xiàn)場(chǎng)總線輔助部件，包括電源模塊和診斷模塊、網(wǎng)段保護(hù)器和保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備短路的現(xiàn)場(chǎng)安全柵由P+F Powerhubs提供。 在某些場(chǎng)合，浪涌保護(hù)也可以用在保護(hù)網(wǎng)段非閃電直接擊中的浪涌破壞. （3）每個(gè)網(wǎng)段主干電纜：?jiǎn)胃p絞線電纜4.現(xiàn)場(chǎng)儀表選型（1）流量?jī)x表： 科里奧利流量計(jì)：E+H Promass；艾默生Micromo

11、tion； 渦街流量計(jì)：艾默生8800系列，E+H Prowirl； 電磁流量計(jì)：E+H Promag； 超聲波流量計(jì)：E+H Prosonic Flow；（2）壓力儀表： E+H CerabarDeltabar；艾默生3051；Siemens Sitrans P；（3）溫度儀表： 艾默生3244系列、848系列；Wika 5350；（4）料位儀表： 雷達(dá)： E+H FMR240、E+H FMR230；超聲波 E+H Prosonic Level；圖2.1 FF網(wǎng)段布局圖(聚酯廠，2個(gè)接線箱)（5）分析儀表： PH計(jì)：艾默生TR200；電導(dǎo)計(jì)艾默生400VP（6）控制閥門： Samson378

12、7定位器；圖2.2 FF網(wǎng)段布局圖(聚酯廠，1個(gè)接線箱) 2.1.3技術(shù)分析1基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線的主要技術(shù) 基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線圍繞工廠底層網(wǎng)絡(luò)和全分布自動(dòng)化系統(tǒng)這兩個(gè)方面形成了它的技術(shù)特色。其主要技術(shù)內(nèi)容有： (1)基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線的通信技術(shù)。 它包括基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線的通信模型、通信協(xié)議、通信控制器芯片、通信網(wǎng)絡(luò)與系統(tǒng)管理等內(nèi)容。它涉及一系列與網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的硬、軟件，如通信棧軟件，被稱之為圓卡的儀表用通信接口卡，F(xiàn)F與計(jì)算機(jī)的接口卡，各種網(wǎng)關(guān)、網(wǎng)橋、中繼器等。它是現(xiàn)場(chǎng)總線的核心基礎(chǔ)技術(shù)之一；無論對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備的開發(fā)制造單位，還是系統(tǒng)設(shè)計(jì)單位、系統(tǒng)集成商以至用戶，都具有重要作用。 (2)標(biāo)準(zhǔn)化功能塊(FB，F(xiàn)

13、unction Block)與功能塊應(yīng)用進(jìn)程(FBAP，F(xiàn)unction Block Application Process)。 它提供一個(gè)通用結(jié)構(gòu)，把實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)所需的各種功能劃分為功能模塊，使其公共特性標(biāo)準(zhǔn)化，規(guī)定它們各自的輸入、輸出、算法、事件、參數(shù)與塊控制圖，并把它們組成為可在某個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中執(zhí)行的應(yīng)用進(jìn)程。便于實(shí)現(xiàn)不同制造商產(chǎn)品的混合組態(tài)與調(diào)用。功能塊的通用結(jié)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)開放系統(tǒng)構(gòu)架的基礎(chǔ)，也是實(shí)現(xiàn)各種網(wǎng)絡(luò)功能與自動(dòng)化功能的基礎(chǔ)。(3)設(shè)備描述(DD，Device Description)與設(shè)備描述語言(DDL，Device Description Language)。 為實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備

14、的互操作性，支持標(biāo)準(zhǔn)的功能塊操作，基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線采用了設(shè)備描述技術(shù)。設(shè)備描述為控制系統(tǒng)理解來自現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的數(shù)據(jù)意義提供必需的信息，因而也可以看作控制系統(tǒng)或主機(jī)對(duì)某個(gè)設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序，即設(shè)備描述是設(shè)備驅(qū)動(dòng)的基礎(chǔ)。設(shè)備描述語言是一種用以進(jìn)行設(shè)備描述的標(biāo)準(zhǔn)編程語言。 采用設(shè)備描述器，把DDL編寫的設(shè)備描述的源程序轉(zhuǎn)化為機(jī)器可讀的輸出文件。控制系統(tǒng)正是憑借這些機(jī)器可讀的輸出文件來理解各制造商的設(shè)備的數(shù)據(jù)意義。現(xiàn)場(chǎng)總線基金會(huì)把基金會(huì)的標(biāo)準(zhǔn)DD和經(jīng)基金會(huì)注冊(cè)過的制造商附加DD寫成CD-ROM，提供給用戶。 (4)現(xiàn)場(chǎng)總線通信控制器與智能儀表或工業(yè)控制計(jì)算機(jī)之間的接口技術(shù)。 在現(xiàn)場(chǎng)總線的產(chǎn)品開發(fā)中，常采用OEM

15、集成方法構(gòu)成新產(chǎn)品。已有多家供應(yīng)商向市場(chǎng)提供FF集成通信控制芯片、通信棧軟件、圓卡等。把這些部件與其他供應(yīng)商開發(fā)的、或自行開發(fā)的、完成測(cè)量控制功能的部件集成起來，組成現(xiàn)場(chǎng)智能設(shè)備的新產(chǎn)品。 要將總線通信圓卡與實(shí)現(xiàn)變送、執(zhí)行功能的部件構(gòu)成一個(gè)有機(jī)的整體，要通過FF的PC接口卡將總線上的數(shù)據(jù)信息與上位的各種MMI(即人機(jī)接口)軟件、高級(jí)控制算法融為一體，尚有許多智能儀表本身及其與通信軟硬件接口的開發(fā)要做。 如與MMI軟件連接中的OPC技術(shù)。OPC技術(shù)是指用于過程控制的對(duì)象鏈接嵌入(OLE，Object Linking and Embedding)技術(shù)，即OLE in Process Control

16、技術(shù)。OLE是Microsoft公司在PC機(jī)中采用的PC組件(PC Component)技術(shù)，把這一技術(shù)引入到過程控制系統(tǒng)，使現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)較容易地與現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)平臺(tái)結(jié)合起來，使工廠網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)層次可以在網(wǎng)絡(luò)上共享數(shù)據(jù)與信息。可以認(rèn)為，OPC技術(shù)是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)開放式傳輸?shù)幕A(chǔ)。 (5)系統(tǒng)集成技術(shù)。 它包括通信系統(tǒng)與控制系統(tǒng)的集成，如網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)組態(tài)、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹⑴渚€、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)管理、控制系統(tǒng)組態(tài)、人機(jī)接口、系統(tǒng)管理維護(hù)等。這是一項(xiàng)集控制、通信、計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)等多方面的知識(shí)，集軟硬件于一體的綜合性技術(shù)。它在現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)開發(fā)初期，在技術(shù)規(guī)范、通信軟硬件尚不十分成熟之時(shí)，具有其特殊的意義。對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)單位、用

