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第二講  基金會現場總線功能塊基本知識（下）

斯可克

1  量程標定參數
    現場總線控制系統從輸入設備得到測量數據經過運算后由輸出設備執行，其中有些環節使用工程單位比較方便，但有些環節使用百分數比較方便。基金會制定的標定參數決定了變量的量程范圍、工程單位及小數點右邊顯示幾位。例如浮點數標定參數有DS-68的數據結構（見表1）。

表1  浮點數標定參數的數據結構DS-68

    標定參數分布在輸入、輸出功能塊及轉換器塊和計算功能塊中，如表2。
PID功能塊使用PV_SCALE參數將誤差信號轉換成百分比，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參數將它轉換回工程單位數值；AI功能塊使用XD_SCALE參數決定從輸入轉換器塊得到的數值的工程單位；AO功能塊使用XD_SCALE參數將SP值轉換成輸出轉換器塊得到的工程單位的數值，同時它也是反饋讀出值的工程單位。表2是和標定有關的參數分布。

表2  有關標定的參數分布

        注1：*、**：取值需要互相匹配的參數對。
        注2：有連接關系的參數雙方也必須有相同的標定范圍。
2  錯誤狀態的參數處理和激活
    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通信仍然不能完成；或用戶在資源塊設定了錯誤狀態，于是模塊將進入一種特殊的狀態，此時輸出塊可能采取一些安全的動作，這種特殊的狀態稱“錯誤狀態”。它有三種產生的途徑：
(1)  由功能塊自身檢查出的錯誤
    某些功能塊可以組態成為當發現一個不能使用的輸入（如上講中質量“壞”的數據）時或在指定的時間（FSTATE_TIME）內仍然不能完成通信就送出一個初始的錯誤狀態（IFS）。
(2)  傳遞初始的錯誤狀態（錯誤產生在上游的功能塊）
    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
    資源塊的錯誤狀態參數可以強制所有該設備內的輸出功能塊立刻進入錯誤狀態。
當錯誤狀態激活后輸出功能塊可以被組態為“凍結”在錯誤狀態發生前的最后值或預先設置的某個值（如全開或全關）。這些功能說明，基金會現場總線不僅能對系統和設備進行隨時自診斷，而且在它發現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
    報警和更新事件稱作警報，它表達檢測到功能塊應用內部重要的事件發生。功能塊可以把這個事件報告接口設備或其他現場設備。報警不僅指變量和極限之間的比較，還包括功能塊執行時發現的軟件硬件故障引起的塊報警。
    更新事件表示一個靜態參數被改變，僅此時接口設備才讀這個靜態參數，和動態參數相比，這類參數極少改變。
有關報警的參數有：
(1)  報警參數(X_ALM)
    浮點數報警參數數據結構為DS-71，見表3。

表3  浮點數報警參數數據結構DS-71

(2)  報警極限參數X_LIM
當數值達到或大于極限時，一個模擬報警發生了。報警狀態一直維持到數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）就等于關閉了報警。
(3)  報警回差參數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)  警報優先權參數X_PRI
警報優先權參數指一個報警或事件的重要性優先權。優先權可以是：
0-1=該警報不作為公告發布，自動確認。優先權大于1屬于較重要警報，則必須報告。
(5)  報警摘要參數ALARM_SUM
這個參數摘要同一個功能塊的多達16個報警狀態。
(6)  塊報警參數BLOCK_ALM
塊報警被用于組態、硬件、連接錯誤或塊內的系統問題。因為它是字符串，所以可以表示多種錯誤。
(7)  更新事件參數UPDATE_EVT
功能塊更新事件參數是為捕捉向功能塊內一個靜態參數寫入的動態信息。靜態參數每改變一次，本參數值加1，和ST_REV參數類似。
4  仿真參數
所有輸入輸出功能塊都有仿真參數SIMULATE或SIMULATE_D（開關量）、SIMULATE_P（脈沖）。它們包括值、狀態和一個使能（激活）開關。這個開關在I/O功能塊、轉換器塊和硬件通道間起切換作用。這使得現場總線系統可以在操作站對系統進行仿真調式，大大節省了系統調試工作量。
當仿真條件開關使能，轉換器塊或輸入（出）通道被切斷。仿真的值和狀態被送給輸入功能塊（或回讀參數）。狀態可以用來仿真轉換器錯誤。仿真使能時資源塊在塊錯誤狀態。這提示系統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

浮點數仿真參數有DS-82數據結構見表5。

表5  浮點數仿真參數數據結構DS-82

為了滿足對系統各種復雜性能的組態需要，有些參數無法用簡單的表達來確定，這些參數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。其中有些選項參數為許多功能塊共同使用，它們是：
(1)  IO_OPTS選項參數
此參數用于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、一旦錯誤狀態激活，設定目標模式是手動（Man）等。
(2)  CONTROL_OPTS選項參數
此參數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閉環控制、允許設定值SP跟蹤過程變量PV、當目標和現實模式是手動（Man）不對輸出進行限制等。
(3)  STATUS_OPTS選項參數
此參數用于對參數狀態（質量）的處理，例如原始輸入參數（IN）的狀態如果是壞（BAD），設定輸出參數（OUT）是初始錯誤狀態、把有“不確定”狀態參數用作“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，設它輸出的狀態為“壞”等。
選項參數都是兩個字節的“位串”，各位分別表達不同的選擇。還有一些選項參數僅僅用于某一個功能塊，再此就不予以詳細介紹。
6 通道組態參數
通道組態參數用于多通道I/O設備，它和設備特性有關，例如：
(1)  固定I/O設備
如變送器、多通道溫度輸入模塊、開關量模塊等。可參考有關設備廠商使用手冊。
(2)  可組態I/O設備
主要指插卡模塊結構的控制設備，它們的I/O卡件的種類和數量都不是固定的。可參考有關設備廠商使用手冊。
7  功能塊和參數表達
    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）并形象地用圖形表示信號的連接關系和處理算法。功能塊除了上面提到的參數外還有各自特有算法的有關參數，所以將有一段對功能塊算法的描述。參數表前6項見表6。

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

    上面列舉的6個參數被規定為通用參數，對每個塊都適用，所以后面介紹功能塊參數時將省略這6個參數以節省篇幅。這里先對它們做如下介紹：
ST_REV 本功能塊相關靜態數據版本級別，每當靜態參數屬性被改變或重寫一次，此參數值將被加1。它起跟蹤靜態參數屬性改變的作用。
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），此數據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對報警進行分類等等，不影響功能塊運行。
MODE_BLK 塊模式參數，用戶最常用的重要參數，見第一講內容。
BLOCK_ERR 表示多種塊的軟硬件相關的錯誤狀態，它們是：0=其他（低位LSB）；1=塊組態錯誤；2=連接組態錯誤；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；8=輸出錯誤；9=存儲器錯誤；10=失去靜態數據；11=失去NV數據；12=回讀檢查錯誤；13=設備現在需要維護；14=上電；15=O/S（高位MSB）。