現場總線：采用高級診斷工具調試

采用現場總線技術的流程工廠

流程工廠的測量和控制任務可由現場總線技術完成，而采用現場總線技術的工廠將從中受益。智能化現場設備可以提供更高的精度。從模擬量到數字量僅需經過一次變換，數字量的傳輸可通過奇偶校驗等方式來保證傳輸精度， 從而保障控制回路的高精度，輸出的高穩定性。

如今的現場設備可傳輸附加的狀態信息，如：正常運行或故障信息，或現場設備的其它狀態。通過現場設備的一些有規律的狀態信息來達到預防性維護的目的。DCS廠家則稱之為資產管理系統。這些功能在很多時候對于設備維護來說，可以起到事半功倍的效果。

另外，如果在批處理工藝過程或在工廠運行時更換現場設備時，通過現場總線的遠程組態功能可以大大提高其工作效率，綜合上述的優勢，在過程自動化行業中，即使是在相對保守應用場合，現場總線無疑確立了自己的地位。

高級診斷工具揭開了現場總線通訊的神秘面紗

很多初次接觸現場總線網絡的人總是把它看作一個“黑洞”或是一個費解的通道，數據通過DCS被輸入到通道中并且由一個現場設備所接收，反之亦然，這個過程多多少少有些神秘。其實道理很簡單：當多個設備由同一根電纜并行連接起來的時候，通訊信號就具有了更復雜的程度。尤其是于4~20mA 技術相比較時，這一點更為明顯。當一個電纜只連接一個現場設備時，其負載電流可以反映所有信息： 測量值，短路情況，以及電纜的損壞程度。

高級診斷模塊在裝置運行中自動監視現場總線的物理層狀態。其監測值可在控制室讀取。其總報警信息可通過OPC接口很容易集成到工廠控制系統中。

運行和維護的人員有時對操作行為的描述表達的很模糊，比如：“設備全天運行都很好—只是突然間信號消失了幾個小時，但隨后又出現了” 或是“現場設備的LCD有電，但該設備在段活動列表中只是瞬間存在”。多數情況下，由于手持工具不能解讀現場總線電纜數據信號，從而不能將必要的信息告之使用者，進而導致了上述記錄描述模糊情況的發生。

如今的現場總線診斷工具把現場總線物理層及其通訊變得透明—如 使用于FieldConnex® Power Hub 的高級診斷模塊。 該模塊可測量供電單元外供電電壓，網段負載電流，總線信號幅值，線路噪音或信號畸變。該診斷模塊可監聽總線通訊過程，并可區分出網段信息和單個現場設備的信息。診斷管理器可顯示簡單明了的信息以便用戶讀取—這將本來模糊化的工廠環境變得透明起來。

非正常情況

每天，許多對現場總線物理層和通訊造成損害的情況發生，而我們卻不能檢測到：

• 使用不合規格的電纜，
• 使用可能進水的不封閉安裝機柜。腐蝕會導致現場設備信號傳輸的衰減。
• 由于震動，連接有可能松動
• 電纜或現場設備老化
• 屏蔽層的毛刺可能導致現場總線兩極不平衡或對地短路
• 屏蔽接地不正確會使回路引入更多的感應噪聲。

導致用戶的上述模糊描述的原因是多方面的。任何一種條件都可導致現場總線物理層參數超出警告值，但還不至于引起通訊中斷?，F場總線是一種容錯型系統，但多種小的故障疊加起來，嚴重影響其運行，在此時，任何一個額外的干擾都足以使整個現場總線系統參數*超過極限，從而使通訊中斷。比如：在靠近總線主干線的附近啟動變頻電機，引入干擾信號，這樣，現場總線就會被瞬間中斷。

現場總線物理層其實并不神秘；它僅僅需要由正確的工具發出清晰的指示，比如使用高級診斷模塊。所有上述的情況均可被檢測到并及時的得到處理。在調試過程中，安裝質量越高，通訊的容錯水平就越高。但這并不能讓用戶滿足：用戶需要的是在干擾嚴重之前監測到并可以提前預警。

警告和報警功能，便于預防性維護。

高級診斷模塊可在線實時監控現場總線通訊。操作及維護人員可在控制室中查看所有數據。 無須操作人員到危險區域中操作。無須打開控制機柜或現場接線箱進即可直接得到所有需要的信息。

通訊：通訊信號調制到電源上，其比特信號（bit）為矩形波的上升、下降沿，峰-峰值為1V。這樣可以使得現場總線通訊非常穩定并且抗干擾。

調試過程中，所有測量值均可設置一帶死區的警告值，只要已超出該警告值，便觸發警告，并傳送到操作站。此時操作人員便可通過高級診斷模塊來進行診斷：信號噪音增大，信號接地等，情況是否有惡化跡象。裝置操作人員便可根據這些診斷性信息做出判斷，以決定是否需要立即維修，還是等到下一班次進行維修，或者等到裝置大修再做處理— 而這一切沒有妨礙工廠高質量的生產水平。

生產優化— 心態平和

如果能減少裝置停車次數或是非計劃損耗，那么每個人都應該得到犒勞。即使在現場總線狀態下，也有可能出現傳輸錯誤，同時增加總線周期。減少系統響應時間也有利于提高產品質量。運行良好的現場總線系統與設備不僅能增加整個系統的可靠性和提高產品質量，而且還能減少工廠管理人員，操作和維護人員的工作量—采用Pepperl+Fuchs的FieldConnex®高級診斷模塊進行監測，看似是“黑洞”的現場總線安裝變得明朗起來，