17、戶、系統(tǒng)集成商更是具有重要作用。 (6)系統(tǒng)測(cè)試技術(shù)。 它包括通信系統(tǒng)的一致性與互可操作性測(cè)試技術(shù)、總線監(jiān)聽分析技術(shù)、系統(tǒng)的功能和性能測(cè)試技術(shù)。一致性與互可操作性測(cè)試是為保證系統(tǒng)的開放性而采取的重要措施。一般要經(jīng)授權(quán)過的第三方認(rèn)證機(jī)構(gòu)作專門測(cè)試，驗(yàn)證符合統(tǒng)一的技術(shù)規(guī)范后，將測(cè)試結(jié)果交基金會(huì)登記注冊(cè)，授予FF標(biāo)志。只有具備了FF標(biāo)志的現(xiàn)場(chǎng)總線產(chǎn)品，才是真正的FF產(chǎn)品，其通信的一致性與系統(tǒng)的開放性才有相應(yīng)保障。有時(shí)，對(duì)由具有FF標(biāo)志的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備所組成的實(shí)際系統(tǒng)，還需進(jìn)一步進(jìn)行互可操作性測(cè)試和功能性能測(cè)試，以保證系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，并達(dá)到所要求的性能指標(biāo)。總線監(jiān)聽分析用于測(cè)試判斷總線上通信信號(hào)的流通狀態(tài)，

18、以便于通信系統(tǒng)的調(diào)試、診斷與評(píng)價(jià)。 對(duì)由現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備構(gòu)成的自動(dòng)化系統(tǒng)，功能、性能測(cè)試技術(shù)還包括對(duì)其實(shí)現(xiàn)的各種控制系統(tǒng)功能的能力、指標(biāo)參數(shù)的測(cè)試。并可在測(cè)試基礎(chǔ)上進(jìn)一步開展對(duì)通信系統(tǒng)、自動(dòng)化系統(tǒng)綜合指標(biāo)的評(píng)價(jià)。2通信系統(tǒng)的主要組成部分及其相互關(guān)系 基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線的核心部分之一是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)總線信號(hào)的數(shù)字通信。為了實(shí)現(xiàn)通信系統(tǒng)的開放性，其通信模型參考了ISOOSI參考模型，并在此基礎(chǔ)上根據(jù)自動(dòng)化系統(tǒng)的特點(diǎn)進(jìn)行演變后得到的。基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線的參考模型只具備ISOOSI參考模型七層中的三層，即物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)用層，并按照現(xiàn)場(chǎng)總線的實(shí)際要求，把應(yīng)用層劃分為兩個(gè)子層-總線訪問子層與總線報(bào)文規(guī)范子層。省去了

19、中間的36層，即不具備網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、會(huì)話層與表示層。 另外，F(xiàn)F在原有ISOOSI參考模型第七層應(yīng)用層之上增加了新的一層-用戶層。這樣可以將通信模型共有四層，圖2.3為基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線（FF）通信模型和OSI參考模型。其中，物理層規(guī)定了信號(hào)如何發(fā)送；數(shù)據(jù)鏈路層規(guī)定如何在設(shè)備間共享網(wǎng)絡(luò)和調(diào)度通信；應(yīng)用層則規(guī)定了在設(shè)備間交換數(shù)據(jù)、命令、事件信息以及請(qǐng)求應(yīng)答中的信息格式。用戶層則用于組成用戶所需要的應(yīng)用程序，如規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的功能塊、設(shè)備管理，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)管理、系統(tǒng)管理等。 實(shí)際上，在相應(yīng)軟硬件開發(fā)的過程中，往往把除去最下端的物理層和最上端的用戶層之后的中間部分作為一個(gè)整體，統(tǒng)稱為通信棧。這時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)總線的通信

20、參考模型可看作三層。OSI參考模型 FF通信模型應(yīng)用層 7表示層 6會(huì)話層 5傳輸層 4網(wǎng)絡(luò)層 3數(shù)據(jù)鏈路層 2物理層 1現(xiàn)場(chǎng)總線報(bào)文規(guī)范子層（FMS）現(xiàn)場(chǎng)總線訪問子層 （FAS）省略36層數(shù)據(jù)鏈路層 （DLL）物理層 （PHY）用戶層圖2.3 基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線（FF）通信模型和OSI參考模型 變送器、執(zhí)行器等都屬于現(xiàn)場(chǎng)總線物理設(shè)備。每個(gè)具有通信能力的現(xiàn)場(chǎng)總線物理設(shè)備都應(yīng)具有通信模型。圖2.4從物理設(shè)備構(gòu)成的角度表明了通信模型的主要組成部分及其相互關(guān)系。它在分層模型的基礎(chǔ)上更詳細(xì)地表明了通信的主要組成部分。從圖中可以看到，通信參考模型所對(duì)應(yīng)的四個(gè)分層，即物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、應(yīng)用層、用戶層，并按各

21、部分在物理設(shè)備中要完成的功能，被分為三大部分：通信實(shí)體、系統(tǒng)管理內(nèi)核和功能塊應(yīng)用進(jìn)程。 各部分之間通過虛擬通信關(guān)系VCR，virtual communication relationship)來溝通信息。VCR表明了兩個(gè)或多個(gè)應(yīng)用進(jìn)程之間的關(guān)聯(lián)，或者說，虛擬通信關(guān)系是各應(yīng)用之間的邏輯通信通道，它是總線訪問子層所提供的服務(wù)。圖2.4 通信模型的主要組成部分及其相互關(guān)系 通信實(shí)體貫穿從物理層到用戶層的所有各層。由各層協(xié)議與網(wǎng)絡(luò)管理代理共同組成。通信實(shí)體的任務(wù)是生成報(bào)文與提供報(bào)文傳送服務(wù)，是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)總線信號(hào)數(shù)字通信的核心部分。層協(xié)議的基本目標(biāo)是要構(gòu)成虛擬通信關(guān)系。網(wǎng)絡(luò)管理代理則是要借助各層及其層管理

22、實(shí)體，支持組態(tài)管理、運(yùn)行管理、出錯(cuò)管理的功能。 各種組態(tài)、運(yùn)行、故障信息保持在網(wǎng)絡(luò)管理信息庫(NMIB，network management information base)中，并由對(duì)象字典（DD，Object Dictionary)來描述。對(duì)象字典為設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)可視對(duì)象提供定義與描述。 為了明確定義、理解對(duì)象，把有如數(shù)據(jù)類型、長(zhǎng)度一類的描述信息保留在對(duì)象字典中。可以通過網(wǎng)絡(luò)得到這些保留在OD中的網(wǎng)絡(luò)可視對(duì)象的描述信息。系統(tǒng)管理內(nèi)核(SMK，system management kernel)在模型分層結(jié)構(gòu)中只占有應(yīng)用層和用戶層的位置。 系統(tǒng)內(nèi)核主要負(fù)責(zé)與網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)相關(guān)的管理任務(wù)，如確立本設(shè)備在網(wǎng)

23、段中的位置，協(xié)調(diào)與網(wǎng)絡(luò)上其他設(shè)備的動(dòng)作和功能塊執(zhí)行時(shí)間。 用來控制系統(tǒng)管理操作的信息被組織成對(duì)象，存儲(chǔ)在系統(tǒng)管理信息庫(SMIB，system management information base)中。系統(tǒng)管理內(nèi)核包含有現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)和可操作參數(shù)，它的任務(wù)是在設(shè)備運(yùn)行之前將基本的系統(tǒng)信息置入SMIB，然后根據(jù)系統(tǒng)專用名，分配給該設(shè)備一個(gè)永久(固定)的數(shù)據(jù)鏈接地址，并在不影響網(wǎng)絡(luò)上其他設(shè)備運(yùn)行的前提下，把該設(shè)備帶入到運(yùn)行狀態(tài)。系統(tǒng)管理內(nèi)核采用系統(tǒng)管理內(nèi)核協(xié)議與遠(yuǎn)程SMK通信。 當(dāng)設(shè)備加入到網(wǎng)絡(luò)之后，可以按需要設(shè)置遠(yuǎn)程設(shè)備和功能塊。由SMK提供對(duì)象字典服務(wù)。如在網(wǎng)絡(luò)上對(duì)所有設(shè)備廣播對(duì)象名

