一种FF接口功能块
阅读：155发布：2021-06-10
专利汇可以提供一种FF接口功能块专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种FF 接口 功能 块 ，包括数据 存储器 和控制逻辑模块，数据存储器包括有对DCS外部上层模块开放的运行数据存储器，DCS外部上层模块可通过对运行数据存储器中数据的实时监控和在线 修改 实现对仪表功能块数据的实时监控和在线修改，且控制逻辑模块仅在运行数据存储器中数据内容发生变化时才对仪表功能块数据进行修改，即仅在仪表功能块中数据需要修改时才执行修改操作，降低了网络负荷。本发明作为接口实现DCS对FF设备的控制，其可内置于DCS的中央 控制器 内，DCS外部上层模块可在中央控制器及其下层现场仪表间构建控制方案实现DCS和FF设备的混合控制，实现DCS对仪表功能块的实时监控、在线修改及报警浏览等功能。，下面是一种FF接口功能块专利的具体信息内容。
1.一种基金会现场总线FF接口功能块，其特征在于，用于作为接口实现DCS对FF智能仪表的仪表功能块的控制，包括数据存储器和控制逻辑模块，其中，所述数据存储器包括运行数据存储器和备份数据存储器，所述控制逻辑模块包括解析模块和在线修改模块；
所述解析模块，用于对所述仪表功能块的仪表实时数据进行解析，并将解析后的数据更新至所述运行数据存储器和所述备份数据存储器；
所述运行数据存储器，用于供DCS外部上层模块对其数据进行显示和修改；
所述在线修改模块，用于将所述运行数据存储器的数据和所述备份数据存储器的数据进行比较，若比较结果为所述运行数据存储器的数据和所述备份数据存储器的数据不同，对所述仪表功能块进行在线修改；
所述在线修改模块包括比较模块和写变量模块，其中：
所述比较模块，用于将所述运行数据存储器的数据和所述备份数据存储器的数据进行比较，若比较结果为所述运行数据存储器的数据和所述备份数据存储器的数据不同，触发所述写变量模块；
写变量模块，用于将比较结果不同的参数值写入至所述仪表功能块中的相应参数，并同时拷贝备份数据存储器的该参数值至运行数据存储器中该参数。
2.根据权利要求1所述的FF接口功能块，其特征在于，所述数据存储器还包括原始数据存储器，所述原始数据存储器用于接收仪表功能块上送的仪表实时数据并缓存。
3.根据权利要求2所述的FF接口功能块，其特征在于，所述解析模块，具体用于对所述原始数据存储器的数据进行解析，并将解析后的数据更新至所述运行数据存储器和所述备份数据存储器。
4.根据权利要求1～3任一项所述的FF接口功能块，其特征在于，所述数据存储器中存放的数据包括参数和/或引脚，其中：
所述引脚分为输入引脚和输出引脚，且所述引脚包括引脚值、引脚状态和引脚质量。
5.根据权利要求1所述的FF接口功能块，其特征在于，所述FF接口功能块具体通过FF网关互联模块与所述FF智能仪表的仪表功能块相连。
6.根据权利要求4所述的FF接口功能块，其特征在于，所述FF接口功能块具体通过视图通道和/或高速通道与所述FF智能仪表的仪表功能块进行数据通讯。
7.根据权利要求6所述的FF接口功能块，其特征在于，所述参数通过所述视图通道进行传输，所述引脚根据不同的连接方式选择不同的通道进行传输，其中：
当FF接口功能块的引脚与DCS中的内部功能块连接时，引脚采用高速通道进行传输；
否则，引脚采用视图通道进行传输。
8.根据权利要求7所述的FF接口功能块，其特征在于，所述控制逻辑模块还包括数据更新模块、引脚状态处理模块和过程报警处理模块，其中：
所述数据更新模块，用于进行视图通道数据更新和高速通道数据更新；
所述引脚状态处理模块，用于进行DCS中引脚与仪表功能块中引脚的引脚状态的适应性处理；
所述过程报警处理模块，用于实现对仪表功能块的过程报警的使能和指示。
一种FF接口功能块
技术领域
背景技术
[0002] FF技术是一种专为工业控制领域设计的现场总线技术，FF可以在智能现场设备和工业控制系统之间提供一个全数字化、双向、多节点的通信连接，基于同一FF协议的不同厂家的设备可以通过FF接入同一系统，并可以实现设备之间的互相操作，从而实现最佳的系统集成。目前，FF已得到世界主要控制设备供应商的支持，成为国际标准，在工业控制领域具有极好的前景，相应地，FF现场总线设备（简称FF设备）中的FF智能仪表逐步成为现场仪表的主流产品。而现阶段工业控制领域应用最广泛的控制系统为DCS（Distributed Control System，分布式控制系统），所以DCS与FF技术的结合，注定在工业控制领域拥有广阔的前景。
