許元元　孫景樂

摘? 要： 通過(guò)對(duì)基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議的理解及分析，通過(guò)對(duì)設(shè)備描述文件DD的解析。以及通過(guò)設(shè)備組態(tài)調(diào)整輸入輸出長(zhǎng)度，通過(guò)邏輯組態(tài)功能調(diào) 用實(shí)現(xiàn)及具體變量傳遞。達(dá)到組態(tài)工具的FF組態(tài)實(shí)現(xiàn)。

關(guān)鍵詞： DCS;基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線（FF）;組態(tài)軟件

引言

DCS組態(tài)軟件是指一些自動(dòng)化過(guò)程控制中與數(shù)據(jù)采集有關(guān)的軟件。 DCS 組態(tài)工具組態(tài)主要是針對(duì)IO板卡模塊、通信卡模塊、網(wǎng)關(guān)卡模塊的組態(tài)。

1 基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線（Foundation Fileldbus）介紹

基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線FF（Foudation Fieldbus）在過(guò)程自動(dòng)化領(lǐng)域得到廣泛支 持和應(yīng)用，并具有良好發(fā)展前景。 FF 總線由低速和高速兩部分組成，其中 FF-H1網(wǎng)絡(luò)以ISO/OSI模型為基礎(chǔ)，取其物理層數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)用層，并在 應(yīng)用層之上添加了用戶層，構(gòu)成了四層結(jié)構(gòu)的通信模型。 FF-H1傳輸速率 為31.25KBPS。

2 FF 現(xiàn)場(chǎng)總線虛擬從站劃分及組態(tài)

2.1? FF虛擬從站劃分

2.1.1? 非冗余模式下從站的虛擬從站劃分

組態(tài)工具需要對(duì)FF H1接口模塊進(jìn)行組態(tài)?？刂破髋c網(wǎng)關(guān)設(shè)備間的通 訊協(xié)議是NicBusIII協(xié)議、網(wǎng)關(guān)設(shè)備與具體從站設(shè)備間的通訊協(xié)議為各自的 profibusDP 、HART協(xié)議、 ModBus協(xié)議、 FF協(xié)議?？刂破髟谂c這些網(wǎng)關(guān)設(shè) 備間通訊的NicBusIII協(xié)議中規(guī)定了一類主站與從站通訊的數(shù)據(jù)量不能超過(guò) 255字節(jié)。組態(tài)工具組態(tài)完成后首先通過(guò)與控制器之間的UDP協(xié)議發(fā)送數(shù) 據(jù)包到控制器， 控制器在接收到組態(tài)數(shù)據(jù)包后通過(guò)NicBusIII協(xié)議把數(shù)據(jù) 包發(fā)送給從站設(shè)備（ FF H1等網(wǎng)關(guān)模塊），并完成對(duì)從站設(shè)備的初始化。 在組態(tài)工具組態(tài)過(guò)程中，可能會(huì)出現(xiàn)組態(tài)的數(shù)據(jù)容量超過(guò)220字節(jié)的情況 （總共255字節(jié)，去掉包頭、包尾的數(shù)據(jù)量暫定為220字節(jié)）。為了適應(yīng) NicBusIiI協(xié)議，需要對(duì)組態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行虛擬從站的劃分?？刂破魍ㄟ^(guò)虛擬從 站地址與虛擬從站進(jìn)行通訊，虛擬從站的地址定義為2字節(jié)數(shù)據(jù)，構(gòu)成為 “通訊卡機(jī)箱號(hào)+通訊卡槽位號(hào)+0或劃分從站的序號(hào)”（如果不需要?jiǎng)澐?就用0表示，需要?jiǎng)澐志头峙涮摂M從站序號(hào)）。如下圖所示“FF? H1_1” 下掛載7個(gè)設(shè)備。假設(shè)總數(shù)據(jù)量超過(guò)了500字節(jié)，需要對(duì)DP從站進(jìn)行劃 分。 A從站的總數(shù)據(jù)量為200字節(jié)、 B從站的總數(shù)據(jù)量為220字節(jié)、 C從站 的總數(shù)據(jù)量為80字節(jié)。“DP通訊卡2”下掛載4個(gè)設(shè)備總數(shù)據(jù)量為210字 節(jié)，沒有超過(guò)容量限制，因此不需要再進(jìn)行虛擬從站劃分。組態(tài)過(guò)程如 下：（ 1 ）一體化組態(tài)工具編譯時(shí)從FF組態(tài)的工程目錄中獲取接口文件; （ 2 ）按照文件中定義的內(nèi)容（也即本文檔最下面表1中所定義的內(nèi)容） 計(jì)算FF? H1下的設(shè)備數(shù)據(jù)量（見注1 ）進(jìn)行虛擬從站的劃分，計(jì)算FF從站 地址、輸入數(shù)據(jù)長(zhǎng)度、輸出數(shù)據(jù)長(zhǎng)度、質(zhì)量碼長(zhǎng)度、診斷數(shù)據(jù)長(zhǎng)度。 按照FF從站的地址順序依次計(jì)算每個(gè)從站數(shù)據(jù)量并進(jìn)行劃分為不同的從 站。（ 3 ）將組態(tài)內(nèi)容通過(guò)UDP協(xié)議下裝控制器。注：這里的數(shù)據(jù)量是FF? 儀表中輸入/輸出/質(zhì)量的數(shù)據(jù)量長(zhǎng)度。因?yàn)榭刂破髟诎l(fā)送數(shù)據(jù)過(guò)程中采 用FF發(fā)送I區(qū)數(shù)據(jù)、控制器回復(fù)Q區(qū)數(shù)據(jù)的方式因此單個(gè)虛擬從站輸入數(shù) 據(jù)加質(zhì)量不超過(guò)220字節(jié)、輸出數(shù)據(jù)加質(zhì)量不超過(guò)220字節(jié);因?yàn)閮x表的 診斷數(shù)據(jù)單一發(fā)送，長(zhǎng)度不會(huì)超過(guò)220字節(jié)因此不做劃分。按照與總線協(xié) 議 、FF H1? （之間的協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)包的組織;

