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摘要：智能仪表与现场场总线控制系统（FCS）的应用越来越广泛，在两者应用过程中，应当加强对具体通信方法的探讨，只有合理的通信方法，才能确保通信仪表与FCS在实际应用过程中能够发挥出应有的作用，从而为人们提供更加高质量的服务。
关键词：智能仪表；FCS；通信方法
近几年，随着科学技术的不断发展，以PLC为核心构成的FCS的应用越来越普遍，同时，在实际应用过程中人们也加强了对其的研究与分析，使其逐渐朝着智能化、信息化、网络化等各个方面发展。但是，从目前的具体应用情况来看，通信方式不合理对是对其应用与发展造成了较为严重的不良影响的主要原因，因此做好该方面的分析意义重大。
1 智能仪表特点
（1）通过对内装微处理器进行应用，可以及时测试温度、静压变化对元件造成的影响，通过数据处理，滞后及复现性补偿等方式，从而使信号的具体精度可以得到进一步提高。
（2）智能变送器是应用过程中，能够完成各种复杂的预算，并且可以对内部微处理器和存储器进行应用，完成开放、温度压力补偿等各种不同类型的复杂运算[1]。
（3）利用通信器，可以查处变送器自我诊断故障信息。
2 现场总线和FCS定义
现场总线是在智能现场仪表基础上发展而来的一种开放形数字通信技术，其发展的初衷是利用数字通信，取代传统的一对一I/O连接方式，通过该方式，使数字通信网络合理的延伸到工业现场[2]。依据IEC和美国仪表协会ISA的定义，现场总线是连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双向传输、多分支结构的通信网络，它的关键标志是能支持双向、多节点、总线式的全数字通信。
近几年，随着各项技术的不断发展，现场总线技术与智能仪表管理一体化到了提高，通过这种工厂底层控制网络，构建了FCS。FCS其本身走位一种新一代控制系统，在实际运行过程中，在通信方面采用了保准化、开放式技术，这也就突破了DCS专用通信网络局限，同时，也使DCS中的“集散”系统结构发生了合理变形，在构成全部分布式系统架构，通过该方式，下放控制功能，使其各项功能都可以被应用到现场中[3]。
3 确定联网通信方案
在具体分析过程中，依据工艺控制任务和要求，以及控制系统的具体特点，最终形成现场总线控制系统，具体结构如图1所示。
图1 现场总线控制系统的构成
3.1智能仪表与IPC通信
通过对现场总线控制系统的的具体情况进行分析，IPC2经过RS232 / RS485转换器，然后与仪表总线RS485连接，系统在是实际运行过程中，IPC2对各个仪表中的各项数据内容进行读取，然后在通过适配卡，将各项数据内容快速、准确的送到现场总线，通过该方式，系统中的各个PLC以及IPC在运行过程中，可以实现对智能仪表中的各项数据内容共享。这种方案在实际应用过程中的主要优势是具有不错的经济性，并且可以减少在硬件上的成本，可以提高企业的运营过程中的经济效益[4]。但是，该方案在应用过程中和的缺点也十分明显，主要表现如下：PIC2监控组态软件在监控方面的的编程工作量较大；为了确保一个信息帧收发的完整度，必要认真考虑IPC通信接口时序程序，只有这样才能确保接口的合理性，这不仅增加了工作量，而且也提升了工作难度。
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3.2 智能仪表与PLC通信
智能仪表与某PLC（例如PLC3）通信，因为PLC3是连接在现场总线上的一个通信站点，并且，从实际情况来看，现场总线在实际运行过程中，能够实现“对等”或“多主站”通行方式，这也就是致使现场纵向中的其他的PLC以及IPC1、IPC2都能够获取到智能仪表中数据。在对该方案进行应用，最为关键的内容就是PLC1与CPU两者在通信方面的任务不能过重；PLC1编程工作量应当适中，不能过大；通过硬确保信息帧在传输的完整性，这几点是方案可以得到合理应用的基础。通对该方案进行详细分析，最终将PLC1拓展成一块智能通信模块CP341，对PLC的“自由通信”方式进行应用，可以使上述各项问题得到合理解决。