[0003] 仪表功能块是FF现场总线设备的基本控制单元，而支持FF技术的DCS，主要是围绕如何在DCS中更好地支持FF现场总线设备中的仪表功能块进行设计，以实现对其进行控制方案组态、实时监控、在线修改以及报警采集等控制功能。
[0004] 目前，DCS对FF的控制具体是在DCS中提供一种接口功能块，作为仪表功能块的代表，DCS通过该接口功能块实现对仪表功能块的实时监控。现有技术中，DCS具体是通过修改事件触发参数修改命令，来实现对仪表功能块的在线修改，但该方法无论在修改事件前后参数值是否发生改变，均会产生参数修改命令，如常见的在DCS中通过自定义功能块修改仪表功能块的参数时，在自定义功能块运算的每个周期，其都会向仪表功能块下发修改参数命令，即无论仪表功能快中的数据是否需要修改，自定义功能块都会在其运算的每个周期执行修改操作，向仪表功能块下发修改参数命令，从而会持续在现场总线网络层产生报文，导致网络负荷较高。
发明内容
[0005] 有鉴于此，本发明的目的在于提供一种FF接口功能块，实现仅在仪表功能块中参数需要修改时，才对其进行在线修改，进而降低网络负荷。
[0006] 为此，本发明提供如下技术方案：
[0007] 一种基金会现场总线FF接口功能块，用于作为接口实现DCS对FF智能仪表的仪表功能块的控制，包括数据存储器和控制逻辑模块，其中，所述数据存储器包括运行数据存储器和备份数据存储器，所述控制逻辑模块包括解析模块和在线修改模块；
[0008] 所述解析模块，用于对所述仪表功能块的仪表实时数据进行解析，并将解析后的数据更新至所述运行数据存储器和所述备份数据存储器；
[0009] 所述运行数据存储器，用于供DCS外部上层模块对其数据进行显示和修改；
[0010] 所述在线修改模块，用于将所述运行数据存储器的数据和所述备份数据存储器的数据进行比较，若比较结果为所述运行数据存储器的数据和所述备份数据存储器的数据不同，对所述仪表功能块进行在线修改。
[0011] 优选的，所述数据存储器还包括原始数据存储器，所述原始数据存储器用于接收仪表功能块上送的仪表实时数据并缓存。
[0012] 优选的，所述解析模块，具体用于对所述原始数据存储器的数据进行解析，并将解析后的数据更新至所述运行数据存储器和所述备份数据存储器。
[0013] 优选的，所述数据存储器中存放的数据包括参数和/或引脚，其中：
[0014] 所述引脚分为输入引脚和输出引脚，且所述引脚包括引脚值、引脚状态和引脚质量。
[0015] 优选的，所述在线修改模块包括比较模块和写变量模块，其中：
[0016] 所述比较模块，用于将所述运行数据存储器的数据和所述备份数据存储器的数据进行比较，若比较结果为所述运行数据存储器的数据和所述备份数据存储器的数据不同，触发所述写变量模块；
[0017] 写变量模块，用于将比较结果不同的参数值写入至所述仪表功能块中的相应参数，并同时拷贝备份数据存储器的该参数值至运行数据存储器中该参数。
[0018] 优选的，所述FF接口功能块具体通过FF网关互联模块与所述FF智能仪表的仪表功能块相连。
[0019] 优选的，所述FF接口功能块具体通过视图通道和/或高速通道与所述FF智能仪表的仪表功能块进行数据通讯。
[0020] 优选的，所述参数通过所述视图通道进行传输，所述引脚根据不同的连接方式选择不同的通道进行传输，其中：
[0021] 当FF接口功能块的引脚与DCS中的内部功能块连接时，引脚采用高速通道进行传输；否则，引脚采用视图通道进行传输。
[0022] 优选的，所述控制逻辑模块还包括数据更新模块、引脚状态处理模块和过程报警处理模块，其中：
[0023] 所述数据更新模块，用于进行视图通道数据更新和高速通道数据更新；
[0024] 所述引脚状态处理模块，用于用于进行DCS中引脚与仪表功能块中引脚的引脚状态的适应性处理；
[0025] 所述过程报警处理模块，用于实现对仪表功能块的过程报警的使能和指示。