24、，等待包含這一對(duì)象的設(shè)備的響應(yīng)，而后獲取網(wǎng)絡(luò)中有關(guān)對(duì)象的信息。 為協(xié)調(diào)與網(wǎng)絡(luò)上其他設(shè)備的動(dòng)作和功能塊同步，系統(tǒng)管理還為應(yīng)用時(shí)鐘同步提供一個(gè)通用的應(yīng)用時(shí)鐘參考，使每個(gè)設(shè)備能共享共同的時(shí)間基準(zhǔn)，并可通過調(diào)度來控制功能塊執(zhí)行時(shí)間。 功能塊應(yīng)用進(jìn)程(FBAP，function block application process)在模型分層結(jié)構(gòu)中位于應(yīng)用層和用戶層。功能塊應(yīng)用進(jìn)程主要用于實(shí)現(xiàn)用戶所需要的各種功能。 每種功能塊被單獨(dú)定義，并可為其他塊所調(diào)用。由多個(gè)功能塊及其相互連接，集成為功能塊應(yīng)用。在功能塊應(yīng)用進(jìn)程這部分，除了功能塊對(duì)象之外，還包括對(duì)象字典OD和設(shè)備描述DD。采用OD和DD來簡(jiǎn)化設(shè)備的互

25、操作，因而也可以把OD和DD看作支持功能塊應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)化工具。3協(xié)議數(shù)據(jù)的構(gòu)成與層次 圖2.5表明了現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議數(shù)據(jù)的生成過程，而且動(dòng)態(tài)表明了現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議數(shù)據(jù)內(nèi)容和模型中每層所附加的信息。它也從一個(gè)角度反映了現(xiàn)場(chǎng)總線報(bào)文信息的形成過程。 如某個(gè)用戶要將數(shù)據(jù)通過現(xiàn)場(chǎng)總線發(fā)往其他設(shè)備，首先在用戶層形成用戶數(shù)據(jù)，并把它們送往總線報(bào)文規(guī)范層（FMS）處理，每幀最多可發(fā)送251個(gè)8位字節(jié)的用戶數(shù)據(jù)信息；然后依次送往現(xiàn)場(chǎng)總線訪問子層（FAS）和數(shù)據(jù)鏈路層（DLL）；用戶數(shù)據(jù)信息在FAS，F(xiàn)MS，DLL各層分別加上各層的協(xié)議控制信息，在數(shù)據(jù)鏈路層還加上幀校驗(yàn)信息（一般為CRC校驗(yàn)碼）后，送往物理層將數(shù)據(jù)打包，

26、即加上幀前、幀后定界碼，也就是開頭碼、幀結(jié)束碼，并在開頭碼之前再加上用于時(shí)鐘同步的前導(dǎo)碼(或稱之為同步碼)。 該圖還標(biāo)明了各層所附的協(xié)議信息的字節(jié)數(shù)。信息幀形成之后，還要通過物理層轉(zhuǎn)換為符合規(guī)范的物理信號(hào)，在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的管理控制下，發(fā)送到現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)段上。2.2 基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備與安裝2.2.1 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)2.2.2 主要連接件和接口設(shè)備2.2.3 電纜、布線和電源（安裝調(diào)試）2.2.4 基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備的本質(zhì)安全2.2 基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備與安裝 一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)是由一個(gè)或者多個(gè)網(wǎng)段組成，每個(gè)網(wǎng)段一般包含幾個(gè)運(yùn)行儀表、連接件、接口設(shè)備、電纜、安全柵，另外還需要一個(gè)電源和設(shè)在每個(gè)網(wǎng)段末

27、端的終端器。現(xiàn)場(chǎng)總線的安裝與布線規(guī)則自然不同于傳統(tǒng)的4mA20mA布線。要遵循一定的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行布線。2.2.1網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) FF現(xiàn)場(chǎng)總線的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)較靈活，如圖2.6所示，通常包括點(diǎn)到點(diǎn)型、帶分支的總線型、菊花鏈型和樹型。同時(shí)，這幾種結(jié)構(gòu)還可組合在一起構(gòu)成混合性結(jié)構(gòu)。其中，帶分支的總線型和樹型在工程中使用較多。圖2.5 現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議數(shù)據(jù)的生成 FF總線網(wǎng)絡(luò)可以包含1個(gè)或多個(gè)互連的H1鏈路。1條H1鏈路可連接1個(gè)或幾個(gè)H1設(shè)備，2個(gè)或多個(gè)H1設(shè)備之間可通過H1網(wǎng)橋?qū)崿F(xiàn)互連。H1總線網(wǎng)段的主要特性參數(shù)見表2.1。不包含H1網(wǎng)橋的鏈接設(shè)備也可以實(shí)現(xiàn)H1報(bào)文的重發(fā)功能。圖2.6 FF總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)2.2

28、.2 主要連接件和接口設(shè)備 FF總線系統(tǒng)中，主站可以通過一個(gè)接口直接和現(xiàn)場(chǎng)級(jí)網(wǎng)絡(luò)相連，也可以通過一個(gè)鏈路設(shè)備經(jīng)過主站級(jí)網(wǎng)絡(luò)后再和現(xiàn)場(chǎng)級(jí)網(wǎng)絡(luò)連接。像筆記本電腦那樣的手持設(shè)備則是通過接口和現(xiàn)場(chǎng)級(jí)網(wǎng)絡(luò)連接。不管是接口還是鏈路設(shè)備都是通過端口和現(xiàn)場(chǎng)級(jí)網(wǎng)絡(luò)相連的。一塊接口卡或者一臺(tái)鏈路設(shè)備往往有不止一個(gè)端口，因此可以接幾個(gè)現(xiàn)場(chǎng)級(jí)網(wǎng)絡(luò)。若干臺(tái)鏈路設(shè)備又可以通過主站級(jí)網(wǎng)絡(luò)連成一個(gè)大系統(tǒng)。同樣，接口也可以設(shè)計(jì)成可插入一個(gè)計(jì)算機(jī)或IO子系統(tǒng)的若干塊卡或模板 。 接口的每一個(gè)端口能支持的設(shè)備數(shù)量是有限的。由于線路電阻和設(shè)備的功耗等帶來的電氣限制，大部分的裝置只支持約16臺(tái)設(shè)備，所以市場(chǎng)上的接口通常也就支持這么多設(shè)

