基金會現場總線可用性含義

　　可用性（availability）一詞，也可譯作有效性，實用性，是用來衡量系統的有效工作能力，它要求可靠性越高越好，平均修理時間愈短愈好。可靠性是指系統、部件、元器件等在規定的條件下，規定的時間內完成規定功能的能力，通常以MTBF平均故障時間（也有稱為平均*時間）來表示。可維修性是指可修復系統、部件、元器件等在規定的條件下、規定的時間內完成維修的能力，通常以MTTR平均修理時間來表示。可用性用A表示，即
　　
　　A=MTBF/（MTBF+MTTR）。一般系統可達到A=0.9999，而某系統的控制站可達到A=0.999999953，這4個9與7個9之差，則系統故障間隔時間相差1000倍（4500年/4年），控制系統維護費用可節約一半。
　　
　　為了解決系統的可用性，基金會現場總線已經有了多項措施，常用的手段為分散和冗余。
　　
　　一、關于分散，主要通過網絡分散和控制分散來提高可用性，除去將一般控制功能下放到現場，設計中通過上層網絡的區域劃分和下層網絡的風險管理等，做到一個回路的故障不影響另一個回路，保證“單回路的完整性（single-Loopintegrity）”。另外，就是現場總線系統可將停車功能分布到現場的輸出設備中，從而得到較好的可用性。
　　
　　二、關于冗余，有主站網絡冗余（介質冗余、網絡冗余、網絡及介質冗余）、變送器冗余（FF目前僅采用選擇器功能塊）、傳感器冗余（FF目前僅采用選擇器功能塊）、總線電源冗余、鏈路設備冗余、控制器冗余（FF目前主要為控制功能分散到現場設備中）、冗余分離（即冗余部件應從物理上、地理上分散，如主處理器和備份處理器應該插在相隔一段距離的不同底板上）等，其中鏈路設備、電源、主站網絡和操作站冗余是FF系統的常用冗余措施。
　　
　　由于鏈路設備（H1卡）是網段的主鏈路活動調度器LAS，如果鏈路設備發生故障，雖然備分LAS可以維持網段運行，但操作員就將變成“瞎子”，所以H1卡冗余很重要。同樣網段主干雙絞線介質出現故障，則整個網段癱瘓，所以人們對通信介質冗余要求很迫切。在這種情況下，MooreHawke公司推出TRUNKSAFETM系統，這是冗余的H1接口系統，詳見圖1。TRUNKSAFE系統在一對H1卡之間形成一個簡單的H1環形回路，現場設備連接同TRUNKSAFE設備耦合器提供，網段終端設在每個TRUNKSAFE電源調理器上，正常時兩個H1卡中的一個讀出來自現場設備的數據。這時設備耦合器內的自動終端器（有）不起作用。當環的一側（如圖左側）電纜斷開時，TRUNKSAFE的電源檢測到故障時，隔離分支內的供電，同時H1卡的供電被切斷了；迫使LAS和HSE的所有功能借助于正常工作分支上的H1卡繼續發揮作用；同時設備耦合器檢測到電纜上的故障，并且就地使它的自動終端器發揮作用，保持正常工作的分支的通信暢通；DCS或上位系統檢測到H1卡中的一個卡的故障，發出系統的報警；TRUNKSAFE電源也可進行單獨報警。又系統可使進入故障分支的電流維持在低電平涓流狀態，允許將檢測到的故障排除掉，如果電纜工作*恢復到原來水平，每個單元重新設定。
　　
　　此功能允許TRUNKSAFE使H1實現真正的冗余，而且解決了原來網段內的所有設備通信依賴單*根雙絞線電纜的局面，做到了介質冗余。
　　
　　三、通過診斷可以提高可用性。這是設備管理中對FF設備本身的基本管理，因為FF設備多種自診斷信息，有利于發現FF設備本身及其它工藝設備的故障，從而確定其輕重級別和真實性。如冗余的備份狀況和切換情況，通過診斷，證明冗余在提高可用性方面的作用，從而警示操作員更換冗余設備組中故障部分，使其準備好在下次故障發生時進行接替。另外診斷功能可以辨別一般故障和嚴重故障，如分出“壞的”（bad）和“不確定”（uncertain）診斷指示通知操作員，允許用戶使用狀態選項（STATVS_OPTS）參數來設置所希望的行為，從而保證必要的停車，減少錯誤的停車，避免虛假停車。又一般運行不正常情況時，可以通過顯示狀態、報警畫面及詳細畫面引起操作員注意，判斷是過程問題還是設備問題，使用“工程工具”以便在任何設備進行訪問，做到盡早發現問題，盡快修復，即減少了平均修復時間（MTTR），從而提高了可用性。
　　
　　四、其它：FFH1網絡正常接地、防止短路及使用短路防護設備是當前保證基金會現場總線可用性的主要措施，這方面已引起了現場施工、安裝調試及運行維護部門的高度重視，只要措施得力，這方面的隱患是可以排除的。
　　
　　在故障時的操作，由于設計時對相關閥位已作了規定，所以可以做到整個工藝過程繼續運行而不使整個裝置停車，這是在保證安全性的前提下的提高可用性的非常措施。對這種“故障安全狀態”要積極應對，使故障點處置得當，從容應對，zui終做到整個生產裝置回到正常狀態。
　　
　　安全性和可用性是一對矛盾，相輔相成。我們要結合流程工業的具體對象，在設計對安全性要求高的系統時，應在選用FF系統同時，選用適當的SIS安全儀表系統。現場總線基金會于2002年10月通過TUV安全儀表系統認證，FF-SIS（SafetyInstrumentedSystem）技術規范、符合IEC61508和IEC61511標準，它的應用，將為整個FCS系統提高可用性和安全性推向更高的水平。
　　
　　zui后應該強調一點，提高系統可用性，還應該注意到經濟性，以確保完成成本的初期投入與回收等全面綜合經濟技術指標。