[0026] 可见，DCS外部上层模块（如上位机）可以通过对本发明中的运行数据存储器中数据进行实时监控和在线修改实现对仪表功能块数据的实时监控和在线修改，且在线修改模块具体通过对运行数据存储器和备份数据存储器的数据进行比较，在两者数据不同时对仪表功能块中数据进行在线修改，即仅在运行数据存储器中数据被DCS外部上层模块修改后才对仪表功能块中数据进行修改，从而克服了上述问题，实现了仅在仪表功能块中数据需要修改时，才执行相应修改操作的目的，进而降低了网络负荷。附图说明
[0027] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0028] 图1是本发明实施例提供的FF接口功能块所基于的系统网络结构示意图；
[0029] 图2是本发明实施例提供的FF接口功能块的一种结构示意图；
[0030] 图3是本发明实施例提供的在线修改的原理示意图；
[0031] 图4是本发明实施例提供的FF接口功能块的另一种结构示意图；
[0032] 图5是本发明实施例提供的控制逻辑模块对三个数据存储器中数据的控制示意图；
[0033] 图6是本发明实施例提供的FF接口功能块所基于的系统网络结构的数据交互示意图；
[0035] 图8是本发明实施例提供的在线修改的流程图；
[0036] 图9是本发明实施例提供的高速通道数据更新流程图；
[0037] 图10是本发明实施例提供的视图通道数据更新流程图；
[0038] 图11是本发明实施例提供的纯FF控制方案的结构示意图；
[0039] 图12是本发明实施例提供的混合控制方案结构示意图。
具体实施方式
[0040] 为了引用和清楚起见，下文中使用的技术名词、简写或缩写总结解释如下：
[0042] DCS系统功能块：位于中央控制器内，由数据和控制逻辑构成，为用户提供模块化的控制方法。通过系统功能块的连接组态，实现完整的控制方案。
[0044] FF接口功能块：属于DCS系统功能块，也称为映射功能块。将外部仪表功能块的实时数据映射至自身数据区，以实现外部功能块在DCS的映射。
[0045] 仪表功能块：不属于DCS系统功能块，相对于DCS而言为外部功能块，也称为外部功能块或FF功能块。本方案中的外部功能块指FF现场总线设备中的仪表功能块。由数据和逻辑组成。数据是映射功能块的来源，根据FF协议实现规定的控制逻辑。
[0046] 映射功能块的参数：属于映射功能块数据的一部分，不支持与其他功能块连线。
[0047] 映射功能块的引脚：属于映射功能块数据的一部分，支持与其他功能块连线。
[0048] FF网关互联模块：连接中央控制器和FF现场总线设备的通讯模块，按DCS系统协议与中央控制器进行通讯，按标准FF协议与FF现场总线设备进行通讯。
[0049] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0050] 本发明公开了一种FF接口功能块，用于作为接口实现DCS对FF智能仪表的仪表功能块的控制，FF接口功能块可以内置于DCS的中央控制器内，一对一对每个仪表功能块进行映射。以下对通过上述FF接口功能块实现DCS对仪表功能块的控制所基于的系统网络结构进行详细介绍。
[0051] 请参见图1，图1中最上层的PC（personal computer，个人计算机）可为现场工程师站、操作站、服务器等，其在功能上相当于上位机，PC通过工业以太网与DCS的中央控制器进行通讯，实现组态下载、在线修改、实时监控、报警浏览、诊断等功能；中央控制器通过系统I/O（input/output，输入/输出）模块和FF网关互联模块分别与底层的现场仪表，即普通仪表和FF智能仪表进行通讯，中央控制器接收来自系统I/O模块和FF网关互联模块上送的现场输入信号，并对其执行相应的控制逻辑，之后，将最终结果输出至现场仪表，从而实现对现场仪表的控制。
[0052] 其中，具体地，系统I/O模块获取与之相连的普通仪表的模拟信号，对该模拟信号进行A/D（Analog/Digital,模拟/数字）转换后，上送至中央控制器，同时接收中央控制器的输出数据，并对其进行D/A(Digital/Analog,数字/模拟)转换后，输出至下层普通仪表。