29、備。表2.1 H1總線網(wǎng)段的主要特性參數(shù) 傳輸速率31.25Kbps31.25Kbps31.25Kbps信號(hào)類型電壓電壓電壓拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)總線/菊花鏈/樹型總線/菊花鏈/樹型總線/菊花鏈/樹型通信距離1900m1900m1900m分支長(zhǎng)度120m120m120m供電方式非總線供電總線供電總線供電本質(zhì)安全不支持不支持支持設(shè)備數(shù)段232112261接口卡 基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線接口卡是FF現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備之一，用于連接計(jì)算機(jī)和FF現(xiàn)場(chǎng)儀表等設(shè)備，是計(jì)算機(jī)與FF現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備間的信息通道和通信指揮調(diào)度中心。 接口可以是一個(gè)通信模板，插在傳統(tǒng)系統(tǒng)中常規(guī)I/O子系統(tǒng)的背板上。接口也可以是插在計(jì)算機(jī)里的一塊卡。計(jì)算

30、機(jī)接口有許多不同的形式，有插在計(jì)算機(jī)背板的插槽里的內(nèi)置式的，也有與計(jì)算機(jī)USB端口連接的，或者像PCMCIA(PC卡)一樣插入的。PC-H1接口卡就是插于PC機(jī)內(nèi)的接口卡，它符合PC標(biāo)準(zhǔn)和FF規(guī)范，用來將PC機(jī)和H1網(wǎng)段連接起來，使PC機(jī)成為H1網(wǎng)絡(luò)的操作監(jiān)控設(shè)備。 圖2.7為PCI302現(xiàn)場(chǎng)總線接口卡，PCI卡可以直接插在計(jì)算機(jī)內(nèi)置的16位ISA總線上，從而使監(jiān)控系統(tǒng)很容易獲得現(xiàn)場(chǎng)總線數(shù)據(jù)。圖2.7 PCI302現(xiàn)場(chǎng)總線接口卡 功能強(qiáng)大的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，PCI卡大小為PC機(jī)AT卡的3/4，在安裝到工業(yè)用計(jì)算機(jī)上時(shí)，可以進(jìn)行熱插/拔。它攜帶4個(gè)smar的調(diào)制解調(diào)器芯片，1個(gè)雙通道存儲(chǔ)器的32MIPS

31、 RISC指令CPU，所有這些特點(diǎn)都保證了它的強(qiáng)大功能及獲得數(shù)據(jù)的完整性。 PCI卡與現(xiàn)場(chǎng)總線的接口全部通過卡后端的DB37 公頭接口來完成，它是用SC71電纜制成的，連接與斷開非常方便。圖2.8為SC71 電纜圖。圖2.8 SC71 電纜圖2鏈路設(shè)備 鏈路設(shè)備通過高速主站級(jí)網(wǎng)絡(luò)把現(xiàn)場(chǎng)級(jí)網(wǎng)絡(luò)直接和主站連接起來，或者通過遠(yuǎn)程I/O網(wǎng)絡(luò)的方式連接場(chǎng)級(jí)網(wǎng)絡(luò)直接和主站，這樣就不需要I/O子系統(tǒng)的接口模板了，圖2.9為DFI302現(xiàn)場(chǎng)總線(FF)/以太網(wǎng)(Ethernet)通用網(wǎng)橋。鏈路設(shè)備作為信息的緩沖器以照顧兩個(gè)級(jí)別網(wǎng)絡(luò)之間傳輸速度的差別。鏈路設(shè)備連接現(xiàn)場(chǎng)級(jí)和主站級(jí)的結(jié)構(gòu)圖見圖2.10。圖2.9 D

32、FI302現(xiàn)場(chǎng)總線(FF)/以太網(wǎng)(Ethernet)通用網(wǎng)橋 把FF-H1和HSE網(wǎng)絡(luò)連接起來時(shí)都要使用鏈路設(shè)備。鏈路設(shè)備、現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備電源、阻抗和終端器可以集成為一臺(tái)設(shè)備。一臺(tái)鏈路設(shè)備可以具有多個(gè)端口，也可以執(zhí)行輔助功能，例如起傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)器的作用。圖2.10 鏈路設(shè)備連接現(xiàn)場(chǎng)級(jí)和主站級(jí) 在有效性要求較高的情況，可以采用冗余的鏈路設(shè)備，即有一個(gè)備用的鏈路設(shè)備。圖2.11就是采用兩個(gè)獨(dú)立的鏈路設(shè)備同時(shí)連接到現(xiàn)場(chǎng)級(jí)網(wǎng)絡(luò)上。使得兩個(gè)全程獨(dú)立的數(shù)據(jù)通道與主站相連。當(dāng)有一個(gè)接口發(fā)生故障時(shí)，作為備用的鏈路設(shè)備立刻起作用，這就保證了仍能有一個(gè)過程窗口，確保現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)送達(dá)操作員。圖2.11 冗余的鏈路設(shè)備3終

33、端器 終端器是安裝在傳輸電纜的首端和末端的阻抗匹配器，圖2.12為終端器BT302。每段總線必須有2個(gè)，而且只能有2個(gè)終端器。H1網(wǎng)段終端器的連接見圖2.13。終端器可以避免總線信號(hào)在長(zhǎng)線傳輸時(shí)于電纜兩端產(chǎn)生信號(hào)波反射和信號(hào)失真。終端器有外置式和內(nèi)置式兩類，其中外置式是獨(dú)立產(chǎn)品，供用戶選購并安裝于總線首、末端；內(nèi)置式已安裝在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、電源、本質(zhì)安全柵、PC-H1接口卡、端子排內(nèi)。在安裝前要了解清楚某臺(tái)設(shè)備或附件是否有內(nèi)置終端器，避免重復(fù)使用，影響總線的數(shù)據(jù)傳輸。 圖2.12 終端器BT302 Smar公司現(xiàn)場(chǎng)總線終端器BT302如圖2-11，用來防止現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)中的信號(hào)反射和噪聲。尺寸小，特殊

34、的形狀，使用兩個(gè)螺釘就可以方便的直接安裝在接線盒中。BT302采用工業(yè)級(jí)包裝，內(nèi)部電路層層密封，消除潮濕和環(huán)境其他因素的影響。BT302 取得本安認(rèn)證。圖2.13 H1網(wǎng)段的基本構(gòu)成4中繼器 中繼器用來擴(kuò)展H1網(wǎng)段。由于信號(hào)沿著信號(hào)線逐步衰減，所以網(wǎng)段的長(zhǎng)度是有限制的。中繼器包含一個(gè)芯片，芯片能對(duì)從一端接收到的信號(hào)進(jìn)行同步刷新并放大其電平，中繼器恢復(fù)了原信號(hào)的對(duì)稱性和振幅，克服了衰減。中繼器是雙向電隔離的，它被用來把若干網(wǎng)段接在一起形成一個(gè)較大的網(wǎng)絡(luò)，最多可以把32個(gè)同樣的網(wǎng)段接在一起。但是，網(wǎng)絡(luò)上的兩個(gè)設(shè)備之間最多不能超過4個(gè)中繼器，也就是說，兩個(gè)設(shè)備之間最多只能有5個(gè)網(wǎng)段(圖2.14)。4

35、個(gè)中繼器串聯(lián)時(shí)，如果采用A型電纜，其總長(zhǎng)度可達(dá)到1.9km的5倍，即9.5km。中繼器不能向網(wǎng)段提供電源，所以接有總線供電設(shè)備的網(wǎng)段必須另外提供電源。必須在中繼器的另外兩個(gè)端子上加電源。 另外，還可以使用中繼器向新網(wǎng)段上添加新設(shè)備。當(dāng)一條網(wǎng)段上的設(shè)備多于32臺(tái)時(shí)，就要使用中繼器。一個(gè)新網(wǎng)段中，除了中繼器這臺(tái)設(shè)備外還可再增加31臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。 所以使用4臺(tái)中繼器時(shí)，5條網(wǎng)段中總設(shè)備數(shù)為160臺(tái)，除去4臺(tái)中繼器，實(shí)際可擴(kuò)展到156臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備或現(xiàn)場(chǎng)儀表。圖2.14 任兩個(gè)設(shè)備之間最多可有4個(gè)中繼器 圖2.15 smar中繼器DF48 另外，還可以使用中繼器向新網(wǎng)段上添加新設(shè)備。當(dāng)一條網(wǎng)段上的設(shè)備多于3

