FF現場(chǎng)總線(xiàn)控制技術(shù)的組態(tài)應用

現場(chǎng)總線(xiàn)是全數字化分布式底層控制網(wǎng)絡(luò )，自他產(chǎn)生后，就引起控制領(lǐng)域的科研人員的廣泛關(guān)注。但是，長(cháng)期以來(lái)由于各個(gè)大組織在大型跨國公司的支持下，為制定統一的國際標準造成了巨大的阻力，形成了各大總線(xiàn)共存的局面。經(jīng)過(guò)有關(guān)各方的共同努力和協(xié)商妥協(xié),FF（FoundationFieldbus，基金會(huì )現場(chǎng)總線(xiàn)）等7種現場(chǎng)總線(xiàn)在1999年年底的投票表決中獲得通過(guò),FF現場(chǎng)總線(xiàn)也成為了一種極有發(fā)展前景的現場(chǎng)總線(xiàn)。

1FF現場(chǎng)總線(xiàn)的特點(diǎn)
FF是基于WorldFipNorthAmerican（FIP）和InterOperableSystemProject（ISP）的共同利益，在1994年合并而成的。1995年，WorldFip歐洲部分國家也加入了FF。FF總線(xiàn)由低速（H1）和高速（HSE，HighSpeedEthernet）2部分組成。低速H1部分將ISO/OSI七層參考模型結構簡(jiǎn)化為物理層、數據鏈路層、應用層，再加上用戶(hù)層，形成4層結構。同時(shí)，為了適應以太網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，現場(chǎng)總線(xiàn)基金會(huì )放棄了其原來(lái)規劃的Ｈ2高速總線(xiàn)標準，并于2000年3月29日公布了基于Ethernet的高速總線(xiàn)技術(shù)規范（HSE1.0版）。
在現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)的發(fā)展過(guò)程中，Smar公司開(kāi)發(fā)了一系列現場(chǎng)總線(xiàn)產(chǎn)品，成為了現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)中的領(lǐng)先者，SYSTEM302是Smar公司總結系統工程方面的經(jīng)驗后開(kāi)發(fā)的全數字化現場(chǎng)總線(xiàn)系統。下面介紹一下在利用Smar公司SYSTEM302現場(chǎng)總線(xiàn)系統進(jìn)行組態(tài)時(shí)遇到的2個(gè)重要概念：
（1）DD（DeviceDescription,設備描述）
DD是屬于FF的報文規范層（FMS,FieldbusMessageSpeciafication）的一個(gè)內容。設備描述DD是為虛擬現場(chǎng)設備VFD中的每個(gè)對象提供擴展描述，為控制系統或主機在理解VFD中數據的意義提供必要的信息，因此，DD可被看作是設備的一個(gè)驅動(dòng)器。在每次組態(tài)設備之間必須確認是否安裝該設備的設備描述語(yǔ)言。
（2）FunctionBlock（功能模塊，FB）
功能塊應用進(jìn)程位于FF總線(xiàn)通信模型的最高層用戶(hù)層。FF用戶(hù)層協(xié)議將實(shí)現控制系統所需的各種功能封裝為通用的模塊結構，并定義他們的輸入、輸出、算法、事件及控制圖等內容，從而形成了功能模塊FB。
FF現場(chǎng)總線(xiàn)把功能塊FB主要分成了3類(lèi)：資源塊（ResourceBlock）、轉換塊（TransducerBlock）、功能塊FB。資源塊描述了諸如設備名、生產(chǎn)廠(chǎng)家和序號等的現場(chǎng)總線(xiàn)設備特征。一臺設備只有一個(gè)資源塊。轉換塊把功能塊從讀傳感器和命令輸出硬件的本地輸入/輸出的功能分開(kāi)，還包含標定日期和傳感器類(lèi)型等信息。每個(gè)輸入或輸出功能塊通常就是一個(gè)轉換塊。功能塊提供了控制系統行為。功能塊的輸入和輸出通過(guò)現場(chǎng)總線(xiàn)相連接。每個(gè)功能塊的執行被精確地調度。在一個(gè)用戶(hù)應用中可以有多個(gè)功能塊。
功能塊FB技術(shù)是FF現場(chǎng)總線(xiàn)實(shí)現分布式控制的一項重要手段。在FF現場(chǎng)總線(xiàn)中，FCS廢棄了DCS的輸入/輸出單元和工作站，把DCS的工作站的功能塊分配給現場(chǎng)儀表，構成虛擬工作站。FF的功能塊可以供用戶(hù)自由選擇，可統一組態(tài)，構成所需的控制系統，實(shí)現了徹底的分散控制。許多控制系統功能，諸如模擬輸入輸出、PID控制等功能都可以通過(guò)使用功能塊由現場(chǎng)設備完成。
現場(chǎng)總線(xiàn)的技術(shù)特點(diǎn)包括很多方面，以上所述是在組態(tài)過(guò)程中遇到的2個(gè)重要概念及難點(diǎn)，在此做簡(jiǎn)單說(shuō)明。

2組態(tài)基金會(huì )現場(chǎng)總線(xiàn)系統
現場(chǎng)總線(xiàn)的組態(tài)既與傳統的DCS系統組態(tài)有共同之處，也有一定的差別。本部分主要結合筆者的實(shí)踐來(lái)介紹現場(chǎng)總線(xiàn)組態(tài)的內容。
2.1系統的結構
為了推動(dòng)南京工業(yè)大學(xué)對現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)的研究，我校曾于2001年8月從Smar公司引進(jìn)了一套現場(chǎng)總線(xiàn)系統。系統的結構如圖1所示。

2.2控制系統組態(tài)
系統的控制組態(tài)使用Smar公司推出的SYSTEM302系統。SYSTEM302是一套完整的現場(chǎng)總線(xiàn)控制方案，采用現場(chǎng)總線(xiàn)、Windows和OPC等先進(jìn)技術(shù)，真正基于現場(chǎng)設備，系統可以處理各種信號，進(jìn)行連續控制，離散邏輯控制和批處理控制，支持通過(guò)了基金會(huì )驗證設備互操作性，真正實(shí)現了分布式控制。
使用SYSTEM302組態(tài)，首先要使用FBToolsWizard正確地設置網(wǎng)關(guān)，也就是H1網(wǎng)段與上位機之間的通信方式，以保證網(wǎng)關(guān)能夠與上位機之間進(jìn)行通信。SYSTEM302提供的接口方式有PCI和DFI302，此處使用DFI302。
在DF51處于正常的RUN狀態(tài)，確認要使用的所有設備的DD安裝完畢以后，才可以使用SYSTEM302的一個(gè)重要組成部分SYSCON進(jìn)行系統的組態(tài)。SYSTEM302系統可以很方便地安裝新設備的DD。在安裝目錄的DeviceSupport下建立該設備的活頁(yè)夾，按照廠(chǎng)家提供的手冊，添加該設備的ManufacturerID，DeviceType，EJADeviceType信息，同時(shí)在Standartini文件的ManufacturerByID部分添加該設備的ID。