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第二講  基金會(huì)現(xiàn)場總線功能塊基本知識(shí)（下）

斯可克

1  量程標(biāo)定參數(shù)
    現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)從輸入設(shè)備得到測量數(shù)據(jù)經(jīng)過運(yùn)算后由輸出設(shè)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?jǐn)?shù)比較方便。基金會(huì)制定的標(biāo)定參數(shù)決定了變量的量程范圍、工程單位及小數(shù)點(diǎn)右邊顯示幾位。例如浮點(diǎn)數(shù)標(biāo)定參數(shù)有DS-68的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（見表1）。

表1  浮點(diǎn)數(shù)標(biāo)定參數(shù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)DS-68

    標(biāo)定參數(shù)分布在輸入、輸出功能塊及轉(zhuǎn)換器塊和計(jì)算功能塊中，如表2。
PID功能塊使用PV_SCALE參數(shù)將誤差信號(hào)轉(zhuǎn)換成百分比，通過計(jì)算得出同樣是百分比的輸出信號(hào)，同時(shí)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(shí)它也是反饋?zhàn)x出值的工程單位。表2是和標(biāo)定有關(guān)的參數(shù)分布。

表2  有關(guān)標(biāo)定的參數(shù)分布

        注1：*、**：取值需要互相匹配的參數(shù)對(duì)。
        注2：有連接關(guān)系的參數(shù)雙方也必須有相同的標(biāo)定范圍。
2  錯(cuò)誤狀態(tài)的參數(shù)處理和激活
    當(dāng)功能塊被檢查出不正常情況，例如有不能使用的輸入信號(hào)或在指定的時(shí)間內(nèi)通信仍然不能完成；或用戶在資源塊設(shè)定了錯(cuò)誤狀態(tài)，于是模塊將進(jìn)入一種特殊的狀態(tài)，此時(shí)輸出塊可能采取一些安全的動(dòng)作，這種特殊的狀態(tài)稱“錯(cuò)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(cuò)誤
    某些功能塊可以組態(tài)成為當(dāng)發(fā)現(xiàn)一個(gè)不能使用的輸入（如上講中質(zhì)量“壞”的數(shù)據(jù)）時(shí)或在指定的時(shí)間（FSTATE_TIME）內(nèi)仍然不能完成通信就送出一個(gè)初始的錯(cuò)誤狀態(tài)（IFS）。
(2)  傳遞初始的錯(cuò)誤狀態(tài)（錯(cuò)誤產(chǎn)生在上游的功能塊）
    支持串級(jí)控制的功能塊有一個(gè)特殊的處理，就是把錯(cuò)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(cuò)誤狀態(tài)
    資源塊的錯(cuò)誤狀態(tài)參數(shù)可以強(qiáng)制所有該設(shè)備內(nèi)的輸出功能塊立刻進(jìn)入錯(cuò)誤狀態(tài)。
當(dāng)錯(cuò)誤狀態(tài)激活后輸出功能塊可以被組態(tài)為“凍結(jié)”在錯(cuò)誤狀態(tài)發(fā)生前的最后值或預(yù)先設(shè)置的某個(gè)值（如全開或全關(guān)）。這些功能說明，基金會(huì)現(xiàn)場總線不僅能對(duì)系統(tǒng)和設(shè)備進(jìn)行隨時(shí)自診斷，而且在它發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)可以自動(dòng)采取必要的安全保護(hù)動(dòng)作。
3  報(bào)警和事件參數(shù)
    報(bào)警和更新事件稱作警報(bào)，它表達(dá)檢測到功能塊應(yīng)用內(nèi)部重要的事件發(fā)生。功能塊可以把這個(gè)事件報(bào)告接口設(shè)備或其他現(xiàn)場設(shè)備。報(bào)警不僅指變量和極限之間的比較，還包括功能塊執(zhí)行時(shí)發(fā)現(xiàn)的軟件硬件故障引起的塊報(bào)警。
    更新事件表示一個(gè)靜態(tài)參數(shù)被改變，僅此時(shí)接口設(shè)備才讀這個(gè)靜態(tài)參數(shù)，和動(dòng)態(tài)參數(shù)相比，這類參數(shù)極少改變。
有關(guān)報(bào)警的參數(shù)有：
(1)  報(bào)警參數(shù)(X_ALM)
    浮點(diǎn)數(shù)報(bào)警參數(shù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為DS-71，見表3。

表3  浮點(diǎn)數(shù)報(bào)警參數(shù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)DS-71

