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刘  速

1  引言
现在，现场传感仪器日趋智能化。当现场传感仪器所传送的不仅是单纯的数据，还包括异常检查、统计分析等“信息”时，就要求记录仪具备对信息进行加工，并以易懂的方式进行传送的功能。横河电机株式会社（以下简称横河公司）在其无纸记录仪DAQSTATION上增加了现场总线通讯的附加功能，并取得了成功的应用。
2  DAQSTATION概述
横河公司1999年开发的DAQSTATION DX系列是无纸记录仪的一种，同时也是高性能的数据采集站。为了扩大其网络功能，现又开发出了可以对应FoundationTM现场总线（H1）的功能，并在2000年通过了现场总线基金会（美国Fieldbus Foundation）的认证。DAQSTATION在获得免检之前，接受了现场总线协会的互换性实验，并在最新版本ITK（Interoperability Test Kit）4.0的测试中合格。此外，在横河公司的CENTUM系统，以及部分其它公司的主机上，其互换性也得以确认。其特点如下：
①  DX100的最多模拟输入通道数为12，DX200的最多模拟输入通道数为30。
②  标准配置Ethernet接口。可以完成FTP数据传送、WWW监视、用E-mail传送报警信息等服务功能。
③  可用大容量存储媒体（闪存卡、Zip盘等）保存数据。
④  使用大视角的TFT液晶显示器，显示内容丰富。
⑤  报警输出最多可达24点。
⑥  根据IEC529-IP65标准构造设计，实现防尘、防水。
⑦  可对应MODBUS、Foundation^TM 现场总线等的通讯。
3  现场总线规格
DAQSTATION的现场总线规格见表1。

表1  现场总线规格

在装载Foundation^TM 现场总线定义的标准AI（Analog Input）、MAI（Multiple Analog Input）、MAO（Multiple Analog Output）功能模块的同时，可以与现场总线上其它仪器实现发信、收信，还可以通过LM（Link Master）功能对现场总线的通讯进行控制。
此外，考虑到无需使用DCS等大规模控制系统的小规模监视应用的情况，还可以另行提供以DQASTATION作为通讯主机构筑系统时所需要的PC软件、现场总线工具（DAQSTATION用）。
4  系统软、硬件构成
4.1  硬件结构
现场总线系统回路构成如图1所示。

图1  回路构成图（模块图）

DAQSTATION的现场总线通讯，只是在现场总线模式下，才在已构筑于本体内部的子系统上进行实装。这样，几乎所有的现场总线功能可以在子系统上进行构筑，横河公司在现场仪器上先行开发的资源，也可以得到灵活应用。
另外，现场总线以外的功能由主系统完成，两者通过内部的串行通讯交换必要的数据。
4.2  软件功能
软件的功能模块图如图2所示。 

图2  软件功能模块图

DAQSTATION的软件和硬件一样，在进行数据采集时，其系统分为主系统和子系统两部分。
通过这样的软件构成，DAQSTATION将主系统的测量/运算通道采集的模拟数据，经过AI及MAI功能模块向现场总线上的其它仪器输出，最大可以达到16点。
另外，通过MAO功能模块，可以输入现场仪器上的模拟数据，最多可以达到8点。同时通过运算通道，可以和本机的其它模拟输入一样，在主系统上进行记录、显示，或通过Ethernet在LAN上发送信息。
除此之外，由于DAQSTATION上装载有LM功能，还可以作为现场总线的通讯控制器LAS（Link Active Scheduler）使用。
5  应用实例
(1)  作为已经设置的传感器的变换器
如图3所示，在使用DCS等主机系统的环境下，DAQSTATION可以作为未连接到现场总线上的传感器的信号变换器。 

      图3  作为现有传感器的变换器

在欧美等国，对现行系统进行改造、扩展的工厂比新建的工厂更多。这多数是给中央控制室的记录仪等显示仪器接入热电偶等以前已经在使用的信号线。如果要将现有传感器并入现场总线进行再利用，DAQSTATION可以既作为显示装置使用，又作为将现有传感器的输出变换为现场总线信号的变换器，在主机系统上统一工作。这时使用的是DAQSTATION的AI、MAI功能模块。
(2)  作为现场显示装置
在使用DCS等主机系统的环境下，现场总线上的所有测量结果通过现场总线发送到操作控制台。同时，对于中央控制室以外的现场工作人员，也要提供现有测量仪器信息。
 

图4  作为现场显示装置

现在，由于DAQSTATION安装了MAO功能模块，可以作为在主机系统的环境下，对现场仪器的过程值进行监视的现场显示器。如图4所示。
(3)  作为小规模测量系统的监视装置
Foundation^TM现场总线考虑到了现场仪器的分散控制，在不使用DCS等大规模控制系统的情况下，只运用现场仪器就可以进行控制。灵活应用DAQSTATION作为监视装置的特点，将控制装置及监视系统构筑为现场总线系统。这里，将用于监视、记录现场过程值的MAO功能模块，作为现场总线上进行通讯控制的LM进行使用。
另外，由于DAQSTATION标准配置了Ethernet端口，用户可以在办公室的计算机上很容易地查看现场数据的变化曲线或获取数据。