36、2臺(tái)時(shí)，就要使用中繼器。一個(gè)新網(wǎng)段中，除了中繼器這臺(tái)設(shè)備外還可再增加31臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。所以使用4臺(tái)中繼器時(shí)，5條網(wǎng)段中總設(shè)備數(shù)為160臺(tái)，除去4臺(tái)中繼器，實(shí)際可擴(kuò)展到156臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備或現(xiàn)場(chǎng)儀表。5網(wǎng)橋 網(wǎng)橋把數(shù)據(jù)從一個(gè)網(wǎng)絡(luò)傳送到另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，使得處于兩個(gè)不同網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備可以互相通話(圖2.16)。在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上的所有設(shè)備都有不同的節(jié)點(diǎn)地址。即使它們處在同一網(wǎng)絡(luò)的不同網(wǎng)段，也不會(huì)有地址重復(fù)。但是，在不同網(wǎng)絡(luò)上的兩個(gè)設(shè)備就有可能有同樣的節(jié)點(diǎn)地址。網(wǎng)橋可以保證設(shè)備不會(huì)被混淆。網(wǎng)橋具有極強(qiáng)的軟件功能。在實(shí)際使用中并不是把網(wǎng)橋本身作為一個(gè)設(shè)備，而是把它作為多端口鏈路設(shè)備或接口卡的一個(gè)組成部分。圖2.9為DFI3

37、02現(xiàn)場(chǎng)總線(FF)/以太網(wǎng)(Ethernet)通用網(wǎng)橋。 圖2.16 網(wǎng)橋使兩個(gè)不同網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備可以互相通話 2.2.3 電纜、布線和電源（安裝調(diào)試） FF并沒有規(guī)定在現(xiàn)場(chǎng)總線儀表中使用的電纜的型號(hào)或性能指標(biāo)，但還是推薦使用那些經(jīng)過一致性測(cè)試的電纜。為了簡(jiǎn)化現(xiàn)有儀表向現(xiàn)場(chǎng)總線儀表的過度，標(biāo)準(zhǔn)的制定專門考慮了可以和儀表中常用的電纜型號(hào)兼容。 電纜的型號(hào)和性能是決定總線長(zhǎng)度和總線上可掛儀表數(shù)量的主要因素。布線的原則和電源的選取同樣重要。 2.2.3.1基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線（FF）電纜類型1多種類型的電纜可用于現(xiàn)場(chǎng)總線。 表2.2所列是IEC/ISA物理層標(biāo)準(zhǔn)中指定的電纜類型，可供選用。其中A型電纜是符合

38、IEC/ISA物理層一致性測(cè)試的首選電纜，為新安裝系統(tǒng)中推薦使用的電纜。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(chǎng)總線在同一個(gè)區(qū)域中運(yùn)行。C、D兩種電纜主要應(yīng)用于改造，一般不推薦采用。 另一種推薦使用的電纜是未加屏蔽的單對(duì)或多雙絞線的電纜，即C型電纜。最后一種是沒有雙絞的，但外層全屏蔽的多芯電纜，即D型電纜。 表2.2 現(xiàn)場(chǎng)總線電纜類型和最大長(zhǎng)度2傳輸介質(zhì) 基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線支持多種傳輸介質(zhì)：雙絞線、電纜、光纜、無線介質(zhì)。目前應(yīng)用較為廣泛的是前兩種。H1標(biāo)準(zhǔn)采用的電纜類型可分為無屏蔽雙絞線、屏蔽雙絞線、屏蔽多對(duì)雙絞線、多芯屏蔽電纜幾種類型。 顯然，在不同傳輸速率下

39、，信號(hào)的幅度、波形與傳輸介質(zhì)的種類、導(dǎo)線屏蔽、傳輸距離等密切相關(guān)。由于要使掛接在總線上的所有設(shè)備都滿足在工作電源、信號(hào)幅度、波形等方面的要求，必須對(duì)在不同工作環(huán)境下作為傳輸介質(zhì)的導(dǎo)線橫截面、允許的最大傳輸距離等做出規(guī)定。線纜種類、線徑粗細(xì)不同，對(duì)傳輸信號(hào)的影響各異。現(xiàn)場(chǎng)總線基金會(huì)對(duì)采用不同纜線時(shí)所規(guī)定的最大傳輸距離見表2.3。 表2.3 導(dǎo)線媒體的允許傳輸距離 根據(jù)IECll58-2的規(guī)范，以導(dǎo)線為媒體的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，不管是否為總線供電，當(dāng)在總線主干電纜屏蔽層與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間進(jìn)行測(cè)試時(shí)，對(duì)低于63Hz的低頻場(chǎng)合，測(cè)量到的絕緣阻抗應(yīng)該大于250k。一般通過在設(shè)備與地之間增加絕緣，或在主干電纜與設(shè)備間采

40、用變壓器、光耦合器等隔離部件，以增強(qiáng)設(shè)備的電氣絕緣性能。 2.2.3.2 現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)布線與安裝 由于現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的數(shù)字化通信特征，使得現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的布線與安裝與傳統(tǒng)的模擬控制系統(tǒng)有很大區(qū)別。一條雙絞線上掛接著多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，傳送著溫度、壓力、流量等多種類、多測(cè)點(diǎn)的過程變量、控制信息以及其他信息，因而對(duì)布線和安裝有許多新的要求與特點(diǎn)。1現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)段的基本構(gòu)成部件 圖2.17為一個(gè)典型的基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)段。在這個(gè)網(wǎng)段中，有作為鏈路主管、組態(tài)器和人機(jī)界面的PC機(jī)；符合FF通信規(guī)范要求的PC接口卡；網(wǎng)段上掛接的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備；總線供電電源；連接在網(wǎng)段兩端的終端器；電纜或雙絞線以及連接端子。

41、 圖2.17 基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)段的基本構(gòu)成 如果現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備間距離較長(zhǎng)，超出規(guī)范要求的1900米時(shí)，可采用中繼器延長(zhǎng)網(wǎng)段長(zhǎng)度；也可使用中繼器增加網(wǎng)段上的連接設(shè)備數(shù)。還可采用網(wǎng)橋或網(wǎng)關(guān)與不同速度、不同協(xié)議的網(wǎng)段連接；在有本質(zhì)安全防爆要求的危險(xiǎn)場(chǎng)所，現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)段還應(yīng)該配有本質(zhì)安全防爆柵。 網(wǎng)段上連接的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備有兩種：一種是總線供電式現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，它需要從總線上獲取工作電源。總線供電電源就是為這種設(shè)備準(zhǔn)備的。另一種是單獨(dú)供電的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，它不需要從總線上獲取其工作電源。 終端器是連接在總線末端或末端附近的阻抗匹配元件。每個(gè)總線段上需要兩個(gè)，而且只能有兩個(gè)終端器。終端器采用反射波原理使信號(hào)變形最小，它所起到的作