[0053] FF网关互联模块是连接现场仪表中FF智能仪表与DCS的通讯转换模块，其具体与DCS中内置于中央控制器的FF接口功能块（图中未示出）相连。FF网关互联模块按照FF标准协议获取FF智能仪表的全数字信号形式的数据，并对该数据进行以下处理：若该数据采用高速通道（下文述及）传输，则FF网关互联模块获取该数据后，通过DCS内部协议对其进行协议转换处理，并将转换后的数据上送至中央控制器；若该数据采用视图通道（下文述及）传输，则FF网关互联模块获取该数据后，不作处理直接将其上送至中央控制器。相应地，FF网关互联模块同时接受来自中央处理器的输出数据，高速通道时，对接收到的输出数据按照FF标准协议进行协议转换，并发送至FF智能仪表；视图通道时，直接将接收到的输出数据发送至FF智能仪表。
[0054] 上述网络结构，实现了整个系统内的数据通透。PC所代表的操作站或工程师站等可在中央控制器及其下层所有现场仪表之间构建控制方案，即可实现在普通I/O模块（如上述系统I/O模块）下挂的4~20mA信号的普通仪表之间、FF网关互联模块下挂的FF智能仪表之间构造控制逻辑，对最底层的现场仪表进行实时监控、在线修改、报警浏览和在线诊断等功能，从而充分合理调度整个系统的现场资源，实现DCS和FF现场总线设备的混合控制。
[0055] 以下本发明实施例将基于上述网络结构对本发明的FF接口功能块进行详细介绍。
[0056] 实施例一
[0057] 请参见图2，图2示出了上述FF接口功能块的一种结构，其包括数据存储器100和控制逻辑模块200，其中，所述数据存储器100包括运行数据存储器110和备份数据存储器120，所述控制逻辑模块200包括解析模块210和在线修改模块220。
[0058] 解析模块210，用于对所述仪表功能块的仪表实时数据进行解析，并将解析后的数据更新至所述运行数据存储器110和所述备份数据存储器120。
[0059] 运行数据存储器110，用于供DCS外部上层模块对其数据进行显示和修改。
[0060] 具体地，运行数据存储器110作为对DCS外部上层模块开放的数据缓冲区，操作站或工程师站等DCS外部上层模块可作为上位机按照DCS系统内部通讯方式读取或修改运行数据存储器110内的数据。
[0061] 备份数据存储器120是对运行数据存储器110中的数据冗余定义的数据缓冲区，两数据存储器内部结构定义完全相同。备份数据存储器120中的数据是FF接口功能块的内部数据，外部其他模块不可见。
[0062] 其中，数据存储器100根据FF标准协议定义其数据结构，与FF功能块参数一一对应，数据存储器100中存放的数据具体包括参数和/或引脚，参数不支持连线，引脚支持连线。引脚分为输入引脚和输出引脚，且所述引脚包括引脚值、引脚状态和引脚质量。
[0063] 引脚可以支持与仪表功能块连接，还可以支持与其他FF接口功能块及DCS的内部功能块连接。引脚值和引脚状态分别对应仪表功能块中引脚的值和状态，引脚质量是本发明的FF接口功能块增加的数据，增加引脚质量的目的是实现仪表功能块和DCS的内部功能块引脚连接时的状态传递，保证控制方案的故障处理完整和一致。
[0064] 具体地，运行数据存储器110和备份数据存储器120中的数据分别记为运行数据和备份数据。
[0065] 在线修改模块220，用于将所述运行数据存储器110的数据和所述备份数据存储器120的数据进行比较，若比较结果为所述运行数据存储器110的数据和所述备份数据存储器120的数据不同，对仪表功能块进行在线修改。
[0066] 具体地，在线修改模块220包括比较模块和写变量模块。比较模块，用于将运行数据存储器110中的数据和备份数据存储器120中的数据进行比较，若比较结果为两者数据不同，触发写变量模块，反之，不处理。写变量模块，用于将运行数据存储器110中经DCS外部上层模块修改后的参数值，即比较结果不同的参数值写入至所述仪表功能块中的相应参数，并同时将备份数据存储器120中的该参数的参数值拷贝至运行数据存储器中该参数。
[0067] 其中，请参见图3，在线修改模块的具体工作原理为：写变量模块负责处理所有FF标准参数的在线修改，生效至现场FF智能仪表。比较模块以FF协议规定的参数为单位逐一判断、比较运行数据和备份数据内的同一参数是否相同，若相同，则该参数未被PC等上位机修改，反之，则该参数发生了在线修改，此时，写变量模块按照FF标准协议发起写命令，将运行数据中该参数的当前值下发至相应仪表功能块的相应参数，并将备份数据中的该参数值拷贝至运行数据中该参数，然后开始下一参数的比较。其中，图3中在线修改模块、写变量模块和比较模块未具体示出，其均属于控制逻辑模块。
