現(xiàn)場總線入門
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圖6 反向短路保護(hù)有一個(gè)可以檢測短路的邏輯電路，從主干上移除短路部分，并閃爍紅燈。防止短路危及整個(gè)主干。
在圖3和圖5中標(biāo)有“T”的方框顯示了一個(gè)典型的主干合適的中止位置。
在啟動(dòng)過程中運(yùn)行時(shí)經(jīng)常會(huì)遇到的問題是判斷終端器的位置是否正確。在安裝現(xiàn)場總線設(shè)備時(shí)，DIP終端器的開關(guān)有時(shí)候沒有在正確位置，就會(huì)在啟動(dòng)過程中產(chǎn)生問題。設(shè)備可能會(huì)運(yùn)行不正常，不明原因的退出主干，通常會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重破壞——所有這些都是因?yàn)榻K端器沒有設(shè)置正確。
要檢查這個(gè)錯(cuò)誤經(jīng)常要對(duì)每個(gè)設(shè)備適配器進(jìn)行物理檢查，來判斷整個(gè)主干的設(shè)備適配器是否設(shè)置正確。
在TRUNKGUARD設(shè)備適配器中所使用的自動(dòng)主干終端，簡化了運(yùn)行和啟動(dòng)。當(dāng)設(shè)備適配器在判斷它是否是最后一個(gè)現(xiàn)場總線設(shè)備適配器時(shí)，它會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)；如果是，它就會(huì)自動(dòng)把主干中止。如果不是，它不會(huì)自動(dòng)中止主干，下游的設(shè)備適配器將會(huì)執(zhí)行這個(gè)任務(wù)。安裝人員沒有必要再進(jìn)行設(shè)置DIP開關(guān)這樣的工作來設(shè)置主干終端了。
冗余現(xiàn)場總線
現(xiàn)場總線有一個(gè)最大的問題就是，所有的通訊和供電都基于一個(gè)簡單的雙絞線電纜。一旦這個(gè)電纜發(fā)生問題，它將會(huì)一次性的導(dǎo)致主干上所連接的所有設(shè)備失敗。不但主干失去了對(duì)其上的設(shè)備的控制，各個(gè)設(shè)備之間也無法相互通訊。盡管現(xiàn)場總線設(shè)備再控制系統(tǒng)失敗時(shí)仍然可以繼續(xù)工作，但是任何的電纜問題（短路或是斷路）都將會(huì)引起整個(gè)主干的不可操作。
這個(gè)問題當(dāng)出現(xiàn)在嚴(yán)苛的工廠主干線上時(shí)將會(huì)更加嚴(yán)重，這個(gè)失敗可能會(huì)反過來影響這個(gè)工廠和過程應(yīng)用，導(dǎo)致昂貴的進(jìn)程中止，造成緊急狀況，或是向環(huán)境中釋放工業(yè)物質(zhì)。
在冗余主干通訊方面，任何現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)都沒有做出任何規(guī)定，許多現(xiàn)場總線供應(yīng)商，包括一些大型的過程控制公司，已經(jīng)研發(fā)了冗余現(xiàn)場總線方案，涉及到所有設(shè)備的完全復(fù)制——包括H1或是DP/PA接口、電源、總線電纜、設(shè)備適配器何以些關(guān)鍵的現(xiàn)場總線設(shè)備（圖7）——還有一些復(fù)雜的軟件也在這個(gè)方案之中。
圖7 一些現(xiàn)場總線冗余技術(shù)要求對(duì)主干進(jìn)行完全的復(fù)制，在一些案例中，這意味著復(fù)制整個(gè)現(xiàn)場總線上的設(shè)備。當(dāng)一個(gè)主干失敗時(shí)，DCS的邏輯判斷認(rèn)定有失敗發(fā)生，開關(guān)由一個(gè)H1卡轉(zhuǎn)換到另外一個(gè)。
“選擇方案”是必要的，因?yàn)楫?dāng)一個(gè)現(xiàn)場總線主干失敗是一個(gè)控制系統(tǒng)并不能判斷出來，它只能檢測出H1或是DP/PA本身的失敗，或是一個(gè)特定的設(shè)備失敗。如果接口始終保持供電，控制系統(tǒng)通過分析設(shè)備的信號(hào)（或是所缺少的信號(hào)）來判斷整個(gè)主干的失敗。