42、用是保護(hù)信號(hào)，使它少受衰減與畸變。有封裝好的終端器商品供選購、安裝。有時(shí)，也將終端器電路內(nèi)置在電源、安全柵、PC接口卡、端子排內(nèi)。在安裝前要了解清楚是否某個(gè)設(shè)備已有終端器，避免重復(fù)使用，影響總線的數(shù)據(jù)傳輸。 2FF總線網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)充（1）擴(kuò)充設(shè)備 工程中，相對(duì)A、B而言，C、D在使用長(zhǎng)度上要短。在某些特定場(chǎng)合中，要避免使用C、D兩種電纜。其他類型的電纜也可在現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)中使用。 中繼器是總線供電或非總線供電的設(shè)備，用來擴(kuò)展現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)。在現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)任何兩個(gè)設(shè)備之間最多可以使用4個(gè)中繼器。使用4個(gè)中繼器時(shí)，網(wǎng)絡(luò)中兩個(gè)設(shè)備間的最大距離可達(dá)9500m。 網(wǎng)橋是總線供電的或非總線供電的設(shè)備，用于連接不同

43、速度或不同物理層，如金屬線、光導(dǎo)纖維等的現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)段，而組成一個(gè)大網(wǎng)絡(luò)。 網(wǎng)關(guān)是總線供電的或非總線供電的設(shè)備，用于將現(xiàn)場(chǎng)總線的網(wǎng)段連向其他通信協(xié)議的網(wǎng)段，如以太網(wǎng)，LonWorks網(wǎng)段，RS485等。（2）擴(kuò)充方案 現(xiàn)場(chǎng)總線的網(wǎng)段由主干及其分支構(gòu)成。主干是指總線段上掛接設(shè)備的最長(zhǎng)電纜路徑，其他與之相連的線纜通道都叫做分支線。網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)充是在主干的任何一點(diǎn)分接或者延伸，并添加網(wǎng)絡(luò)設(shè)備而實(shí)現(xiàn)的。表2.4 每個(gè)分支上最大長(zhǎng)度的建議值(m) （3）網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)充中分支線長(zhǎng)度的取值 分支線應(yīng)該越短越好。分支線的總長(zhǎng)度要根據(jù)分支的數(shù)目和每個(gè)分支上的設(shè)備個(gè)數(shù)加以限制。 網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)充應(yīng)遵循一定的規(guī)則，或者說應(yīng)受到某些限制。

44、如網(wǎng)段上的主干長(zhǎng)度和分支線長(zhǎng)度的總線是受到限制的。不同類型的電纜對(duì)應(yīng)不同的最大長(zhǎng)度，長(zhǎng)度應(yīng)包括主干線纜和分支線的總和，其最大長(zhǎng)度的米數(shù)參見表2.4。 表中指出的最大長(zhǎng)度是推薦值。它包括一些安全因素，以確保在這個(gè)長(zhǎng)度之內(nèi)不會(huì)引起通信問題。段長(zhǎng)度要根據(jù)電纜類型、規(guī)格；網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的種類和個(gè)數(shù)而有所區(qū)別。例如，一個(gè)分支可被延長(zhǎng)至120m，這是在分支數(shù)較少時(shí)。如果有32個(gè)分支線，那么每個(gè)分支線應(yīng)短于1m。分支線表并不是絕對(duì)的。如有25個(gè)分支，每支上有一個(gè)設(shè)備，嚴(yán)格按照表中規(guī)定，會(huì)選擇1 m的長(zhǎng)度。如果能去掉一個(gè)設(shè)備，表中顯示每段可有30m長(zhǎng)。若仍用25個(gè)設(shè)備，可以使其中某一個(gè)少于30m。

45、若已有14個(gè)設(shè)備，每個(gè)分支線都是準(zhǔn)確的90m，但第15個(gè)設(shè)備的分支線為lO m，分支線的密度乘以它的長(zhǎng)度為1270m。當(dāng)有14個(gè)設(shè)備時(shí)，表格允許的密度為1260 m，即14個(gè)設(shè)備乘以90m，已經(jīng)超出了表格中要求數(shù)值的8，也能認(rèn)可。（4）網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)充中使用中繼器 如果需要使用長(zhǎng)于1900m的電纜，可以使用中繼器。 中繼器取代一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備的位置，但這意味著要開始一個(gè)新的起點(diǎn)，新增加了一條1 900 m的電纜，即創(chuàng)建了新的主干線。這樣便可以添加更多的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。第一條主干有i個(gè)設(shè)備，其中之一也為中繼器；第二條主干有J個(gè)設(shè)備，其中之一也為中繼器。 可以在任何兩個(gè)設(shè)備之間使用4個(gè)中繼器，這樣就得到了950

46、0 m的總長(zhǎng)。 除了增加網(wǎng)絡(luò)的長(zhǎng)度以外，中繼器還可以向網(wǎng)絡(luò)上添加設(shè)備數(shù)，當(dāng)一個(gè)網(wǎng)段上的設(shè)備多于32個(gè)時(shí)，可使用中繼器。使用4個(gè)中繼器時(shí)網(wǎng)段中各種設(shè)備的個(gè)數(shù)可以達(dá)到156個(gè)。 （5）網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)充中使用混合電纜 有時(shí)需要幾種電纜的混合使用，由以下公式可以決定兩種電纜的最大混合長(zhǎng)度：LX/MAXX+LY/MAXY1，表明不能這么做。按公式所表明的，有475m的A型和150m的D型電纜結(jié)果恰好為1，所以可以混和使用。 另外，網(wǎng)絡(luò)中兩種類型的電纜具體位置并不重要。推而廣之到四種類型電纜的混合，公式為：LV/MAXV+LM/MAXM+LX/MAXX+LY/MAXY1 對(duì)于電纜的組合，還有其它的影響因素。例如，

47、在總線供電設(shè)備組成的系統(tǒng)中，要根據(jù)歐姆定理和電纜阻抗，用設(shè)備所需要的工作電壓和電流來決定總線長(zhǎng)度，使電源能滿足總線上遠(yuǎn)端設(shè)備的供電要求。 當(dāng)公式條件成立時(shí)，使用190 m的A型和360 m的C型電纜提供24V的輸出，那么總線回路的阻抗為2(0.1924)+(0.36132)=104。若在遠(yuǎn)端提供最小9V電壓，總線可提供給總線耗能設(shè)備的最大電流為1000(24-9)/104=144(mA)。假設(shè)每個(gè)設(shè)備消耗14mA，那么此段中可以有10個(gè)設(shè)備。有許多方法可使這種狀況得到改善，例如，用一個(gè)32V輸出的現(xiàn)場(chǎng)總線電源，或使用一個(gè)中繼器。（6）關(guān)于現(xiàn)場(chǎng)總線的接地、屏蔽與極性 接地 不能在網(wǎng)絡(luò)中任何一點(diǎn)把