2.1.2? 冗余模式下從站的虛擬從站劃分

FF H1在設(shè)備組態(tài)過(guò)程中支持冗余模式的配置。一體化組態(tài)工具在配 置冗余規(guī)則及地址分配規(guī)則如下： （ 1 ）FF H1如果配置為冗余模式則只能 在機(jī)箱地址的奇地址位添加模塊。（ 2 ）通過(guò)在“主通訊卡”槽位上“右 鍵”選擇是否是冗余;（ 3 ）如果右鍵選擇了冗余自動(dòng)在相鄰的地址添加 冗余模塊;如果配置了冗余模式下發(fā)給控制器的虛擬從站地址從站分配地址格式如下：先下實(shí)卡，冗余模式配置放在主卡上，實(shí)卡配置參數(shù)主備都 下（如果配置冗余自動(dòng)加冗余實(shí)卡）。這五個(gè)地址分別為三個(gè)虛擬從站的 地址、一個(gè)主設(shè)備地址、一個(gè)冗余設(shè)備地址。地址1、地址2、地址3為正 常劃分的虛擬從站的地址，進(jìn)行虛擬從站下正常的數(shù)據(jù)收發(fā)。地址4、地 址5對(duì)應(yīng)的兩個(gè)從站輸入、輸出、質(zhì)量數(shù)據(jù)部分為空，只有診斷數(shù)據(jù)這兩 部用于標(biāo)識(shí)主、備通訊卡及其診斷信息。

2.2? 組態(tài)工具的FF組態(tài)數(shù)據(jù)

包括基本數(shù)據(jù)與定制數(shù)據(jù)兩個(gè)部分?；緮?shù)據(jù)包括：從站地址、輸入 數(shù)據(jù)長(zhǎng)度、輸出數(shù)據(jù)長(zhǎng)度、從站診斷數(shù)據(jù)長(zhǎng)度、儀表診斷數(shù)據(jù)長(zhǎng)度、輸入 質(zhì)量碼長(zhǎng)度、輸出質(zhì)量碼長(zhǎng)度、從站參數(shù)長(zhǎng)度、二級(jí)從站描述數(shù)據(jù)長(zhǎng)度; 定制數(shù)據(jù)包括：從站配置參數(shù)與二級(jí)從站描述參數(shù)。其中基本數(shù)據(jù)不需要 用戶配置組態(tài)工具根據(jù)用戶配置的輸入、輸出變量自動(dòng)計(jì)算輸入及輸出數(shù) 據(jù)長(zhǎng)度。

