FF現(xiàn)場總線控制技術(shù)的組態(tài)應(yīng)用

現(xiàn)場總線是全數(shù)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，長期以來由于各個大組織在大型跨國公司的支持下，為制定統(tǒng)一的國際標(biāo)準(zhǔn)造成了巨大的阻力，形成了各大總線共存的局面。經(jīng)過有關(guān)各方的共同努力和協(xié)商妥協(xié),FF（FoundationFieldbus，基金會現(xiàn)場總線）等7種現(xiàn)場總線在1999年年底的投票表決中獲得通過,FF現(xiàn)場總線也成為了一種極有發(fā)展前景的現(xiàn)場總線。

1FF現(xiàn)場總線的特點
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(jié)構(gòu)簡化為物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、應(yīng)用層，再加上用戶層，形成4層結(jié)構(gòu)。同時，為了適應(yīng)以太網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)場總線基金會放棄了其原來規(guī)劃的Ｈ2高速總線標(biāo)準(zhǔn)，并于2000年3月29日公布了基于Ethernet的高速總線技術(shù)規(guī)范（HSE1.0版）。
在現(xiàn)場總線技術(shù)的發(fā)展過程中，Smar公司開發(fā)了一系列現(xiàn)場總線產(chǎn)品，成為了現(xiàn)場總線技術(shù)中的領(lǐng)先者，SYSTEM302是Smar公司總結(jié)系統(tǒng)工程方面的經(jīng)驗后開發(fā)的全數(shù)字化現(xiàn)場總線系統(tǒng)。下面介紹一下在利用Smar公司SYSTEM302現(xiàn)場總線系統(tǒng)進(jìn)行組態(tài)時遇到的2個重要概念：
（1）DD（DeviceDescription,設(shè)備描述）
DD是屬于FF的報文規(guī)范層（FMS,FieldbusMessageSpeciafication）的一個內(nèi)容。設(shè)備描述DD是為虛擬現(xiàn)場設(shè)備VFD中的每個對象提供擴展描述，為控制系統(tǒng)或主機在理解VFD中數(shù)據(jù)的意義提供必要的信息，因此，DD可被看作是設(shè)備的一個驅(qū)動器。在每次組態(tài)設(shè)備之間必須確認(rèn)是否安裝該設(shè)備的設(shè)備描述語言。
（2）FunctionBlock（功能模塊，F(xiàn)B）
功能塊應(yīng)用進(jìn)程位于FF總線通信模型的最高層用戶層。FF用戶層協(xié)議將實現(xiàn)控制系統(tǒng)所需的各種功能封裝為通用的模塊結(jié)構(gòu)，并定義他們的輸入、輸出、算法、事件及控制圖等內(nèi)容，從而形成了功能模塊FB。
FF現(xiàn)場總線把功能塊FB主要分成了3類：資源塊（ResourceBlock）、轉(zhuǎn)換塊（TransducerBlock）、功能塊FB。資源塊描述了諸如設(shè)備名、生產(chǎn)廠家和序號等的現(xiàn)場總線設(shè)備特征。一臺設(shè)備只有一個資源塊。轉(zhuǎn)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，還包含標(biāo)定日期和傳感器類型等信息。每個輸入或輸出功能塊通常就是一個轉(zhuǎn)換塊。功能塊提供了控制系統(tǒng)行為。功能塊的輸入和輸出通過現(xiàn)場總線相連接。每個功能塊的執(zhí)行被精確地調(diào)度。在一個用戶應(yīng)用中可以有多個功能塊。
功能塊FB技術(shù)是FF現(xiàn)場總線實現(xiàn)分布式控制的一項重要手段。在FF現(xiàn)場總線中，F(xiàn)CS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(xiàn)場儀表，構(gòu)成虛擬工作站。FF的功能塊可以供用戶自由選擇，可統(tǒng)一組態(tài)，構(gòu)成所需的控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了徹底的分散控制。許多控制系統(tǒng)功能，諸如模擬輸入輸出、PID控制等功能都可以通過使用功能塊由現(xiàn)場設(shè)備完成。
現(xiàn)場總線的技術(shù)特點包括很多方面，以上所述是在組態(tài)過程中遇到的2個重要概念及難點，在此做簡單說明。

2組態(tài)基金會現(xiàn)場總線系統(tǒng)
現(xiàn)場總線的組態(tài)既與傳統(tǒng)的DCS系統(tǒng)組態(tài)有共同之處，也有一定的差別。本部分主要結(jié)合筆者的實踐來介紹現(xiàn)場總線組態(tài)的內(nèi)容。
2.1系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
為了推動南京工業(yè)大學(xué)對現(xiàn)場總線技術(shù)的研究，我校曾于2001年8月從Smar公司引進(jìn)了一套現(xiàn)場總線系統(tǒng)。系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2.2控制系統(tǒng)組態(tài)
系統(tǒng)的控制組態(tài)使用Smar公司推出的SYSTEM302系統(tǒng)。SYSTEM302是一套完整的現(xiàn)場總線控制方案，采用現(xiàn)場總線、Windows和OPC等先進(jìn)技術(shù)，真正基于現(xiàn)場設(shè)備，系統(tǒng)可以處理各種信號，進(jìn)行連續(xù)控制，離散邏輯控制和批處理控制，支持通過了基金會驗證設(shè)備互操作性，真正實現(xiàn)了分布式控制。
使用SYSTEM302組態(tài)，首先要使用FBToolsWizard正確地設(shè)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(rèn)要使用的所有設(shè)備的DD安裝完畢以后，才可以使用SYSTEM302的一個重要組成部分SYSCON進(jìn)行系統(tǒng)的組態(tài)。SYSTEM302系統(tǒng)可以很方便地安裝新設(shè)備的DD。在安裝目錄的DeviceSupport下建立該設(shè)備的活頁夾，按照廠家提供的手冊，添加該設(shè)備的ManufacturerID，DeviceType，EJADeviceType信息，同時在Standartini文件的ManufacturerByID部分添加該設(shè)備的ID。