[0068] 本发明的FF接口功能块通过以上数据划分方式和控制逻辑，实现了对仪表功能块中参数的实时监控和在线修改。
[0069] 可见，DCS外部上层模块可以通过对本发明中的运行数据存储器110的数据进行实时监控和在线修改实现对仪表功能块数据的实时监控和在线修改，且在线修改模块220具体通过对运行数据存储器110和备份数据存储器120的数据进行比较，在两者数据不同时对仪表功能块中数据进行在线修改，即仅在运行数据存储器110中数据被PC等上位机修改后才对仪表功能块中数据进行修改，从而克服了上述问题，实现了仅在仪表功能块中数据需要修改时，才执行相应修改操作的目的，进而降低了网络负荷。
[0070] 实施例二
[0071] 在上述实施例一的基础上，请参见图4，本发明实施例二中，数据存储器100还可以包括原始数据存储器130，该原始数据存储器130用于接收仪表功能块上送的仪表实时数据并缓存。
[0072] 具体地，原始数据存储器130是仪表功能块上送数据的接收缓冲区，其按FF标准协议定义数据结构，原始数据存储器130包含三个独立的单元：第二视图数据存储器、第三视图数据存储器和第四视图数据存储器，分别用于存放仪表功能块中视图2、视图3和视图4数据。
[0073] 在本实施例二中，解析模块具体用于对所述原始数据存储器的数据进行解析，并将解析后的数据更新至所述运行数据存储器和所述备份数据存储器。
[0074] 其中，相应于上述运行数据和备份数据，原始数据存储器130中的数据记为原始数据。参见图5，图5为控制逻辑模块对三个数据存储器中数据的控制示意图，具体过程请参考上述对控制逻辑模块中各模块的描述，此处不再详述。
[0075] 实施例三
[0076] 在上述实施例一和实施例二的基础上，本发明实施例三中，控制逻辑模块还可包括数据更新模块、引脚状态处理模块和过程报警处理模块，其中：
[0077] 数据更新模块，用于进行视图通道数据更新和快速通道数据更新；
[0078] 引脚状态处理模块，用于进行DCS中引脚与仪表功能块中引脚的引脚状态的适应性处理；
[0079] 过程报警处理模块，用于实现对仪表功能块的过程报警的使能和指示。
[0080] 其他模块的结构与功能与实施例一或实施例二相同，具体请参阅实施例一或二中相关内容，此处不再详述。
[0081] 本发明中，FF接口功能块内置于DCS的中央控制器，由数据存储器和控制逻辑模块组成。具体实施时，可由DCS的组态软件在中央控制器内动态分配内存，实例化FF接口功能块中数据存储器的数据结构，一对一映射现场的仪表功能块。对数据存储器中数据进行处理的控制逻辑固化于中央控制器内，同一类型的多个FF接口功能块的控制逻辑模块共用同一份控制逻辑。
[0082] 本发明的FF接口功能块具体通过FF网关互联模块与FF智能仪表中的仪表功能块相连，且数据通讯采用两种通道：高速通道、视图通道。其中，高速通道可以实现数据的快速传输、更新，但一个引脚更新会产生一份报文，在现场总线网络层会占用较多带宽，网络负荷高；视图通道数据更新速度较慢，但一份报文可一次获取多个参数，在现场总线层负荷较低，综上，两种通道各有利弊。
[0083] 本发明综合权衡速度与性能，针对不同的数据，按如下方式进行传输、更新：参数始终选择视图通道传输；引脚根据不同的连接方式选择高速通道或视图通道进行传输、更新，具体地，当FF接口功能块的引脚与DCS中的内部功能块连接时，引脚采用高速通道进行传输；否则，引脚采用视图通道进行传输。下文将对两种不同的方式进行详述。
[0084] 在系统网络结构中，FF接口功能块受中央控制器调度，与其他功能块进行数据交互，周期执行控制逻辑模块中的控制逻辑，管理、维护自身数据。请参见图6，图6为本发明的FF接口功能块与中央处理器、FF网关互联模块及FF智能仪表之间的数据交互示意图，FF网关互联模块在现场网络层收集现场FF设备的数据，通过高速通道或视图通道将收集的数据上送至中央控制器，FF接口功能块受中央控制器的调度执行其控制逻辑模块，从高速通道数据缓冲区和自身接收的数据中查找对应数据，并对其执行相应的控制逻辑：按FF标准协议将仪表功能块上送的数据解析为DCS内部数据，实现DCS对FF设备的监控；FF接口功能块处理来自工程师站的参数修改，产生修改命令；将引脚接收的来自DCS内部功能块的数据更新至高速通道数据缓冲区中，上述修改命令及高速通道数据缓冲区中的数据通过中央控制器和FF网关互联模块，被下发至现场的仪表功能块，从而实现了DCS对FF智能设备的控制。
