組態工具FF組態方法

許元元　孫景樂

摘? 要： 通過對基金會現場總線協議的理解及分析，通過對設備描述文件DD的解析。以及通過設備組態調整輸入輸出長度，通過邏輯組態功能調 用實現及具體變量傳遞。達到組態工具的FF組態實現。

關鍵詞： DCS;基金會現場總線（FF）;組態軟件

引言

DCS組態軟件是指一些自動化過程控制中與數據采集有關的軟件。 DCS 組態工具組態主要是針對IO板卡模塊、通信卡模塊、網關卡模塊的組態。

1 基金會現場總線（Foundation Fileldbus）介紹

基金會現場總線FF（Foudation Fieldbus）在過程自動化領域得到廣泛支 持和應用，并具有良好發展前景。 FF 總線由低速和高速兩部分組成，其中 FF-H1網絡以ISO/OSI模型為基礎，取其物理層數據鏈路層和應用層，并在 應用層之上添加了用戶層，構成了四層結構的通信模型。 FF-H1傳輸速率 為31.25KBPS。

2 FF 現場總線虛擬從站劃分及組態

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

組態工具需要對FF H1接口模塊進行組態。控制器與網關設備間的通 訊協議是NicBusIII協議、網關設備與具體從站設備間的通訊協議為各自的 profibusDP 、HART協議、 ModBus協議、 FF協議。控制器在與這些網關設 備間通訊的NicBusIII協議中規定了一類主站與從站通訊的數據量不能超過 255字節。組態工具組態完成后首先通過與控制器之間的UDP協議發送數 據包到控制器， 控制器在接收到組態數據包后通過NicBusIII協議把數據 包發送給從站設備（ FF H1等網關模塊），并完成對從站設備的初始化。 在組態工具組態過程中，可能會出現組態的數據容量超過220字節的情況 （總共255字節，去掉包頭、包尾的數據量暫定為220字節）。為了適應 NicBusIiI協議，需要對組態數據進行虛擬從站的劃分。控制器通過虛擬從 站地址與虛擬從站進行通訊，虛擬從站的地址定義為2字節數據，構成為 “通訊卡機箱號+通訊卡槽位號+0或劃分從站的序號”（如果不需要劃分 就用0表示，需要劃分就分配虛擬從站序號）。如下圖所示“FF? H1_1” 下掛載7個設備。假設總數據量超過了500字節，需要對DP從站進行劃 分。 A從站的總數據量為200字節、 B從站的總數據量為220字節、 C從站 的總數據量為80字節。“DP通訊卡2”下掛載4個設備總數據量為210字 節，沒有超過容量限制，因此不需要再進行虛擬從站劃分。組態過程如 下：（ 1 ）一體化組態工具編譯時從FF組態的工程目錄中獲取接口文件; （ 2 ）按照文件中定義的內容（也即本文檔最下面表1中所定義的內容） 計算FF? H1下的設備數據量（見注1 ）進行虛擬從站的劃分，計算FF從站 地址、輸入數據長度、輸出數據長度、質量碼長度、診斷數據長度。 按照FF從站的地址順序依次計算每個從站數據量并進行劃分為不同的從 站。（ 3 ）將組態內容通過UDP協議下裝控制器。注：這里的數據量是FF? 儀表中輸入/輸出/質量的數據量長度。因為控制器在發送數據過程中采 用FF發送I區數據、控制器回復Q區數據的方式因此單個虛擬從站輸入數 據加質量不超過220字節、輸出數據加質量不超過220字節;因為儀表的 診斷數據單一發送，長度不會超過220字節因此不做劃分。按照與總線協 議 、FF H1? （之間的協議進行數據包的組織;

2.1.2? 冗余模式下從站的虛擬從站劃分

FF H1在設備組態過程中支持冗余模式的配置。一體化組態工具在配 置冗余規則及地址分配規則如下： （ 1 ）FF H1如果配置為冗余模式則只能 在機箱地址的奇地址位添加模塊。（ 2 ）通過在“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在相鄰的地址添加 冗余模塊;如果配置了冗余模式下發給控制器的虛擬從站地址從站分配地址格式如下：先下實卡，冗余模式配置放在主卡上，實卡配置參數主備都 下（如果配置冗余自動加冗余實卡）。這五個地址分別為三個虛擬從站的 地址、一個主設備地址、一個冗余設備地址。地址1、地址2、地址3為正 常劃分的虛擬從站的地址，進行虛擬從站下正常的數據收發。地址4、地 址5對應的兩個從站輸入、輸出、質量數據部分為空，只有診斷數據這兩 部用于標識主、備通訊卡及其診斷信息。

2.2? 組態工具的FF組態數據

包括基本數據與定制數據兩個部分。基本數據包括：從站地址、輸入 數據長度、輸出數據長度、從站診斷數據長度、儀表診斷數據長度、輸入 質量碼長度、輸出質量碼長度、從站參數長度、二級從站描述數據長度; 定制數據包括：從站配置參數與二級從站描述參數。其中基本數據不需要 用戶配置組態工具根據用戶配置的輸入、輸出變量自動計算輸入及輸出數 據長度。

2.3? 組態工具的FF組態方法

組態工具可以對FF模塊進行添加、刪除、混合控制（ FF組態軟件組態 的輸出變量可以在一體化組態工具中進行邏輯組態、同時一體化組態工具 組態的中間點、輸出變量也可以在FF組態軟件進行組態）及FF模塊通過一 體化組態工具實現下裝。 NicBuilder針對FF組態軟件的接口主要功能如下： （ 1 ）對FF模塊的添加與刪除， 一個FF模塊對應一個FF組態軟件并進行獨立 組態;（ 2 ）NicBuilder組態軟件通過軟件調用接口，傳遞FF的位置信息和 編號，可以啟動FF H1組態軟件;（ 3 ）解析FF211模塊的接口文件（以XML 文件存儲）內容并進行虛擬從站的劃分。 FF模塊傳遞給NicBuilder的數據， 包含在接口文件中的內容包括：（ 1 ）FF模塊下掛載的現場設備列表;（ 2 ）FF模塊下掛載的現場設備的地址、模塊診斷長度、輸入數據長度、 輸出數據長度、質量碼長度;（ 3 ）混合控制的過程變量列表及各變量的 信息包括變量名稱、數據長度、數據類型。（ 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），包含的內容包括： FF模塊下掛載 的現場設備列表; FF模塊下掛載的現場設備的地址、模塊診斷長度、輸入 數據長度、輸出數據長度、質量碼長度;混合控制的過程變量列表及各變 量的信息包括變量名稱、數據長度、數據類型;按照與控制器的通訊協議 進行下裝數據的組包操作; FF設備組態信息的下裝及調用FF組態下裝接口 進行FF組態軟件的下裝。同FF H1接口模塊的接口分別為對FF211接口模塊 的調用接口、輸入變量導入接口、輸出變量導出接口、參數和狀態顯示接 口、與FF H1接口模塊的調用接口、下裝調用，在NicBuilder中實現為導入 FF輸出數據、導出組態數據、參數和狀態在NicBuilder組態界面中的顯示、 NicBuilder下裝時調用FF H1軟件的下裝。

3 結束語

本文介紹的組態工具是在現場協議基礎上對FF硬件設備進行配置及組 態。使FF組態工具能夠被Mulitiprog邏輯組態調用。實現現場邏輯組態工具 對FF組態工具的調用及混合編程。給工程組態提供一種更為便捷、易用的組態方式及提升工程實施工作效率。

參考文獻：

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