不必說，這種冗余計(jì)劃是十分昂貴、復(fù)雜且很難維護(hù)的。當(dāng)控制系統(tǒng)正在判斷是否出錯(cuò)時(shí)，可能會(huì)發(fā)生災(zāi)難性的后果。
懷著對(duì)可能失去整個(gè)關(guān)鍵的主干的擔(dān)心，終端用戶在使用現(xiàn)場總線時(shí)總是十分小心。當(dāng)一個(gè)主干包含一個(gè)對(duì)于過程來說十分關(guān)鍵的設(shè)備時(shí)，他們經(jīng)常會(huì)把每條主干的設(shè)備數(shù)目減少到幾個(gè)，或是把這些關(guān)鍵設(shè)備分布到許多冗余主干上。
MooreHawke已經(jīng)為基金會(huì)現(xiàn)場總線系統(tǒng)解決了這個(gè)問題。
MooreHawke的 TRUNKSAFE?容錯(cuò)現(xiàn)場總線系統(tǒng)提供了一種高可靠的方法，當(dāng)一個(gè)基金會(huì)現(xiàn)場總線系統(tǒng)的主干上某點(diǎn)出現(xiàn)問題時(shí)（短路或斷路），可以保持現(xiàn)場設(shè)備之間和與DCS之間的持續(xù)通訊。
TRUNKSAFE（圖8）包括一個(gè)雙的，冗余的TPS高級(jí)現(xiàn)場總線電源調(diào)節(jié)器（一個(gè)為主干的每個(gè)分支供電），兩個(gè)現(xiàn)場總線電纜。和一個(gè)TRUNKSAFE設(shè)備適配器。
電源調(diào)節(jié)器安裝在DIN導(dǎo)軌上，大約為近一次為4個(gè)主干線供電。設(shè)備適配器可以容納6到10個(gè)現(xiàn)場總線設(shè)備。
圖8 TRUNKSAFE容錯(cuò)現(xiàn)場總線系統(tǒng)只需要一個(gè)額外的電源調(diào)節(jié)器和分支電纜，如果一個(gè)主干出現(xiàn)問題，它立刻轉(zhuǎn)向另外一個(gè)備用主干。
在一個(gè)典型的TRUNKSAFE應(yīng)用中，兩個(gè)冗余的H1接口卡連接到現(xiàn)場總線主干的兩個(gè)分支上，并且布線到現(xiàn)場。每個(gè)分支上的電源靠TRUNKSAFE電源調(diào)節(jié)器提供，電能再流經(jīng)連接到許多現(xiàn)場總線設(shè)備的設(shè)備適配器。因?yàn)樵侔惭b時(shí)，現(xiàn)場總線電纜分開安裝，所以，相同的故障（例如一個(gè)粗心的叉車司機(jī)所造成的事故）不會(huì)同時(shí)再兩條電纜上同時(shí)發(fā)生。
一旦再任一電纜上發(fā)生故障時(shí)，在受影響的分之上的電源調(diào)節(jié)裝置立即切斷電源和H1接口，并且強(qiáng)制DCS轉(zhuǎn)而使用另外一個(gè)H1卡。設(shè)備適配器可以被任何一個(gè)分支驅(qū)動(dòng)；一旦一個(gè)分支停止供電，設(shè)備適配器自動(dòng)從剩余的分支上也停止供電，并且自動(dòng)實(shí)施主干終端。這些在幾毫秒內(nèi)自動(dòng)發(fā)生。
有了TRUNKSAFE，就沒有必要在重要的主干上復(fù)制所有的現(xiàn)場設(shè)備。如果某個(gè)設(shè)備失敗時(shí)，終端用戶可能還得復(fù)制此設(shè)備，但是為預(yù)防整個(gè)分支失敗而進(jìn)行的設(shè)備復(fù)制就不再需要了。
完全冗余的TRUNKSAFE現(xiàn)場總線系統(tǒng)的花費(fèi)只是比一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場總線系統(tǒng)稍多，卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于系統(tǒng)的完全復(fù)制。實(shí)際上，便宜且完全容錯(cuò)的FF系統(tǒng)已經(jīng)為終端用戶不僅僅在重要的過程環(huán)路中提供冗余。
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