[0085] 以上详细描述了本发明的FF接口功能块在系统网络结构中与其他功能块的外部数据交互过程，请参见图7，本发明的FF接口功能块在其内部的数据处理流程如下：
[0086] S1：判断与本FF接口功能块相连的网关互联模块和FF设备（如仪表功能块）的工作情况，若存在故障，转至S2；否则，转至S3。
[0087] S2：产生模块报警，并将输出引脚状态置为Bad，结束退出。
[0088] S3：数据在线修改处理。
[0089] 具体地，控制逻辑模块对三个数据存储器：原始数据存储器、运行数据存储器和备份数据存储器中的数据进行处理维护，其中的在线修改模块基于对运行数据存储器和备份数据存储器中的参数进行比较，实现对仪表功能块中相应需要修改的参数进行在线修改，请参见图8，上述在线修改的详细处理过程如下：
[0090] S31：比较同一参数在运行数据存储器和备份数据存储器是否相同，若相同，则执行步骤S34；若不同，则执行步骤S32。
[0091] S32：发送写变量命令，对仪表功能块中相应参数进行修改。
[0092] S33：将备份数据存储器中当前参数值拷贝至运行数据存储器中该参数。
[0093] S34：判断是否已遍历所有的FF标准参数，若是，则结束；否则，执行步骤S35。
[0094] S35：开始下一参数，重复以上步骤。
[0095] S4：输入引脚状态处理。
[0096] 此处需要说明的是，在基于一套已广泛应用的DCS支持、控制现场总线时，DCS的内部功能块具有自身的故障传递机制，而FF标准协议规定了仪表功能块的状态传递机制，两种机制通常存在冲突，具体表现为仪表功能块的引脚包括引脚值和引脚状态，而DCS的内部功能块的引脚不包括引脚状态，从而在基于本发明构建DCS对FF智能设备进行控制的控制方案时，若该方案为包括DCS内部功能块和仪表功能块的混合控制方案，则在对该控制方案下的引脚进行连线时会存在连线两端引脚信息不对等的情况。为了增强本发明的兼容性，本发明的FF接口功能块的引脚在包括了引脚值和引脚状态的基础上，又引入了引脚质量，并采用相应的引脚状态传递机制解决上述方案下引脚信息不对等的问题。
[0097] 以下对本发明的FF接口功能块采用的引脚状态传递机制进行介绍:
[0098] 当实现一个全部由仪表功能块组成的纯FF控制方案时，FF接口功能块之间的引脚连线，只需对引脚值进行连线即可，此时连线两端的引脚，会进行引脚值和引脚状态同时传递，引脚质量以引脚状态为准计算得到。
[0099] 当实现一个包括DCS内部功能块和仪表功能块的混合控制方案时，由于DCS内部功能块的引脚不包含引脚状态，则需连接两条线，引脚值连线和引脚质量连线。当输出引脚与DCS内部功能块连接时，通过引脚状态计算引脚质量，并将引脚质量链接给其下游功能块的引脚质量，供其进行故障处理；当输入引脚与DCS内部功能块连接时，DCS内部功能块的引脚质量连接给FF接口功能块的引脚质量，FF接口功能块根据引脚质量计算引脚状态值，并将引脚状态值和引脚值一起下发至仪表功能块。通过上述状态传递机制，本发明成功实现了DCS内部功能块与仪表功能块混连时，状态信息的传递。很好地兼容了原有DCS的内部功能块。
[0100] 基于上述引脚状态传递机制，步骤S4中输入引脚状态处理具体由所述引脚状态处理模块执行，处理过程为：当输入引脚与FF接口功能块连接或不连接时，通过引脚状态计算引脚质量；当输入引脚与DCS内部功能块连接时，通过引脚质量计算引脚状态。
[0101] S5：高速通道数据更新处理。
[0102] 其中，高速通道数据更新处理具体由上述数据更新模块执行，请参见图9，具体处理过程如下：
[0103] S51：判断输入引脚与DCS内部功能块是否连接，若连接，执行步骤S52；否则，执行步骤S53。
[0104] S52：更新输入引脚数据至高速通道数据缓冲区的输出缓存，并将输入引脚数据通过FF接口功能块和网关互联模块下发至仪表功能块。
[0105] S53：判断输出引脚与DCS内部功能块是否连接，若连接，执行步骤S54，否则结束。
[0106] S54：更新高速通道数据缓冲区的输入缓存数据至输出引脚。