2.3? 組態(tài)工具的FF組態(tài)方法

組態(tài)工具可以對(duì)FF模塊進(jìn)行添加、刪除、混合控制（ FF組態(tài)軟件組態(tài) 的輸出變量可以在一體化組態(tài)工具中進(jìn)行邏輯組態(tài)、同時(shí)一體化組態(tài)工具 組態(tài)的中間點(diǎn)、輸出變量也可以在FF組態(tài)軟件進(jìn)行組態(tài)）及FF模塊通過(guò)一 體化組態(tài)工具實(shí)現(xiàn)下裝。 NicBuilder針對(duì)FF組態(tài)軟件的接口主要功能如下： （ 1 ）對(duì)FF模塊的添加與刪除， 一個(gè)FF模塊對(duì)應(yīng)一個(gè)FF組態(tài)軟件并進(jìn)行獨(dú)立 組態(tài);（ 2 ）NicBuilder組態(tài)軟件通過(guò)軟件調(diào)用接口，傳遞FF的位置信息和 編號(hào)，可以啟動(dòng)FF H1組態(tài)軟件;（ 3 ）解析FF211模塊的接口文件（以XML 文件存儲(chǔ)）內(nèi)容并進(jìn)行虛擬從站的劃分。 FF模塊傳遞給NicBuilder的數(shù)據(jù)， 包含在接口文件中的內(nèi)容包括：（ 1 ）FF模塊下掛載的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備列表;（ 2 ）FF模塊下掛載的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的地址、模塊診斷長(zhǎng)度、輸入數(shù)據(jù)長(zhǎng)度、 輸出數(shù)據(jù)長(zhǎng)度、質(zhì)量碼長(zhǎng)度;（ 3 ）混合控制的過(guò)程變量列表及各變量的 信息包括變量名稱、數(shù)據(jù)長(zhǎng)度、數(shù)據(jù)類型。（ 4 ）生成傳遞給FF模塊的混 合控制的接口文件（以XML文件存儲(chǔ)），包含的內(nèi)容包括： FF模塊下掛載 的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備列表; FF模塊下掛載的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的地址、模塊診斷長(zhǎng)度、輸入 數(shù)據(jù)長(zhǎng)度、輸出數(shù)據(jù)長(zhǎng)度、質(zhì)量碼長(zhǎng)度;混合控制的過(guò)程變量列表及各變 量的信息包括變量名稱、數(shù)據(jù)長(zhǎng)度、數(shù)據(jù)類型;按照與控制器的通訊協(xié)議 進(jìn)行下裝數(shù)據(jù)的組包操作; FF設(shè)備組態(tài)信息的下裝及調(diào)用FF組態(tài)下裝接口 進(jìn)行FF組態(tài)軟件的下裝。同F(xiàn)F H1接口模塊的接口分別為對(duì)FF211接口模塊 的調(diào)用接口、輸入變量導(dǎo)入接口、輸出變量導(dǎo)出接口、參數(shù)和狀態(tài)顯示接 口、與FF H1接口模塊的調(diào)用接口、下裝調(diào)用，在NicBuilder中實(shí)現(xiàn)為導(dǎo)入 FF輸出數(shù)據(jù)、導(dǎo)出組態(tài)數(shù)據(jù)、參數(shù)和狀態(tài)在NicBuilder組態(tài)界面中的顯示、 NicBuilder下裝時(shí)調(diào)用FF H1軟件的下裝。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文介紹的組態(tài)工具是在現(xiàn)場(chǎng)協(xié)議基礎(chǔ)上對(duì)FF硬件設(shè)備進(jìn)行配置及組 態(tài)。使FF組態(tài)工具能夠被Mulitiprog邏輯組態(tài)調(diào)用。實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)邏輯組態(tài)工具 對(duì)FF組態(tài)工具的調(diào)用及混合編程。給工程組態(tài)提供一種更為便捷、易用的組態(tài)方式及提升工程實(shí)施工作效率。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李瑞先. 組態(tài)王軟件在監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用[J]. 電器傳動(dòng)自動(dòng)化，2006， 28（5）：49-51.

[2]北京亞控科技發(fā)展有限公司.組態(tài)王Version6.5用戶手冊(cè)[Z].2003.32-45.

2721501705380