48、信號(hào)傳輸導(dǎo)體即雙絞線接地。現(xiàn)場(chǎng)總線信號(hào)在全網(wǎng)絡(luò)中都要被特殊保護(hù)，將任何信號(hào)傳輸導(dǎo)體接地會(huì)引起這條總線上的所有設(shè)備失去通信能力。任何一根導(dǎo)線接地或兩線接在一起，會(huì)導(dǎo)致通信中斷. 屏蔽 現(xiàn)場(chǎng)總線電纜最好還是被屏蔽。 通常使用多芯“儀器”電纜，其中有一條或多條雙絞線，有一個(gè)金屬屏蔽和一根屏蔽線。也可以使用有單一屏蔽雙絞線的電纜。對(duì)于新的安裝，可購買“現(xiàn)場(chǎng)總線電纜”。 現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)可以使用C型未加屏蔽的雙絞線，如果它們被鋪設(shè)在管道內(nèi)，也可得到屏蔽。 現(xiàn)場(chǎng)總線電纜的屏蔽沿著電纜的整個(gè)長(zhǎng)度僅在一點(diǎn)接地，而且屏蔽線絕對(duì)不可用做電源的導(dǎo)線。某些工廠的標(biāo)準(zhǔn)中,電纜鋪設(shè)路徑中屏蔽線多點(diǎn)接地，這種操作方法在420m

49、A直流控制回路中可以接受，但會(huì)在現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)中引起干擾。當(dāng)使用屏蔽電纜時(shí),要把所有分支的屏蔽線與主干的屏蔽線連接起來,最后在同一點(diǎn)接地. 對(duì)于大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)來說，接地點(diǎn)的位置是任意的。對(duì)于要達(dá)到本質(zhì)安全性要求的安裝，接地點(diǎn)還需要按特殊規(guī)定選擇 . 極性 現(xiàn)場(chǎng)總線所使用的Manchester信號(hào)是一個(gè)每位改為一次或兩次極性的交變電壓信號(hào)。在非供電網(wǎng)絡(luò)中，僅有這種交變電壓存在。在供電網(wǎng)絡(luò)中交變電壓被加載到為設(shè)備供電的直流電壓上。現(xiàn)場(chǎng)總線的信號(hào)是有極性的。現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備必須接線正確，才能按正確的極性得到正確的信號(hào)。如果現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備被反向接線，那么會(huì)得到“反置”的信號(hào)，就不能進(jìn)行通信了。 但有一種無極性的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，

50、可在網(wǎng)絡(luò)上按任何方向連接。無極性設(shè)備往往是網(wǎng)絡(luò)供電的，它們對(duì)網(wǎng)絡(luò)的直流電壓很敏感，因此知道哪端是正端。設(shè)備可以自動(dòng)檢測(cè)和修正極性，因此它可以正確地接收任何極性的信息。 如果建立了現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)，必須考慮信號(hào)的極性，所有的“+”端必須相互連接，同樣，所有的“-”端也必須相互連接。有極性的設(shè)備應(yīng)標(biāo)識(shí)出極性或者帶有專用連接器。無極性的設(shè)備不必標(biāo)識(shí)。為總線供電的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備也要標(biāo)明極性。 2.2.3.3 FF電源類型 1電源設(shè)計(jì)類型 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： (1)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)。 (2)132型。非本安電源

51、，不用于本安防爆柵供電。輸出電壓最大值為32 V。 (3)133型。本安電源，符合推薦的本安參數(shù)。 為了保證現(xiàn)場(chǎng)總線的正常運(yùn)行，電源的阻抗必須與網(wǎng)絡(luò)匹配。無論把現(xiàn)場(chǎng)總線電源內(nèi)置或外置，這個(gè)網(wǎng)絡(luò)都是電阻電感網(wǎng)絡(luò)。 電源的選取和H1現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的分類與編號(hào)密切相關(guān)的，如表2.5。表2.5 H1現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的分類與編號(hào) *H2規(guī)范現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的編號(hào)為2xx，3xx。 從設(shè)備類型的分類表可以看到，它是按照設(shè)備是否為總線供電、是否可用于易燃易爆環(huán)境以及功耗類別而區(qū)分的。2FF總線供電與網(wǎng)絡(luò)配置 在網(wǎng)絡(luò)上如果有兩線制的總線供電現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，應(yīng)該確保有足夠的電壓可以驅(qū)動(dòng)它。每個(gè)設(shè)備至少需要9V，為了確保這一點(diǎn)，在配置現(xiàn)場(chǎng)總

52、線網(wǎng)段時(shí)需要知道以下情況： (1)當(dāng)前每個(gè)設(shè)備的功耗情況； (2)設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)中的位置；(3)電源在網(wǎng)絡(luò)的位置； (4)每段電纜的阻抗； (5)電源電壓。 對(duì)總線供電類的設(shè)備，由于掛接在總線不同位置上的設(shè)備從總線所得到的電壓會(huì)有所不同，任何一個(gè)制造商所提供的現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備應(yīng)該可掛接在總線的任何位置上能正常工作，因而必須對(duì)滿足設(shè)備正常工作的電壓、電流范圍等參數(shù)做出明確規(guī)定。表2.6為總線供電的本安型標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備列出了現(xiàn)場(chǎng)總線基金會(huì)的推薦參數(shù)。 能夠看出，對(duì)不同類別的設(shè)備，其參數(shù)的要求應(yīng)有所區(qū)別，如本安型與非本安型設(shè)備在功率消耗方面的指標(biāo)應(yīng)該不同。其他類現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的推薦參數(shù)可查閱基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線物理層的相應(yīng)規(guī)

53、范。表2.6 111類現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的推薦參數(shù) 按照IEC1158-2的規(guī)范要求，現(xiàn)場(chǎng)總線基金會(huì)對(duì)設(shè)備電路開路時(shí)最大輸出電壓的推薦值為35V。 每個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的電壓由直流回路的分析得到，現(xiàn)以圖2.18所示網(wǎng)絡(luò)做個(gè)示例。 假設(shè)在接口板處設(shè)置一個(gè)12V的電源，而且在網(wǎng)絡(luò)中全部使用B型電纜。在10m的分支線處，有一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備FD5采用單獨(dú)供電方式(實(shí)質(zhì)上是一個(gè)4線制設(shè)備)。 在10m分支線處，有一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備FD3的消耗電流為20mA。其他的設(shè)備各自耗能為10mA。網(wǎng)橋?yàn)閱为?dú)供電方式，并不消耗任何網(wǎng)絡(luò)電流。 忽略溫度影響，每米導(dǎo)線電阻為0.1。表2.7顯示了每段電纜的電阻、流經(jīng)此段的電流以及壓降。 因而，總線

54、供電設(shè)備從網(wǎng)段上得到的電壓如下：FD1處可得到lO.95V，F(xiàn)D3處可得到9.73V，F(xiàn)D4處可得到9.74V，閥門處可得到9.72V。因此所有的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備都得到了大于9V的電壓，這個(gè)結(jié)果令人滿意。如果網(wǎng)絡(luò)上有更多的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備或網(wǎng)絡(luò)電纜直徑較小的話，就不會(huì)是這種情形了，或許需要提高供電電源的電壓，或許需要調(diào)整電源的安放位置. 圖2.18 電源與網(wǎng)段配線示例 圖2.18 電源與網(wǎng)段配線示例 上面的計(jì)算過程很繁瑣，如果想添加一個(gè)或更多的網(wǎng)絡(luò)耗能現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備就不得不這樣做。不過現(xiàn)場(chǎng)總線銷售商會(huì)提供計(jì)算機(jī)軟件，使計(jì)算過程變得簡(jiǎn)單。只要輸入網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀，則所有的直流電壓都將立即顯示出來。如果改變了網(wǎng)絡(luò)，電壓要被重新