[0107] 此处需要说明的是，高速通道数据缓冲区是位于DCS的中央控制器内独立于FF接口功能块的一片连续内存，是FF网关互联模块与中央控制器之间在采用高速通道传输数据时的数据交互区。
[0108] S6：视图通道数据更新处理。
[0109] 本步骤的视图通道数据更新处理同样由上述数据更新模块执行，其具体结合计时和更新标识对视图通道数据进行更新。请参见图10，处理过程如下：
[0110] S61：判断视图数据更新时间（对应上述计时）是否到达，若到达，则执行步骤S62，否则结束。
[0111] S62：判断第三视图数据存储器数据的更新标识，若更新标识为False，则执行步骤S66；若更新标识为True，则执行步骤S63。
[0112] S63：按FF标准协议解析原始数据存储器中第三视图数据存储器的数据，将解析后的数据更新至运行数据存储器和备份数据存储器，并将对应的更新标识置为False。
[0113] S64：判断静态版本号是否发生更新，若结果为True，执行步骤S65。
[0114] S65：FF接口功能块向仪表功能块发起读视图2和视图4命令。
[0115] S66：判断第二视图数据存储器数据的更新标识，若更新标识为False，执行步骤S68；若更新标识为True，执行步骤S67。
[0116] S67：按FF标准协议解析原始数据存储器中第二视图数据存储器的数据，将解析后的数据更新至运行数据存储器和备份数据存储器，并将对应的更新标识置为False。
[0117] S68：判断第四视图数据存储器数据的更新标识，若更新标识为True，执行步骤S69，若更新标识为False，则结束。
[0118] S69：按FF标准协议解析原始数据存储器中第四视图数据存储器的数据，将解析后的数据更新至运行数据存储器和备份数据存储器，并将对应的更新标识置为False。
[0119] 视图通道数据更新处理，具体结合计时和更新标识进行数据更新，避免了数据频繁无谓地更新，进而降低了系统负荷。
[0120] S7：输出引脚状态处理。
[0121] 具体地，无论输出引脚的连接情况，都通过引脚状态计算引脚质量。
[0122] S8：过程报警处理。
[0123] 该过程由过程报警处理模块执行，具体包括对仪表功能块的过程报警进行使能和指示。
[0124] 具体地，FF标准协议规定了每个标准功能块（包括仪表功能块）支持的过程报警，标准参数ALARM_SUM提供了过程报警的使能设置和过程报警信息。
[0125] 基于以上所述，对仪表功能块的过程报警进行使能和指示的具体过程为：FF接口功能块提供报警使能参数，通过写变量命令，修改仪表功能块中使能设置的报警使能项，从而实现对过程报警的使能；FF接口功能块获取仪表功能块的标准参数ALARM_SUM，按照FF标准协议解析其中的过程报警信息，并在FF接口功能块中指示当前过程报警，实现了对过程报警的指示。由于本发明对仪表功能块的过程报警指示具体是通过对过程报警信息进行解析后指示，区别于现有技术中对过程报警信息进行计算、解析后指示，从而真实反映了仪表功能块的报警情况，消除了过程报警指示中存在的失真隐患。
[0126] 以下分别通过一个纯FF控制方案和一个混合控制方案，来描述不同控制组态时的引脚的不同更新方式。
[0127] （一）纯FF控制方案
[0128] 在DCS中，用户通过对FF接口功能块进行连线，实现对仪表功能块的组态，进而构造DCS对现场FF智能仪表的控制方案，控制方案中仪表功能块可以位于同一FF智能仪表中，也可以属于不同的FF智能仪表。
[0129] 请参见图11，其示出了一个包含两个FF智能仪表的单回路控制方案。在DCS层，构成此单回路控制方案的功能块FFAI、FFPID、FFAO均为一对一对FF现场总线层的仪表功能块进行映射的FF接口功能块，无DCS内部功能块；在FF现场总线层，构成控制方案的三个仪表功能块，全部位于现场FF智能设备中，不涉及第三方主机系统，则称这样的控制方案纯FF控制方案。
[0130] 纯FF控制方案中，在FF现场总线层，当连线两端的仪表功能块属于同一FF智能仪表时，如图11中仪表功能块PID和AO，两仪表功能块间的数据交互在FF智能仪表内部实现，现场总线网络层不产生数据交互报文；当连线两端的仪表功能块不属于同一FF智能仪表时，如图11中仪表功能块AI和PID，两仪表功能块需要在现场总线网络层通过FF标准的接收/发布方式进行引脚数据的交互。