(2)  報(bào)警極限參數(shù)X_LIM
當(dāng)數(shù)值達(dá)到或大于極限時(shí)，一個(gè)模擬報(bào)警發(fā)生了。報(bào)警狀態(tài)一直維持到數(shù)值小于極限值減去報(bào)警回差。只要設(shè)定報(bào)警極限值是正負(fù)無窮（INF）就等于關(guān)閉了報(bào)警。
(3)  報(bào)警回差參數(shù)ALARM_HYS
為清除報(bào)警條件，PV和OUT要小于報(bào)警極限一定的值稱報(bào)警回差。報(bào)警回差以PV/OUT的量程的百分比來表示。
(4)  警報(bào)優(yōu)先權(quán)參數(shù)X_PRI
警報(bào)優(yōu)先權(quán)參數(shù)指一個(gè)報(bào)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(bào)不作為公告發(fā)布，自動(dòng)確認(rèn)。優(yōu)先權(quán)大于1屬于較重要警報(bào)，則必須報(bào)告。
(5)  報(bào)警摘要參數(shù)ALARM_SUM
這個(gè)參數(shù)摘要同一個(gè)功能塊的多達(dá)16個(gè)報(bào)警狀態(tài)。
(6)  塊報(bào)警參數(shù)BLOCK_ALM
塊報(bào)警被用于組態(tài)、硬件、連接錯(cuò)誤或塊內(nèi)的系統(tǒng)問題。因?yàn)樗亲址钥梢员硎径喾N錯(cuò)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(gè)靜態(tài)參數(shù)寫入的動(dòng)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(gè)使能（激活）開關(guān)。這個(gè)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(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真調(diào)式，大大節(jié)省了系統(tǒng)調(diào)試工作量。
當(dāng)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(cuò)誤。仿真使能時(shí)資源塊在塊錯(cuò)誤狀態(tài)。這提示系統(tǒng)處在不能進(jìn)行按照正常算法的運(yùn)行條件下。

表4  仿真使能和禁止時(shí)的作用

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

為了滿足對(duì)系統(tǒng)各種復(fù)雜性能的組態(tài)需要，有些參數(shù)無法用簡單的表達(dá)來確定，這些參數(shù)包括一系列可選的值用來表達(dá)不同的含義。人們稱之為選項(xiàng)參數(shù)。其中有些選項(xiàng)參數(shù)為許多功能塊共同使用，它們是：
(1)  IO_OPTS選項(xiàng)參數(shù)
此參數(shù)用于I/O特性的設(shè)置，例如是否將輸入輸出離散變量進(jìn)行邏輯反相、錯(cuò)誤狀態(tài)時(shí)輸出要達(dá)到的值、AI功能塊的小信號(hào)切除功能被使能、一旦錯(cuò)誤狀態(tài)激活，設(shè)定目標(biāo)模式是手動(dòng)（Man）等。
(2)  CONTROL_OPTS選項(xiàng)參數(shù)
此參數(shù)用于控制特性的設(shè)置，例如可以設(shè)定旁路，旁路時(shí)控制策略不能實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制、允許設(shè)定值SP跟蹤過程變量PV、當(dāng)目標(biāo)和現(xiàn)實(shí)模式是手動(dòng)（Man）不對(duì)輸出進(jìn)行限制等。
(3)  STATUS_OPTS選項(xiàng)參數(shù)
此參數(shù)用于對(duì)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(shè)定輸出參數(shù)（OUT）是初始錯(cuò)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(biāo)模式到手動(dòng)、如果傳感器信號(hào)被高或低限制，設(shè)它輸出的狀態(tài)為“壞”等。
選項(xiàng)參數(shù)都是兩個(gè)字節(jié)的“位串”，各位分別表達(dá)不同的選擇。還有一些選項(xiàng)參數(shù)僅僅用于某一個(gè)功能塊，再此就不予以詳細(xì)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(shè)備，它和設(shè)備特性有關(guān)，例如：
(1)  固定I/O設(shè)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(shè)備廠商使用手冊(cè)。
(2)  可組態(tài)I/O設(shè)備
主要指插卡模塊結(jié)構(gòu)的控制設(shè)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(shè)備廠商使用手冊(cè)。
7  功能塊和參數(shù)表達(dá)
    功能塊一般的表達(dá)首先是一個(gè)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(hào)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(duì)功能塊算法的描述。參數(shù)表前6項(xiàng)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(dòng)態(tài)；S：靜態(tài)；N：非易失）

    上面列舉的6個(gè)參數(shù)被規(guī)定為通用參數(shù)，對(duì)每個(gè)塊都適用，所以后面介紹功能塊參數(shù)時(shí)將省略這6個(gè)參數(shù)以節(jié)省篇幅。這里先對(duì)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(jí)別，每當(dāng)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(gè)字符，不參與功能塊運(yùn)行。
STRATEGY 用于方便識(shí)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(gè)工廠辨識(shí)號(hào)碼（1-255），這個(gè)信息用于主系統(tǒng)對(duì)報(bào)警進(jìn)行分類等等，不影響功能塊運(yùn)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(cuò)誤狀態(tài)，它們是：0=其他（低位LSB）；1=塊組態(tài)錯(cuò)誤；2=連接組態(tài)錯(cuò)誤；3=仿真激活；4=本地跨越LO；5=設(shè)備失效安全設(shè)定；6=設(shè)備需要立刻維護(hù)；7=輸入錯(cuò)誤/PV有壞狀態(tài)；8=輸出錯(cuò)誤；9=存儲(chǔ)器錯(cuò)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(cuò)誤；13=設(shè)備現(xiàn)在需要維護(hù)；14=上電；15=O/S（高位MSB）。