55、計(jì)算。 某些情況下，網(wǎng)絡(luò)可能負(fù)荷過重，以至于不得不考慮重新擺放電源的位置，使每個(gè)設(shè)備的供電電壓得到滿足。當(dāng)做這些計(jì)算時(shí)，還要考慮到高溫狀態(tài)下電纜的電阻會(huì)增加這個(gè)因素。 現(xiàn)場(chǎng)總線基金會(huì)規(guī)定了幾種型號(hào)的總線供電電源。其中131型為給安全柵供電的非本安電源；133型為推薦使用的本安型電源；132型為普通非本安電源，輸出電壓最大值為直流32V。按照規(guī)范要求，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備從總線上得到的電源不能低于直流9V，以保證現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的正常工作。 現(xiàn)場(chǎng)總線上的供電電源，需要有一個(gè)電阻/電感式阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)。阻抗匹配可在網(wǎng)絡(luò)一側(cè)實(shí)現(xiàn)，也可將它嵌入到總線電源中。 可以按照IECISA物理層標(biāo)準(zhǔn)要求，組成電源的冗余式結(jié)構(gòu)，但僅僅

56、是將兩個(gè)電源并聯(lián)在一起是不符合要求的。不能把會(huì)導(dǎo)致數(shù)字信號(hào)短路的自關(guān)閉(off-the-shelf)電源用于現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)段上。2.2.4 基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備的本質(zhì)安全 本質(zhì)安全技術(shù)是指保證電氣設(shè)備在易燃、易爆環(huán)境下安全使用的一種技術(shù)。它的基本思路是限制在上述危險(xiǎn)場(chǎng)所中工作的電氣設(shè)備中的能量，使得在任何故障的狀態(tài)下所產(chǎn)生的電火花都不足以引爆危險(xiǎn)場(chǎng)所中的易燃、易爆物質(zhì)。因此，對(duì)于本質(zhì)安全系統(tǒng)中的設(shè)備、電纜、電源及導(dǎo)線都提出了一些苛刻的要求，特別是對(duì)以下幾個(gè)參數(shù)的限定： 電壓 電流 功率 電容 電感 例如，在工業(yè)領(lǐng)域中常用的現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)中，每一條現(xiàn)場(chǎng)總線上所連接的設(shè)備數(shù)量和電纜的長(zhǎng)度都有十分嚴(yán)格的限制

57、。 在有本質(zhì)安全防爆要求的危險(xiǎn)場(chǎng)所，現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)段應(yīng)該配有本質(zhì)安全防爆柵。圖2.19為基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線的本安網(wǎng)段示例。這種齊納安全柵將向危險(xiǎn)區(qū)送入的電壓限制在一定的范圍之內(nèi)，例如11V。另外，還有一種單獨(dú)供電式隔離型安全柵。圖2.19 基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線的本安網(wǎng)段 基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線(FF)和傳統(tǒng)系統(tǒng)的概念是一樣的(圖2.20)。按照IEC 61158-2的規(guī)定，所有的設(shè)備都在932V直流電源下工作。 因?yàn)椋还苁禽斎脒€是輸出設(shè)備，是模擬量還是離散量設(shè)備，在電氣上它們幾乎都是等價(jià)的，所以只需要一種安全柵。現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間最主要的區(qū)別在于功耗。因?yàn)橛糜诒举|(zhì)安全的總線，其功率是受到限制的，所以重要的是選擇低功耗的

58、設(shè)備，使每一個(gè)安全柵上可連接盡可能多的設(shè)備。 功耗是本質(zhì)安全網(wǎng)段上可掛接設(shè)備數(shù)量的主要限制因素。高功耗把限制數(shù)量降低到遠(yuǎn)低于32臺(tái)設(shè)備。盡管安全柵是可以多點(diǎn)結(jié)構(gòu)的，但是仍導(dǎo)致每一個(gè)接口端只能接16臺(tái)設(shè)備。安全柵可以是齊納柵，也可以是本質(zhì)安全的電隔離器。本質(zhì)安全現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備是一臺(tái)電流吸收器，它不會(huì)為網(wǎng)絡(luò)提供功率。即使該設(shè)備是單獨(dú)供電的，它仍然要從總線吸取電流以供它進(jìn)行通信。通過使用功耗盡可能低的設(shè)備可以大大減少所需要的安全柵的數(shù)量。圖2.20 安全柵將安全區(qū)和危險(xiǎn)區(qū)隔開 終端器中含有電容，所以當(dāng)用于本質(zhì)安全系統(tǒng)時(shí)，它們必須經(jīng)過本質(zhì)安全認(rèn)證。在功率未達(dá)到額定值時(shí)，終端器處于全通狀態(tài)，不消耗電流，因

59、此也不會(huì)減少電纜的長(zhǎng)度或者設(shè)備的數(shù)量。 由于每一種網(wǎng)絡(luò)對(duì)應(yīng)不同的安全柵，所以，特別重要的是要使用按照IEC 61158-2規(guī)定的特性設(shè)計(jì)的安全柵，而不是按其他類型的總線要求設(shè)計(jì)的。 本質(zhì)安全系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和安裝必須遵守當(dāng)?shù)氐姆ㄒ?guī)，并保證閱讀有關(guān)的用戶手冊(cè)。只能將經(jīng)過本質(zhì)安全認(rèn)證的設(shè)備接到危險(xiǎn)區(qū)去。 注意，每一個(gè)危險(xiǎn)區(qū)的網(wǎng)段只能接一個(gè)安全柵，不能冗余。通常安全柵裝在安全區(qū)。如果要裝在危險(xiǎn)區(qū)，則一定要安裝在帶有防火密封的防火型外殼里。當(dāng)使用非隔離型安全柵時(shí)，一定要特別注意遵守產(chǎn)品手冊(cè)中關(guān)于接地的指示條文。向本質(zhì)安全系統(tǒng)供電有兩種方案，一種采用傳統(tǒng)的實(shí)體概念，另一種是使用比較新的FISCO模型。FISC

60、O模型允許提供更大的功率，這意味著可以掛更多的設(shè)備或使用更長(zhǎng)的電纜。 1實(shí)體概念(Entity Concept) 在對(duì)本質(zhì)安全設(shè)備和安全柵進(jìn)行認(rèn)證時(shí)，要對(duì)電壓、電流、功率、電容和電感這些實(shí)體參數(shù)作出說明。利用這些參數(shù)很容易選擇設(shè)備和安全柵之間的匹配。 當(dāng)多臺(tái)設(shè)備以多點(diǎn)結(jié)構(gòu)方式掛接在一臺(tái)安全柵上時(shí)，必須對(duì)所有設(shè)備的實(shí)體參數(shù)進(jìn)行匯總，再與安全柵的實(shí)體參數(shù)進(jìn)行匹配。按照傳統(tǒng)的實(shí)體概念，電纜的電容和電感也應(yīng)集中考慮，因此計(jì)算網(wǎng)絡(luò)在危險(xiǎn)區(qū)網(wǎng)段的電容和電感時(shí)，也要把電纜的計(jì)算進(jìn)去。對(duì)于實(shí)體概念應(yīng)使用線性輸出特性的安全柵(圖2.21)。對(duì)于ExiaC防爆等級(jí)，輸出功率大約只有1.2W，或者在11V直流電壓下