[0131] 但上述两种情况，在FF现场总线层，数据通讯完全由仪表功能块所属的FF智能仪表完成，DCS不参与即可完成控制方案的实现，即纯FF控制方案中，DCS层FF接口功能块间的连线为虚线，连线是在现场总线层通过FF智能仪表实现，DCS主机系统不参与控制方案的实现，主要通过FF接口功能块对FF仪表功能块进行实时监控，故引脚数据更新速度的快慢，不影响现场的控制效果。从而，纯FF控制方案时，在保证了控制效果的同时，为了减少整个系统网络的通讯负荷，如图11中所示，FF接口功能的引脚和参数均采用视图通道使用视图命令进行更新。
[0132] （二）混合控制方案
[0133] 若控制方案在DCS层同时包含了DCS内部功能块和FF接口功能块，在FF现场总线层，控制方案的实现除了包括现场FF智能仪表外必须引入第三方系统，此处即DCS，则称这样的控制方案为混合控制方案。
[0134] 请参见图12，其为本发明实施例提供的混合控制方案的示意图，图12所示的混合控制方案中，FFAI和FFAO均为FF接口功能块，FFAI和FFAO映射的仪表功能块AI和AO分别位于FF智能仪表A和FF智能仪表B中，PID位于DCS的中央控制器内，是DCS的内部功能块。
[0135] 其中，FFAI和FFAO中的参数通过如图12中所示视图通道利用视图命令进行更新。在DCS层，FFAI.OUT连接至PID.PV，PID在中央控制器的调度下周期运行，具体结合PID.PV和PID.SV（图中未示出），计算PID.OUT，并传递给下游模块FFAO，故FFAI.OUT的更新速度直接影响PID的计算结果，进而影响整个控制方案的控制效果。因此，FFAI采用如图12中所示高速通道更新FFAI.OUT引脚。相应地，FFAO的引脚FFAO.CAS_IN接收来自PID的输出值，并将其下发给仪表功能块AO的AO.CAS_IN引脚，从而实现PID对仪表功能块控制，引脚的更新速度同样影响整个控制方案的控制效果，因此FFAO与AO间引脚数据传输同样采用高速通道。从而提高了混合控制的控制效果。
[0136] 本发明除了上文所述优点之外，还具备如下优点：
[0137] （1）现有技术中，DCS对仪表功能块的在线修改具体是通过修改事件触发参数修改命令实现，而该方式使得接口功能块不作为仪表功能块唯一的操作者，即DCS中能够对接口功能块的FF参数进行修改的各个模块均可以对仪表功能块进行在线修改操作。该方法中接口功能块明显存在如下弊端：由于在线修改具体由多个模块实现，不唯一通过接口功能块实现，从而能够对接口功能块的FF参数进行修改的各个模块都需解析复杂的FF协议，当发生修改事件时，产生参数修改命令，从而作为仪表功能块的代表的接口功能块未充分实现其作为接口的应有功能，故现有技术中的接口功能块亟待完善；另外，上述通过多个模块对仪表功能块在线修改的方式，影响了通讯的安全性。针对上述缺点，本发明的FF接口功能块具体通过对运行数据和备份数据的比较实现对仪表功能块参数的在线修改，该方式使其可作为唯一接口实现DCS对FF智能仪表的仪表功能块的修改，进而使得DCS系统其它模块可保持现有特性，不用识别复杂的FF协议，具有更好的DCS系统兼容性；同时，也提高了通讯的安全性。
[0138] （2）本发明的FF接口功能块与DCS内部功能块完全独立，不存在数据与算法的交叉，从而避免了安全隐患且具备广泛的应用性，在DCS内部功能块升级时不会引入FF接口功能块的改变、影响FF接口功能块。
[0139] （3）FF接口功能块通过收集、解析仪表功能块的上送数据，进行过程报警指示，可以真实反映FF智能仪表的报警情况，避免了现有技术中通过计算、解析仪表功能块中上送数据，进行报警指示，从而使过程报警存在失真隐患的缺点。
[0140] （4）支持FF功能块的所有标准参数，包括反馈引脚，本发明辅以引脚传递机制可自由构建完整的控制方案。增加了引脚质量，支持FF功能块引脚状态传递，可实现混合控制方案。
[0141] （5）可结合上位机软件，清晰指示引脚状态和枚举变量的详细信息，提高易用性。
[0142] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
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