本讲座撰写人裘玉瑞先生，中国四联仪器仪表集团有限公司教授级高级工程师。 关键词：功能模块　功能块　组合　应用 八 功能块的调度 功能块的调度指示用户现在已经是执行某个功能块或其他可执行任务的时间了。 功能块的执行是可重复的，每次重复称为一个宏周期。宏周期通过将使用值为零的链路调度时间作为起始时间的基准，从而实现链路时间的同步。 每个设备都将在它自己的宏周期期间执行其功能块调度，如数据转换和功能块执行时间通过它们相对各自宏周期起点的时间偏置来进行同步。设备中的功能块执行则在SMIB的FB Start Entry Objects中加以定义，SMIB的内容就是功能块调度。 当控制一个过程时，发生在固定时间间隔内的监控和输出改变是十分重要的。与该固定时间间隔的偏差称为抖动，其值必须很小。 可采用调度组建工具来生成功能块和链路活动调度器。例如调度组建工具已经为某个控制回路组建了如表7所示的调度表，该调度表包含有开始时间，这个开始时间是指它偏离绝对链路调度开始时间起点的数值。绝对链路调度开始时间是总线上所有设备都已知的。 图13描述了绝对链路调度开始时间、链路活动调度循环周期、功能块调度与绝对开始时间偏离值之间的关系。 在偏离值为0的时刻，变送器中的系统管理将引发AI功能块的执行。在偏离值为20的时刻，链路活动调度器将向变送器内AI功能块的缓冲器发出一个强制数据CD，缓冲器中的数据将发布到总线上。在偏离值为30的时刻，控制阀中的系统管理将引发PID功能块的执行，随之在偏离值为50的时刻，执行AO功能块。控制回路将准确地重复这种模式。 同时，在功能块执行的间隙，链路活动调度器LAS还向所有的现场设备发送令牌消息，以便它们可以发送非受调度的消息，如报警通知、改变设定值等。在该例子中，只有偏离值为20~30，即当AI功能块的数据正在向总线上发布的时间段内不能传送非受调度的消息。 在功能块启动表中，规定设备在其宏周期中调度的功能块，由非确认性服务指示用户应用开始执行某功能块。 九 功能块的应用 1. 功能块实例 (1)PID功能块 如图14所示，它具备调节器所具有的一切功能，如A/M+ L/C模式选择、SP和OUT限制及比例调整、前馈、超驰、PV及偏差报警等。 (2)AI模拟量输入功能块 AI模拟量输入功能块的通道值是从输入转换块通道而来，它首先给出仿真参数，仿真参数是一个数据结构，包括仿真状态、仿真值、变送器状态、变送器值、允许/不允许5个变量。当仿真允许时，手动提供块输入值和状态；不允许时，输入值为转换块值。然后，参数经过各种变换，如变换量程、线性化、输出量程、小信号切除以及PV滤波等。另外，还有许多报警参数也可作为通道值。 AI功能块支持的模式有O/S、AUTO、MAN。 AI功能块的参数如表8所示。 另外，还有6个通用参数是内含参数，如静态版本ST-REV、位号说明TAG-DESC、策略STRATEGY、警键ALERT-KEY、模式MODE-BLK和块出错BLOCK-ERR。 2. 功能块在一个基本的单回路控制中的应用 这种应用如图15所示。 其中，CAS-IN、BKCAL-IN为输入参数，BKCAL-OUT为输出参数。这些输入、输出参数是参与块之间链接的参数，它们的数据结构是值与状态。 3. 功能块在液位串级闭环控制方案中的应用 该冷凝水再生系统采用液位变送器、流量变送器、流量控制阀组成一个现场总线串级闭环冷凝水再生控制系统。系统中现场总线智能仪表、功能块及其内部链接和外部连接如图16所示。 其中，IN为输入，OUT为输出；输入参数为CAS-IN和BKCAL-IN，输出参数为BKCAL-OUT。 系统的冷凝水液位通过选择设置在液位变送器中的液位PID功能块的设定点进行控制，作为主回路液位PID功能块与流量控制阀的PID功能块构成串级回路，流量PID功能块设置在给水系统的控制阀上。 从冷凝槽到闪蒸槽的冷凝水的再循环量由设置在控制阀中的附加PID回路控制，该串级闭环控制方案在液位变送器、流量变送器的流量控制阀中加以实现。 4. 功能块应用的复杂性 功能块的应用是通过功能块的配置及其组合并将其植入现场总线智能仪表中来实现的，而功能块的配置和组合取决于对受控对象采取的控制策略。因而，功能块的应用，是随控制系统的控制方案的变化而变化的。也就是说，现场总线智能仪表预先是不知道装配进什么样的功能块的，只有当确切地知道所需求的控制功能时，才能确定该仪表应装配何种功能块。因此，同样用于测量物理量参数的变送器，其控制功能可能相同，也可能完全不同。这就是现场总线智能仪表与模拟仪表的重大差别。 据此可见，现场总线智能仪表制造商、用户、系统工程师、产品销售人员之间需要密切配合才能推广应用好现场总线智能仪表。单一的个体是很难推广应用的。 由于原DCS的工作站60~80%的功能将下载到现场总线智能仪表中，而现场总线智能仪表的控制功能又是通过功能块的配置和组合来实现，因此功能块的应用是一个十分重要和复杂的问题。它实质上是在现场总线条件下，如何实现控制方案的问题，即过程控制系统的设计和实施问题。为了实现最佳优化控制方案，对于功能块的应用及其组合，还要有一个长时期的工程实践的经验积累过程。 功能块是现场总线技术的载体，是最具商业竞争力的高新技术产品，它是现场总线智能仪表产品的核心技术。制造商必须掌握它，应用工程师要了解它，系统工程师更要熟练地应用它，但是，功能块的配置及其组合又是灵活多变的，要掌握它们也决不是一件轻而易举的事。笔者相信通过本文对有关功能块问题的研究，有助于我国制造商与用户开发生产、应用现场总线智能仪表。但是，对于功能块的研究、制造、开发与应用，就本文所论述的知识、技术，其广度、深度是远远不够的，需要专业人员进一步挖掘与引进，以突破横亘在现场总线智能仪表开发面前的有形和无形的技术壁垒。但是，有的现场总线对开发商、用户的开放性比较友好，相比之下容易掌握功能块的开发和生产技术。例如，Lonworks系统，具有开放的7层通信协议，其功能块的开发技术已经被众多制造厂商所突破，在中国市场上，它很有可能发展成为许多中小型用户所接受的现场总线产品。