FF现场总线控制技术的组态应用

    现场总线是全数字化分布式底层控制网络，自他产生后，就引起控制领域的科研人员的广泛关注。但是，长期以来由于各个大组织在大型跨国公司的支持下，为制定统一的国际标准造成了巨大的阻力，形成了各大总线共存的局面。经过有关各方的共同努力和协商妥协,FF（Foundation Fieldbus，基金会现场总线）等7种现场总线在1999年年底的投票表决中获得通过,FF现场总线也成为了一种极有发展前景的现场总线。 

1FF现场总线的特点
    FF是基于WorldFip North American （FIP）和InterOperable System Project（ISP）的共同利益，在1994年合并而成的。1995年，WorldFip欧洲部分国家也加入了FF。FF总线由低速（H1）和高速（HSE，High Speed Ethernet）2部分组成。低速H1部分将ISO/OSI七层参考模型结构简化为物理层、数据链路层、应用层，再加上用户层，形成4层结构。同时，为了适应以太网技术的发展，现场总线基金会放弃了其原来规划的Ｈ2高速总线标准，并于2000年3月29日公布了基于Ethernet的高速总线技术规范（HSE 1.0版）。
    在现场总线技术的发展过程中，Smar公司开发了一系列现场总线产品，成为了现场总线技术中的领先者，SYSTEM 302是Smar公司总结系统工程方面的经验后开发的全数字化现场总线系统。下面介绍一下在利用Smar公司SYSTEM 302 现场总线系统进行组态时遇到的2个重要概念：
    （1） DD（Device Description,设备描述）
    DD是属于FF的报文规范层（FMS,Fieldbus Message Speciafication）的一个内容。设备描述DD是为虚拟现场设备VFD中的每个对象提供扩展描述，为控制系统或主机在理解VFD 中数据的意义提供必要的信息，因此，DD 可被看作是设备的一个驱动器。在每次组态设备之间必须确认是否安装该设备的设备描述语言。
    （2）Function Block（功能模块，FB）
    功能块应用进程位于FF总线通信模型的最高层用户层。FF用户层协议将实现控制系统所需的各种功能封装为通用的模块结构，并定义他们的输入、输出、算法、事件及控制图等内容，从而形成了功能模块FB。
    FF现场总线把功能块FB主要分成了3类：资源块（Resource Block）、转换块（Transducer Block）、功能块FB。资源块描述了诸如设备名、生产厂家和序号等的现场总线设备特征。一台设备只有一个资源块。转换块把功能块从读传感器和命令输出硬件的本地输入/输出的功能分开，还包含标定日期和传感器类型等信息。每个输入或输出功能块通常就是一个转换块。功能块提供了控制系统行为。功能块的输入和输出通过现场总线相连接。每个功能块的执行被精确地调度。在一个用户应用中可以有多个功能块。
    功能块FB技术是FF现场总线实现分布式控制的一项重要手段。在FF现场总线中，FCS废弃了DCS的输入/输出单元和工作站，把DCS的工作站的功能块分配给现场仪表，构成虚拟工作站。FF的功能块可以供用户自由选择，可统一组态，构成所需的控制系统，实现了彻底的分散控制。许多控制系统功能，诸如模拟输入输出、PID控制等功能都可以通过使用功能块由现场设备完成。
    现场总线的技术特点包括很多方面，以上所述是在组态过程中遇到的2个重要概念及难点，在此做简单说明。

2组态基金会现场总线系统
    现场总线的组态既与传统的DCS系统组态有共同之处，也有一定的差别。本部分主要结合笔者的实践来介绍现场总线组态的内容。
    2.1系统的结构
    为了推动南京工业大学对现场总线技术的研究，我校曾于2001年8月从Smar公司引进了一套现场总线系统。系统的结构如图1所示。