图1 FF现场总线系统的FIM-110 FF网关可以在易燃易爆危险场合中使用

您想在不改变现有主要安装设备的情况下利用现代化的、多功能的元器件对现有的现场总线系统进行现代化技术改造和扩建吗？如果想，那就请仔细的阅读本文，本文将介绍流程设备供应商们怎样利用现代化的技术实现这种技术改造和扩建；怎样经济地提高流程设备的生产能力，并保证投资的可靠性。同时，本文介绍了他们如何在流程设备运行期间最佳地实现这种技改工作。

流程工业领域中的生产设备常常会有成千上万的检测点。在这些设备中安装使用的控制系统、现场总线仪器设备以及安装和调试都会产生很高的投资费用。这样的生产设备必须具有很长的使用年限，不能在短时间内被其他新的流程生产设备所替代。在这些具有长使用寿命周期的流程设备中也出现了大量为传输流程工艺数据而采用了通信技术协议的新工艺技术设备。

老的流程设备及其零部件会随着时间的推移而慢慢老化，部分设备必须进行维护保养或者更换。但是，现有自动化技术的更新或者流程设备的功能性扩展常常会因所使用的老部件、老仪器设备而变得复杂。例如，正在使用流程设备中的某一部件损坏，从而导致整个设备不能正常工作。此时，就需要买到这一部件的配件，但是其配件价格可能非常高，因为老技术已经退出了历史舞台，在市场上成为凤毛麟角的产品。

如果在此时采用新的系统和设备来替换5台老式设备的零部件及其相关系统，那么这时往往会出现较长时间的流程设备停机、停产，从而造成较大的经济损失。在工业生产中，大型的流程设备停产很容易造成上百万的经济损失。因为更换老设备时，往往需要把控制系统和其控制的整个现场总线仪器设备和所使用的电缆都换掉，这是一种投资成本较高的解决方案。

现场总线网关

解决这一投资费用难题的方法之一就是利用基金会现场总线（FF）实现流程设备单一部件的技术更新或者新功能的扩展。这样可以在现有流程设备的技术改造中充分利用这一现场总线系统的优点。

图2 利用一个FF现场总线网关就可以完成现有流程设备的技术改造和功能扩展

这种现场总线系统具有很高的数据传输准确性，并且采用了数字技术之后具有很低的故障率。FF现场总线是基于系统所具有的故障诊断基础之上实现设备的维护保养，使流程设备具有很高的利用率，简单方便的扩展性能，并在整个使用寿命周期内保证很低的使用运行费用。这种总线技术具有更好的数据可追朔性，现场安装和电缆布线费用较低，靠近各个过程控制点等。

在现有流程设备的控制系统中集成FF现场总线技术的解决方案得以实现的前提是必须要有畅通无阻的数据通信和数据交换。可以在流程设备中使用安装网关，这种网关可以与流程设备老式控制系统保持联系，同时又可以通过FF H1通信接口与新流程设备部件保持联系。为了能够更好地利用FF现场总线的这一优点，所使用的网关除了能够完成纯数据的交换之外也要支持FF现场总线系统的通信技术协议。

不同的功能模块

Softing公司利用其研发生产的FG-110网关为流程设备供应商们提供了现场总线系统集成、充分利用FF现场总线优点的解决方案。通过FG-110网关，FF基金会现场总线系统能够在老式流程设备控制系统和新安装的新设备部件、扩展设备部件之间传输、交换数据和信息。此时，老式流程设备中支持Modbus现场总线等通信技术协议的零部件即可采用串行口或通过以太网连接起来，在FF现场总线一侧，4个FF H1通信接口最多可以驱动64个现场总线仪器设备。为了实现“万用性”，需要在Modbus现场总线与FF现场总线之间建立一个“柔性”的连接。在这种柔性的灵活连接方式中，FG-110 FF网关中有一个特殊的专用操作窗口供用户使用，在这一窗口中，Modbus现场总线的各个登录功能都逐一的与FF功能相对应，从而保证了两者之间的相互支持。这样，FG-110网关就可以支持市场中多种不同的流程设备控制系统。

图3 利用FG-110 FF网关的配置工具可以完成所有FF现场总线仪器设备的参数配置

FG-110 FF网关支持Linking Device高速以太网链路设备接口，能够利用高速以太网FF协议（HSF）进入FF H1接口的网络，使用其他的FF现场总线的功能。FF HSF高速以太网通信协议还可以和其他以太网通信技术协议同时使用。通过Linking Devic高速以太网链路设备接口还可以实现整个系统内的FF现场总线H1接口设备的配置、监控和故障诊断。例如，FG-110 FF的供货范围包含FF现场总线配置的软件和执行FF现场总线功能的软件包（在单独的现场总线仪器设备、分散式配置方式下能够独立于输入数据而执行，以及能够提供下一步工作指令的FF现场总线功能的软件包）。另外，它还支持其他通信协议和现场总线仪器设备参数的赋值。这样，这一工具软件就覆盖了FF现场总线的所有功能，在完成和执行这些功能时不需要其他软件或者接口。

FG-110 FF网关的FF HSF接口同样也支持现代化的资源管理系统和其他的整体现场总线解决方案的FF部分软件包，例如可以不需要匹配调试就直接使用Emerson公司研发的AMS Suite。其他现场设备集成技术（FDT）支持的软件包（例如：Smart Vision，FieldMate，Field Device Manager或者Pctware等）也都可以在FG-110 FF网关允许访问的通信和网关管理软件（DTM）中通过FF现场总线H1接口连接，支持FDT标准的现场总线仪器设备的参数赋值。

另外，这一网关还通过其内部集成的网络服务器实现其他功能，例如，监控流程设备生产过程数据、观察功能块输入和输出数据等，查看所显示的各个质量数据。

最后，在现有流程工艺设备技术改造后使用FF现场总线系统特有的“现场控制功能”是非常有益的。在这种功能中，控制任务不是在中央控制系统中完成，而是分散到各个现场总线仪器设备中完成。流程设备的控制和调节过程可以通过设定各个功能块信号输入和输出之间的相互关系以及这些功能模块处理这些信息的时间过程来设定。这样，各个功能块之间的通信就可以实现同步和协调。从而也就在不改变老式流程设备控制程序的情况下实现了有序控制。这也就把现有流程设备的更新和改造费用、风险都降到最低的程度。

未来型技术

除了纯网关之外，Softing公司也生产带有FF现场总线接口的FIM-110 FF网关。这是一个除了网关设备之外还集成了供电装置、Modbus通信协议RS 232-RS 485接口转换器等元器件，具有IP 65安全防护等级壳体的综合网关。 FIM-110 FF具有在易燃易爆危险场合中使用的安全认证证书，能够在易燃易爆危险环境中使用，减少了连接电缆的费用。

利用FF现场总线网关对现有流程设备进行技术改造和功能性扩展已经在生产实践中得到了应用，并被证实是切实可行的，且其性能非常可靠。FG-110 FF网关和带有接口模块的FIM-110 FF网关都采用了最先进的技术，保证了技术上的领先和未来投资的可靠性。