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第二講  基金會現(xiàn)場總線功能塊基本知識（下）

斯可克

1  量程標定參數(shù)
    現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)從輸入設備得到測量數(shù)據(jù)經(jīng)過運算后由輸出設備執(zhí)行，其中有些環(huán)節(jié)使用工程單位比較方便，但有些環(huán)節(jié)使用百分數(shù)比較方便。基金會制定的標定參數(shù)決定了變量的量程范圍、工程單位及小數(shù)點右邊顯示幾位。例如浮點數(shù)標定參數(shù)有DS-68的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（見表1）。

表1  浮點數(shù)標定參數(shù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)DS-68

    標定參數(shù)分布在輸入、輸出功能塊及轉(zhuǎn)換器塊和計算功能塊中，如表2。
PID功能塊使用PV_SCALE參數(shù)將誤差信號轉(zhuǎn)換成百分比，通過計算得出同樣是百分比的輸出信號，同時可以使用OUT_SCALE參數(shù)將它轉(zhuǎn)換回工程單位數(shù)值；AI功能塊使用XD_SCALE參數(shù)決定從輸入轉(zhuǎn)換器塊得到的數(shù)值的工程單位；AO功能塊使用XD_SCALE參數(shù)將SP值轉(zhuǎn)換成輸出轉(zhuǎn)換器塊得到的工程單位的數(shù)值，同時它也是反饋讀出值的工程單位。表2是和標定有關(guān)的參數(shù)分布。

表2  有關(guān)標定的參數(shù)分布

        注1：*、**：取值需要互相匹配的參數(shù)對。
        注2：有連接關(guān)系的參數(shù)雙方也必須有相同的標定范圍。
2  錯誤狀態(tài)的參數(shù)處理和激活
    當功能塊被檢查出不正常情況，例如有不能使用的輸入信號或在指定的時間內(nèi)通信仍然不能完成；或用戶在資源塊設定了錯誤狀態(tài)，于是模塊將進入一種特殊的狀態(tài)，此時輸出塊可能采取一些安全的動作，這種特殊的狀態(tài)稱“錯誤狀態(tài)”。它有三種產(chǎn)生的途徑：
(1)  由功能塊自身檢查出的錯誤
    某些功能塊可以組態(tài)成為當發(fā)現(xiàn)一個不能使用的輸入（如上講中質(zhì)量“壞”的數(shù)據(jù)）時或在指定的時間（FSTATE_TIME）內(nèi)仍然不能完成通信就送出一個初始的錯誤狀態(tài)（IFS）。
(2)  傳遞初始的錯誤狀態(tài)（錯誤產(chǎn)生在上游的功能塊）
    支持串級控制的功能塊有一個特殊的處理，就是把錯誤狀態(tài)傳遞到下游的功能塊直到輸出塊。
(3)  使用資源塊激活錯誤狀態(tài)
    資源塊的錯誤狀態(tài)參數(shù)可以強制所有該設備內(nèi)的輸出功能塊立刻進入錯誤狀態(tài)。
當錯誤狀態(tài)激活后輸出功能塊可以被組態(tài)為“凍結(jié)”在錯誤狀態(tài)發(fā)生前的最后值或預先設置的某個值（如全開或全關(guān)）。這些功能說明，基金會現(xiàn)場總線不僅能對系統(tǒng)和設備進行隨時自診斷，而且在它發(fā)現(xiàn)錯誤時可以自動采取必要的安全保護動作。
3  報警和事件參數(shù)
    報警和更新事件稱作警報，它表達檢測到功能塊應用內(nèi)部重要的事件發(fā)生。功能塊可以把這個事件報告接口設備或其他現(xiàn)場設備。報警不僅指變量和極限之間的比較，還包括功能塊執(zhí)行時發(fā)現(xiàn)的軟件硬件故障引起的塊報警。
    更新事件表示一個靜態(tài)參數(shù)被改變，僅此時接口設備才讀這個靜態(tài)參數(shù)，和動態(tài)參數(shù)相比，這類參數(shù)極少改變。
有關(guān)報警的參數(shù)有：
(1)  報警參數(shù)(X_ALM)
    浮點數(shù)報警參數(shù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為DS-71，見表3。

表3  浮點數(shù)報警參數(shù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)DS-71

(2)  報警極限參數(shù)X_LIM
當數(shù)值達到或大于極限時，一個模擬報警發(fā)生了。報警狀態(tài)一直維持到數(shù)值小于極限值減去報警回差。只要設定報警極限值是正負無窮（INF）就等于關(guān)閉了報警。
(3)  報警回差參數(shù)ALARM_HYS
為清除報警條件，PV和OUT要小于報警極限一定的值稱報警回差。報警回差以PV/OUT的量程的百分比來表示。
(4)  警報優(yōu)先權(quán)參數(shù)X_PRI
警報優(yōu)先權(quán)參數(shù)指一個報警或事件的重要性優(yōu)先權(quán)。優(yōu)先權(quán)可以是：
0-1=該警報不作為公告發(fā)布，自動確認。優(yōu)先權(quán)大于1屬于較重要警報，則必須報告。
(5)  報警摘要參數(shù)ALARM_SUM
這個參數(shù)摘要同一個功能塊的多達16個報警狀態(tài)。
(6)  塊報警參數(shù)BLOCK_ALM
塊報警被用于組態(tài)、硬件、連接錯誤或塊內(nèi)的系統(tǒng)問題。因為它是字符串，所以可以表示多種錯誤。
(7)  更新事件參數(shù)UPDATE_EVT
功能塊更新事件參數(shù)是為捕捉向功能塊內(nèi)一個靜態(tài)參數(shù)寫入的動態(tài)信息。靜態(tài)參數(shù)每改變一次，本參數(shù)值加1，和ST_REV參數(shù)類似。
4  仿真參數(shù)
所有輸入輸出功能塊都有仿真參數(shù)SIMULATE或SIMULATE_D（開關(guān)量）、SIMULATE_P（脈沖）。它們包括值、狀態(tài)和一個使能（激活）開關(guān)。這個開關(guān)在I/O功能塊、轉(zhuǎn)換器塊和硬件通道間起切換作用。這使得現(xiàn)場總線系統(tǒng)可以在操作站對系統(tǒng)進行仿真調(diào)式，大大節(jié)省了系統(tǒng)調(diào)試工作量。
當仿真條件開關(guān)使能，轉(zhuǎn)換器塊或輸入（出）通道被切斷。仿真的值和狀態(tài)被送給輸入功能塊（或回讀參數(shù)）。狀態(tài)可以用來仿真轉(zhuǎn)換器錯誤。仿真使能時資源塊在塊錯誤狀態(tài)。這提示系統(tǒng)處在不能進行按照正常算法的運行條件下。

