现场总线入门

本质安全的操作
Entity vs.FISCO
现场总线系统适用于许多危险的场合，换句话说，任何4－20mA设备使用的地方都可以使用。所有形式的电保护措施（非易燃的，放火的，本质安全）都可以用来满足各种位置偏爱或是经历的需求，但是把大量的设备集中在一根相同的电缆上的确会导致更多的设计要求。因为很难为一个简单的仪器供电，本质安全的系统非常难实现，驱动10个或是16个设备，的确是一个挑战，目前各种的解决方案都是基于实体型。FISCO或是分支架构配置。
实体型解决方案起始于1950年左右，实体概念基于使用安全栅或是控制进入危险区域的电能量。总体上说，实体系统是高可靠的，尤其当基于简单的反电流极限时。本质安全的现场总线最初基于基金会现场总线的FF816规则，它允许现场总线实体型参数最少在24V/250mA/1.2W。最初使用安全栅只允许为燃气集团A、B、C、D提供80mA的电流，或是每个主干4个设备，这种少数量的设备在实际生产中是不允许的。

图9 实体型系统使用安全栅和一些电子技术来限制进入危险区域的电流总量。这项技术已经从1950年开始使用，是许多现场总线本质安全的基础，但是只允许在一个主干上连接4－5个设备。

FISCO代表着本质安全概念。它基于德国的国家算法委员会PTB所做的工作，涉及到物理测试整个系统来保证安全性并把一个套封的规则引入到每个应该适用的部件。要实施FISCO解决方案，系统的每个部分，包括设备、电源调节器和电缆，都必须要遵从严格的极限。PTB和其它一些组织的努力可以使FISCO电源可以为A和B组提供110mA的，C和D组250mA的电源。FISCO供电解决方案基于复杂的电子电流极限，所以会趋于昂贵和复杂，比起常规的现场总线电源调节器，有时就会有较低的平均故障间隔时间。因为在A和B只有110mA的电流，一个FISCO类型的系统在每个主干上只能支持四到五个设备（考虑到设备适配器在远程上传输电源的损失，每个设备允许最多20mA的附加电能）。在一个拥有250个设备的工厂里，这就会需要50到60个FISCO主干。考虑到每个主干需要一个H1卡（2500美元）、供电装置、设备适配器FISCO总的硬件费用大约为每个主干5000美元，在乘以50～60个主干，一共大约需250，000到300，000美元。

图10分支架构实体解决方案把安全栅的一部分放置于电源中，另一部分置于现场总线。这就允许在一个本质安全的现场总线上允许安装至16个装置

MooreHawke的ROUTE-MASTER?实体性现场总线系统基于安全栅的“分支架构”。安全栅的一部分就是隔离装置（位于后面），它的另外一部分位于适配器上。（如图10所示）。通过以这种独特的方式分解本质安全的电流极限方案， ROUTE-MASTER可以在主干上传输高达350mA的电流强度，这个电流有可能使集团C和D进入危险域，但是仍然可以使符合FF816标准的A、B集团的设备在本质上保持在安全区域，这就克服了FISCO和传统的实体可用电流的极限。而且，大约可以在主干上安装16个主干设备，约为FISCO系统的4倍，极大的节省了硬件和人员费用。
MoorHawke拥有一个主干计算器（图11），基于每个设备所需的电压和电流，帮助计算每个主干上设备的个数，主干的长度和一些其它因素。

图11 主干计算器判断每个主干的电流和电压的要求，保证所有的设备最低得到9V电压。

大多数人都在关注每台设备从主干上所得到的电流量，然而，现场设备的有效电压量也是一个重要因素。例如，如果一个主干上的设备得到了过多的电流，主干又很长，过多的电流摄取将会导致过多的电压衰减。结果，一些设备就会得到低于9V的电压。尽管有足够的电流，但是他们却得不到足够的电压。
MooreHawke的ROUTEMASTER系统可以为每个主干支持两个分支，这两个分支从电源调节器到现场设备之间独立运行，但是，它们是相同主干的部分。不是使用一个长主干，它使用两个较短的分支。所以，在每个分支上的主干长度缩短了，并且减少了电压损失量，为每个设备提供高于9V的电压。

基金会现场总线H1与PROFIBUS PA
从现场布线看基金会现场总线和PROFIBUS就有着物理上的一致性。他们使用相同的双绞线电缆和设备适配器，需要相同的主干终端，每个主干都可以处理32个设备。
其中一个主要的区别就是PROFIBUS是一个轮流检测系统，而基金会现场总线应用了循环传送。其它不同点还有：
● FF设备在预定的计划传送数据，而PA设备随机提交数据。在PA中，从设备的轮流检测涉及到总线的主机向设备询问信息，FF的连环活动一览表有一个时间表，决定了主干上的设备通讯时间。
● PA的地址分配必须在与每个设备分别通讯以后才能完成，而FF设备可以主动向总线主机通告它们的地址。
● 每个PA设备通过把它的数据返送回主机，才能把数据传递给其它设备；而FF设备可以与彼此对话，提供了对等通讯。
● FF设备有着固定的功能块，可以进行对等对话，执行控制功能，一旦与控制系统丧失通讯可以继续进行操作。PROFIBUS系统没有功能块功能。PROFIBUS设备向主机报告情况，并从其得到指令；如果到PA主机的通讯断开，设备将会处于不安全位置，或是保持他们最后的设置状态直到指令的到来。
● 在与主干控制卡连接到DCS或是控制系统时，FF和PA的方式也不相同。FF使用HSE（高速以太网）网络把H1卡连接到DCS上；PA使用PROFIBUS DP、使用RS－485或是一种基于以太网的网络PROFINET把它的PA设备连接到DCS。