“自由通信”方式，其是PLC能够与任何通信协议公开其它设备完成相应的通信操作，这在一定程度上，扩大了通信范围，同时，也是控制系统通信配置变得更加方便、灵活，使系统的具体作用可以得到充分发挥。
3.3 通信模块CP341的应用
PLC与通信伙伴数据传输过程中，CP341发挥着重要作用，其在该过程中主要起到纽带和桥梁作用。在系统中，CP341传输接口与智能仪表的总线RS485相连接，同时，CP341利用背板总线，与PLC的CPU进行连接。在具体通信过程中，为了减小具体通信过程中，CPU面临的负担，应当将CP341设计成智能型，这样系统在实际运行过程中CP341模块的处理，一方面具有一定的自主性，另一方面又受CPU的控制，其在运行期间，可以依据CPU的具体命令，完成对RS485接口的收发工作的合理管理[5]。
在CP341模块上安装接收缓冲存储器、发送缓冲存储器，对接收存储器缓冲区域和防缓冲存储缓缓冲区进行应用，使CP341与CPU两者取得联系。对CP341缓冲区进行读写，在实际操作过程中，需要在用户程序中对系统中程序的专用功能块进行调用，只有这样才能完成对CP341缓冲区的正确读写。
利用RS485总线进行应用，完成CP341和智能仪表两者间数据的交换。在具体作业过程中，应当依据双方约定的通信协议，完成对的数据交换。通信协议要点主要包括：波特率、字符间隔、字符格式等多项内容。在本次设计的系统中，以上各项内容都依据智能仪表一方进行确定，例如10位字符格、9600b/s的波特率等各项内容。在对CP341模块进行具体应用过程中，为了可以适应不同情况，在CP341中ASCII协议中，一共设计了3种不同类型的帧，分别为长度的、技术标志的、自由的，用户可以依据具体情况，完成相应的选择。在本分析的系统中，依据智能仪表协议的具体规定，最终决定选用结束性标志信息帧格式。对开发软件中的专用的组态工具进行应用，选择合理的通信协议，并且要对通信协议中的具体内容加以确定。在CUP系统数据块中完成对通信协议组态数据存储，同时，该项内容还会随着PLC中的其他组态数据一同被下载。在启动PLC时，组态数据将会被合理的传入到CP341模块中，该模块在具体运行过程中，将会依据选定的通信协议，完成各项数据内容的传输，在实际通信期间，通信协议实施并不需要CPU参与。
4 结束语
综上所述，在智能仪表与FCS中，在对通讯系统进行分析过程中，只要针对CP341进行合理组态，同时对通信功能模块进行合理调用，可以在软件、硬件投资成本都较低的情况下，合理的将智能仪表数中具体数据信息传送到现场总线控制系统中，完成相应的通信。
参考文献：
[1]刘东波，吕方，陈玉娟，等.现场总线和智能仪表与核电厂DCS的接口分析及应用[J].自动化仪表，2015，36（11）：41-44+49.
[2]商亚丹，韩俊峰，曹永恒，等.智能仪表通信在工程应用中的解决方案[J].中国仪器仪表，2015（09）：17-20.
[3]杨利丰，俞文光，张哲强.罐区智能仪表与国产DCS通信的研究与实践[J].石油化工自动化，2014，50（02）：46-48+62.
[4]李春丽，李巍.基于HART协议的智能仪表通信电路设计[J].单片机与嵌入式系统应用，2013，13（05）：24-26.
[5]张迎辉，刘振鹏.多路非常规通信协议智能仪表与PLC通信的设计[J].低压电器，2010（07）：20-22+26.
论文作者:邓国安
论文发表刊物:《防护工程》2018年第24期
论文发表时间:2018/12/7
标签：通信论文; 过程中论文; 智能仪表论文; 组态论文; 控制系统论文; 系统论文; 现场总线论文; 《防护工程》2018年第24期论文;