表4  仿真使能和禁止時的作用

浮點數(shù)仿真參數(shù)有DS-82數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)見表5。

表5  浮點數(shù)仿真參數(shù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)DS-82

為了滿足對系統(tǒng)各種復雜性能的組態(tài)需要，有些參數(shù)無法用簡單的表達來確定，這些參數(shù)包括一系列可選的值用來表達不同的含義。人們稱之為選項參數(shù)。其中有些選項參數(shù)為許多功能塊共同使用，它們是：
(1)  IO_OPTS選項參數(shù)
此參數(shù)用于I/O特性的設置，例如是否將輸入輸出離散變量進行邏輯反相、錯誤狀態(tài)時輸出要達到的值、AI功能塊的小信號切除功能被使能、一旦錯誤狀態(tài)激活，設定目標模式是手動（Man）等。
(2)  CONTROL_OPTS選項參數(shù)
此參數(shù)用于控制特性的設置，例如可以設定旁路，旁路時控制策略不能實現(xiàn)閉環(huán)控制、允許設定值SP跟蹤過程變量PV、當目標和現(xiàn)實模式是手動（Man）不對輸出進行限制等。
(3)  STATUS_OPTS選項參數(shù)
此參數(shù)用于對參數(shù)狀態(tài)（質(zhì)量）的處理，例如原始輸入?yún)?shù)（IN）的狀態(tài)如果是壞（BAD），設定輸出參數(shù)（OUT）是初始錯誤狀態(tài)、把有“不確定”狀態(tài)參數(shù)用作“好”或“壞”值、如果IN壞，目標模式到手動、如果傳感器信號被高或低限制，設它輸出的狀態(tài)為“壞”等。
選項參數(shù)都是兩個字節(jié)的“位串”，各位分別表達不同的選擇。還有一些選項參數(shù)僅僅用于某一個功能塊，再此就不予以詳細介紹。
6 通道組態(tài)參數(shù)
通道組態(tài)參數(shù)用于多通道I/O設備，它和設備特性有關(guān)，例如：
(1)  固定I/O設備
如變送器、多通道溫度輸入模塊、開關(guān)量模塊等。可參考有關(guān)設備廠商使用手冊。
(2)  可組態(tài)I/O設備
主要指插卡模塊結(jié)構(gòu)的控制設備，它們的I/O卡件的種類和數(shù)量都不是固定的。可參考有關(guān)設備廠商使用手冊。
7  功能塊和參數(shù)表達
    功能塊一般的表達首先是一個邏輯框圖，邏輯圖有可連接的輸入輸出端子（參數(shù)）并形象地用圖形表示信號的連接關(guān)系和處理算法。功能塊除了上面提到的參數(shù)外還有各自特有算法的有關(guān)參數(shù)，所以將有一段對功能塊算法的描述。參數(shù)表前6項見表6。

表6  功能塊參數(shù)列表形式
（E：列舉參數(shù)；na：無單位位串；RO：只讀；D：動態(tài)；S：靜態(tài)；N：非易失）

    上面列舉的6個參數(shù)被規(guī)定為通用參數(shù)，對每個塊都適用，所以后面介紹功能塊參數(shù)時將省略這6個參數(shù)以節(jié)省篇幅。這里先對它們做如下介紹：
ST_REV 本功能塊相關(guān)靜態(tài)數(shù)據(jù)版本級別，每當靜態(tài)參數(shù)屬性被改變或重寫一次，此參數(shù)值將被加1。它起跟蹤靜態(tài)參數(shù)屬性改變的作用。
TAG_DESC 為用戶描述功能塊的用途方便，最長32個字符，不參與功能塊運行。
STRATEGY 用于方便識別塊的分組（0-65535），此數(shù)據(jù)也不被塊檢查和處理。
ALERT_KEY 這是一個工廠辨識號碼（1-255），這個信息用于主系統(tǒng)對報警進行分類等等，不影響功能塊運行。
MODE_BLK 塊模式參數(shù)，用戶最常用的重要參數(shù)，見第一講內(nèi)容。
BLOCK_ERR 表示多種塊的軟硬件相關(guān)的錯誤狀態(tài)，它們是：0=其他（低位LSB）；1=塊組態(tài)錯誤；2=連接組態(tài)錯誤；3=仿真激活；4=本地跨越LO；5=設備失效安全設定；6=設備需要立刻維護；7=輸入錯誤/PV有壞狀態(tài)；8=輸出錯誤；9=存儲器錯誤；10=失去靜態(tài)數(shù)據(jù)；11=失去NV數(shù)據(jù)；12=回讀檢查錯誤；13=設備現(xiàn)在需要維護；14=上電；15=O/S（高位MSB）。